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量化蒸汽和气体混合物爆炸危险的实验室试验

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量化反应性化学危害的实验室测试,包括材料不相容、不稳定性和失控化学反应的可能性

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爆燃(气体/蒸汽/尘埃)

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防止实用的紧急排气大小软件:更安全的化学反应

发布的 Fauske团队在03.11.15

Per James Burelbach,博士废物技术及福岛后服务经理FAI公司的Fauske & Associates, LLC说:“溢流出口尺寸的关键参数是溢流条件下的反应速率,特别是温度上升速率(dT/ dT)和压力上升速率(dP/ dT)。安全工艺设计需要了解这些绝热化学反应速率,还需要了解系统特性(气体或蒸汽压驱动,泡沫或非泡沫)。”

的AIChE紧急救援系统设计院(DIERS)提供了必要的实验室工具来收集这些数据(Fauske & Leung, 1985)。DIERS的一个主要目的是评估紧急救援排气需求,包括在实际破坏条件下系统的能量和气体释放率,以及两相流对排放过程的影响。DIERS方法提出了一种利用两相流的排气尺寸方法,无论被排气的材料表现为蒸汽压(回火)、气体或混合(气体/蒸汽压组合)系统。考虑到预测两相流状态的难度,最初的DIERS技术推荐使用经典的均相平衡模型(HEM)来计算通过溢流装置的两相流量。引入了Leung (1986a,b)的公认的欧米omega法,快速计算了这种两相流的临界和亚临界流量

Leung(1987)后来的DIERS研究考虑了交替水平膨胀模型(搅拌-紊流或气泡流),以更好地代表蒸汽压系统的容器排放流态。然而,为了充分利用梁氏欧米茄技术,有必要评估反应化学系统的汽/液分离特性。Leung的方法非常适合用于从VSP2或排气分级包(Askonas等人,2000年)获得的绝热量热法数据。VSP2(最初称为DIERS台式刻度仪)测量绝热失控系统中的压力/温度(P/T)关系和反应速率dT/ dT和dP/ dT(由于低热惯性即低f因子设计,可直接扩展到工艺条件);它还可以通过对“排污”放空的实验模拟来表征容器的流动状态。值得注意的是,对于气体和混合系统,Leung方法仍然与传统DIERS的均匀容器条件假设一致。

实际DIERS扩展

在某些情况下,均匀容器排气的假设被批评为过于保守,特别是对于气体系统,随后Fauske(1998,2000)的文章引用了几个反应系统的大规模实验数据,支持气体/蒸汽排气方法。Fauske继续开发了一种实用的紧急排气尺寸测定方法,该方法基于蒸汽/气体排放,直接利用相关的低f因子绝热数据。这些数据可以通过VSP2或易于使用的ARSST或高级反应性系统筛选工具(Burelbach, 2000)轻松获得。

还要注意,在Fauske最近的蒸汽/气体排放方法中,不需要解决两相流体系中的不确定性;相反,区分“泡沫”和“非泡沫”系统就足够了。对于表现出泡沫行为(在ARSST中可检测到)的蒸汽压系统,可以使用两倍的蒸汽泄放面积,并允许适度的超压高于泄放设定压力(绝对基础上约40%),以获得适当的通风孔大小。这并不意味着不会发生两相流,而只是在许多情况下,可以确定一个实际的紧急排气口的大小,而不采取两相流惩罚。

Fauske(2006)进一步简化了蒸汽/气体排放方程,从而消除了对任何物理性质的需求。结果是Fauske通用筛选方程,与现有的大规模数据进行了比较(图1)。动力学建模和详细的热物理特性- - -生成这些信息的成本很高,而且往往无法获得- - -不是必需的。

PreventFigure1

图1所示。Fauske(2006)一般筛选方程及与基准数据的比较。

防止软件

使用Fauske的PrEVent分级软件,可以轻松实现上述实用的紧急排气分级方法。PrEVent的主要计算窗口如图2所示。这个新的应用程序保留了以前Fauske排气大小软件程序(VSSP, VSSPH和RMS)的最流行的功能,包括Leung omega方法,Fauske气体/蒸汽方法和Fauske通用筛选方法。现代用户界面的特点是清晰的导航,逻辑标签和直观的下拉菜单,利用了最前沿的Windows编程技术,为简洁无缝的用户体验。精简的界面允许用户“动态”更改输入值,并立即看到更新的结果。这便于参数化研究,如改变批次大小,以了解有多少反应物将“适合”在一个特定的容器/浮雕装置。输入参数,包括容器几何形状,反应物性质和绝热反应速率在排气,方便输入使用简单的下拉窗口和保存以供以后使用。

PreventFigure2

图2所示。软件计算页面显示苯乙烯失控反应情况。(在本例中,结果显示了所有流态选项,包括Leung和Fauske方法。)

PrEVent可以作为一个独立的Windows应用程序,也可以作为一个基于Silverlight 4的web应用程序,支持广泛的平台,包括Mac OS X和Windows上的所有主要浏览器——Internet Explorer 6、7 8、Firefox2和3、Safari 3和4以及谷歌Chrome。

有关PrEVent的技术信息(包括全文和参考资料),请致电630-887-5221联系Jim Burelbachburelbach@fauske.com

管理化学反应-最低最佳实践

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救援系统设计,活性化学品,可燃性气体,活性系统,活性蒸汽系统

主题:失控的反应ARSSTVSP2化学反应绝热量热法防止

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