化学工程安全新闻

混合混合物 - 您的爆炸性灰尘测试是给您适用的数据吗?

写道 博士,博士,博士 | 10.01.20.

有必要和经常授权,这种爆炸性粉尘的特征是为了帮助开发缓解爆炸危险的缓解计划,这反过来确保了增加的过程安全性。通常, 粉尘爆炸性测试 在标准化,环境条件下进行,如ASTM和其他国际标准所概述。然而,在这些标准条件下不会发生许多工业过程。例如,该过程可能在燃料蒸气,燃料气体和/或升高的温度存在下发生,所有这些都可能影响粉尘爆炸性特性,从而影响减轻危险的要求。

 

在燃料蒸汽或气体存在下形成的可燃尘云通常被称为杂种混合物。当过程需要在化学合成(例如醇,苯衍生物)期间使用挥发性溶剂时,杂化混合物通常以原位存在,从分解产物(来自闷燃材料的一氧化碳)的气体,或者是天然燃料气体存在环境(例如采矿)。目前,确定杂种混合物的爆炸性特征是不常见的。相反,单独的粉尘的爆炸性被测试,与杂交混合物相比,这可能导致与杂交混合物相比的不同结果。虽然杂种混合物的目前测试是有限的,但初步数据表明,在爆炸性粉尘存在下存在燃料蒸气可能会降低最小的明显浓度(MEC),增加 Max Explosion过压(PMAX), 增加 爆炸的最大归一化压力升高速度(k 最大限度 ),并降低爆炸的限制氧浓度(LOC)。[1-3]所有这些都会影响危险评估。因此,应对杂交混合物进行爆炸性测试,而不是单独的爆炸性粉尘,以确保测试结果更好地反映与特定过程相关的危害。这将最终导致改善危险缓解和增强的过程安全性。 FOUSKE.&Associates,LLC(FAI)具有使用经过改进的ASTM和SPANT标准进行混合混合物测试的能力。

 

为了证明我们的能力,我们选择对含有肌酸HCl,常见膳食补充剂和乙醇的杂种混合物进行爆炸性测试。当产物用乙醇洗涤以除去杂质时,该杂化混合物在肌酸HCl合成的最后一步中可能形成原位。我们已经确定了MEC,爆炸严重性数据和纯乙醇蒸气,纯肌酸HCl的LOC,然后是含有乙醇气氛和肌酸HCl的杂化混合物。然后我们使用该数据来评估纯肌酸HCl和杂化混合物之间的危害差异。




图1。 测试设备包括:20L Siwek室,带夹套,温度可控水再循环器,用于夹套,定制前面板和具有可控加热包装的分散气体储罐。

使用标准的20-L Siwek室进行测试,具有略微修改( 图1 )。燃料引入端口,气体加法/采样端口和热电偶端口固定在腔室的前部。使用用于20-L血管夹套的温度控制的水再循环器来控制内部室温,并通过可控加热包裹包裹色散气体储存容器。使用校准的热电偶监测内腔温度。通过将腔室向低于100 mbara的压力将腔室产生部分乙醇蒸汽气氛,将含有所需量的乙醇的注射器固定到气密前燃料端口,注射乙醇,观察期望的期望的压力升高。测试按照修改的ASTM标准进行。

 

试剂级,由Sigma-Aldrich购买的纯乙醇是用从散翁购买的纯肌酸HCL购买的纯肌酸HCl用于测试。发现肌酸HCl的重量含量百分比为0.26%,平均粒径为193μm,31.11%的颗粒小于75μm。

 

在36°C±3℃( 表格1 )。选择36℃,因为在引入期间在压力条件下在该温度下在该温度下快速蒸发大量乙醇。乙醇的所有测量爆炸性值都与文献值[1-3]一般同意,尽管在环境温度条件下确定了文献值。

考虑到纯乙醇的MEC在升高的温度条件下,选择1%的乙醇气氛用于杂化混合物测试,以确保混合物表现出的任何爆炸性可归因于蒸汽杂交混合物,而不是单独的乙醇蒸汽。在32℃±3℃下进行肌酸HCl和杂化混合物的测试,因为在这些条件下快速挥发所需量的乙醇。另外,32℃的1%乙醇气氛也反映了合理的工艺条件。

 

MEC,Pmax,kmax,平均峰值爆炸性浓度和肌酸HCl和1%乙醇气氛的杂种混合物的菌株在32℃±3℃( 表2. )。与纯肌酸HCl相比,确定杂化混合物具有较低的MEC,更高的PMAX,更高的百草倍,较低的平均峰值爆炸性浓度和下部LOM。这些一般趋势同意以前公布的各种粉尘和酒精蒸汽的混合混合物的数据[1-3]。

加入1%的乙醇蒸汽气氛从750-40g / m降低肌酸HCl的MEC 3。该结果表明,应采取额外的护理以确保小型肌酸HCL尘云不形成甚至小尘云在存在乙醇蒸汽存在下具有爆炸性的性质。虽然杂种混合物的PMAX和kmax值略高于纯肌酸HCl的值,但纯样品和杂化混合物都将被归类为ST1爆炸。虽然ST1爆炸通常需要类似的风险管理系统,但杂化混合物的浓度浓度为浓度〜5倍的峰值爆炸性特性。同样,这是进一步证据表明应采取额外的预防措施以确保甚至小浓度肌酸HCL尘埃云在乙醇气氛存在下不形成。将杂化混合物的LOM确定为单独的肌酸HCl的LOM低5%。意思是在存在乙醇气氛中,需要额外的惰性气体来减轻任何可能的爆炸性危险。总共有试验结果的差异表明,与单独的纯粉尘相比,杂交混合物可能呈现增加和更复杂的爆炸风险。

 

我们的杂种混合物测试结果进一步证实了爆炸测试应在杂交混合物上进行爆炸测试,并且当特定方法可能导致杂种混合物形成时,单独的灰尘也不是灰尘。在相关时对混合混合物进行测试是非常重要的,因为燃料蒸气或气体的存在可能导致更危险的爆炸性特性,因此它会影响维护过程安全所需的危险缓解策略。幸运的是,我们在FAI拥有在符合您的过程的条件下对混合混合物进行修改的爆炸测试方法所需的工具,知识和经验。立即联系我们!

参考

  1. E.K. Addai, M. Clouthier, P. Amyotte, M. Safdar, U. Krause, Experimental investigation of limiting oxygen concentration of hybrid mixtures, Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 57 (2019) 120–130. //doi.org/10.1016/j.jlp.2018.11.016.
  2. E.K. Addai, A. Aljaroudi, Z. Abbas, P. Amyotte, A. Addo, U. Krause, Investigation of the explosion severity of multiphase hybrid mixtures, Process Safety Progress. n/a (n.d.) e12139. //doi.org/10.1002/prs.12139.
  3. E.K. Addai,H. Ali,P.Amyotte,U.Krause,对多相混合混合物的较低爆炸极限进行实验和理论研究,过程安全进展。 38(2019)E12045。 //doi.org/10.1002/prs.12045.