182619. lajstromszámú szabadalom • Berendezés elektrosztatikus feltöltődés levezetésére tűz- és robbanásveszélyes anyagok feldolgozása során vegyipari készülékekben
182619 A találmány tárgya berendezés elektrosztatikus feltöltődés levezetésére tűz- és robbanásveszélyes anyagok feldolgozása során vegyipari készülékekben. A vegyiparban, az élelmiszeriparban és az ezekhez hasonló technológiákat alkalmazó rokoniparokban gyakori a tűz- és robbanásveszélyes gázok, gőzök és szilárd diszperziók jelenléte. Ezek az anyagok elektrosztatikai szempontból többnyire szigetelők, mert fajlagos ellenállásuk nagyobb, mint 104 ohm.m; ezért az ehhez szükséges feltételek fennforgása esetén hajlamosak az elektrosztatikus feltöltődésre, ami szikrakisüléssel és tűz, ill. robbanás bekövetkezésével járhat. Az elmondottakra példaképpen említhető a tűz- és robbanásveszélyes folyadékok csővezetékben való szállítása esetén az áramlás, ill. a szivattyúzás hatására elektrosztatikusán feltöltődött anyag tűz-, ill. robbanásveszélye főként a csővezeték kilépő csonkjánál ; vegyipari készülékek élesgőzzel való átöblítése, ill. sterilizálása során a gőzvezeték kilépő csonkján kiáramló nagynyomású gőz elektrosztatikus töltése; a fluidizációs, lebegtető szárítóból ventillátorral szállított és ezáltal elektrosztatikusán feltöltődött oldószergőzök tűz-, ill. robbanásveszélye ; a rotációs filmkészülék bepárlóként való alkalmazása esetén az elektrosztatikusán feltöltődött folyadék- és oldószergőz tűz-, ill. robbanásveszélye. Az utóbb említett rotációs filmkészülék a vegyipari és hasonló technológiák bepárlási, besűrítési és egyéb diffúziós műveleteinek lefolytatására közismerten előnyös, folyadékfilmjében a turbulens diffúzió következtében fellépő kedvező anyag- és hőátadás folytán. A tűz- és robbanásveszélyes anyagok termikus feldolgozása, oldószermentesítése, az oldószer visszanyerése ilyen készülékben előnyösen lenne elvégezhető, ha az említett veszély nem állna fenn. A filmkészülékben történő feldolgozás, ill. a mechanikusan képzett turbulens vékonyrétegben való áramlás és a rotációs filmkészülékben a hengeres fal előtt mozgó lapát ok — amelyek-anyaga mechanikai okokból általában műanyag, pl. teflon — mozgása dörzselektromosságot indukál és ezáltal a filmkészülék egyes részei, valamint a feldolgozott anyagok, oldószerpárák elektrosztatikusán feltöltődnek. A feltöltődés mechanizmusa a többi, példaképpen felsorolt készülék esetében is hasonló. Az elektrosztatikus feltöltődés méréseink alapján olyan mértékűnek adódott, hogy a kialakuló térerősség eléri a kisülés kialakulásához szükséges kritikus értéket. A kisülés, a szikra gyújtási energiája pedig — a földelési és a geometriai viszonyoktól függően a gyújtóképes tartományba esik. Üzemzavar, baleset bekövetkezéséhez azonban a gyújtóképes energiájú szikrán kívül még egy további feltételnek kell egyidejűleg teljesülnie éspedig az alsó és a felső robbanási határok közötti koncentrációjú tűz- és robbanásveszélyes oldószer—levegő elegy jelenlétének. Kísérleteink és méréseink során igyekeztünk olyan műszaki paramétereket — betáplálási sebesség, forgó alkatrészek kerületi sebessége stb. — választani, amelyek alkalmazásával az elektrosztatikus feltöltődést, 3 ill. a töltések elkülönülését hátráltató üzemi körülmények járnak együtt. Azt tapasztaltuk, hogy a filmkészülék alkalmazását még lehetővé tevő, de nem optimális műszaki paraméterek alkalmazása csökkenti ugyan az elektrosztatikus eredetű üzemzavar, ill. baleset lehetőségét, de teljesen nem zárja ki. A filmkészülékben a veszélyes összetételű oldószer— levegő elegy a tömítetlenségek közvetlen közelében, valamint az indulás és a leállítás alkalmával keletkezhet. Vákuum üzem esetében az indulás kevésbé veszélyes, mint a leállítás, mert a fűtés és az elpárologtatás megkezdésekor a készülék már vákuum alatt van. Leálláskor azonban a fűtés megszüntetése után az anyagáram még teljes mértékben fennáll és a vákuum megszüntetésével növekszik a levegő mennyisége. Induláskor tehát az alsó robbanási határ felől, leállításkor a felső robbanási határ felől halad át a készülék a veszélyes koncentráció-tartományon. Az ismertetett tranziens állapotokon való áthaladás közben bekövetkező üzemzavar megelőzésének ismert módja a készülék inert gázzal való átöblítése. Ez a művelet azonban fokozott figyelmet igényel, költséges és az iizemközbeni védelmet nem biztosítja. A fentiekből következik, hogy az elektrosztatikus feltöltődés elsősorban nem a készülékben idéz elő balesetveszélyt, hanem a hozzá kapcsolódó berendezésekben — a kondenzátorban, a szedőedényekben — amelyekben a folyadék felett veszélyes összetételű oldószerpára—levegő elegy keletkezhet. A gyújtóképes energiájú szikra — a készülék álló és forgó részeinek földelése esetén is — létrejön oly módon, hogy a készülékből kiáramló, elektrosztatikusán erősen feltöltött pára, ill. anyag alacsonyabb elektromos potenciálú testtel, vagy anyaggal érintkezik. A felsorolt okok miatt a tűzrendészed hatóság a rotációs filmkészülék alkalmazását ilyen célra nem engedélyezi. Találmányunk célja, hogy a különböző vegyipari készülékekben olyan feltételeket teremtsünk, amelyek tűz vagy robbanás bekövetkezésének elejét veszik. A viszonyok felderítésére kiterjedt vizsgálatokat végeztünk kísérleti modell anyagok alapvető elektrosztatikai paramétereinek meghatározására. Meghatároztuk a fajlagos feltöltődés és a szikraérzékenység fogalmát. Fajlagos feltöltődés alatt azt a töltésmennyiséget (As/ml) értjük, amelyet az oldószer gőze felvesz, ha különféle szerkezeti anyaggal, mint referenciaanyaggal érintkezik. Szikraérzékenység alatt azt a minimális energiatartalmat (Ws) értjük, amellyel rendelkező szikrakisülés 50 eset közül legalább egyszer gyújtja, robbantja, vagy bomlásra bírja az oldószer gőzeit. Mindkét érték az oldószer anyagára, az előbbi ezenkívül a szerkezeti anyagra is jellemző. Méréseket végeztünk acetoklór, xilol, etanol és ammónium-klorid gőzeivel, valamint fém, polietilén, teflon és üveg szerkezeti anyagokkal. Megállapítottuk, hogy a fajlagos feltöltődés 1,90 és 4,70.10“9 As/ml között van, míg a szikraérzékenység acetoklór és ammónium-klorid esetében nagyobb, mint 1 Ws, xilol és etanol esetében 10“3 Ws nagyságrendű. Megállapítható t ehát, hogy a művelet során a szerkezeti anyagok és 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
