5.2 Расчет энергетического потенциала взрывоопасности реактора, синтеза метанола

1.Энергетический потенциал колонны синтеза:

E=E_1, где E₁- энергия сгорания ПГФ, имеющая в блоке.

E₁=G₁ q + A;

1.2 Объем колонны:

1.3 Объем газовой фазы:

1.4 Состав синтез - газа: H₂/CO=2,4

1.5 Содержание метанола в колонне составляет 6%,соответственно:

ϕ(сг+цг)=100- ϕ(CH₃OH)=100-6=94% (где, сг -синтез-газ, цг –циркулирующий газ)

1.6 Содержание ,циркулирующего газа и синтез-газа в колонне:

ϕ(сг+цг) 73,32%

ϕ(сг+цг) 20,68%

1.7 Содержание каждого газа в колонне

Синтез газа:

(H₂)=

(CO)=

Циркулирующие газы:

(H₂)=

(CO)=

(CO₂)=

(CH₄)=

(N₂)=

	Состав газов в колонне ϕ, %
газы	CH3OH	H2	CO	CO2	CH4	N2
Метанол	6	-	-	-	-	-
Синтез-газ	-		22,21	-	-	-
Цирк. газы	-	10,34	2,068	2,068	4,136	2,068
Сумма	6	62,08	24,28	2,068	4,136	2,068

2.Объем ПГФ, приведенный к нормальным условиям (P=0.1 МПа, =298 K):

где, P, P’-давление газа перед и после разрушения

- объем газа перед и после разрушения

Т- температура в реакторе

T’- температура в окружающей среды

2.1. Объем, каждого газа в окружающий среды:

2.2 Плотность ГФ при t_о=25 C (по компонентам):

2.3 Масса ГФ (горючих веществ):

2.4 Содержание горючих газов (масс.%)

3.Работа адиабатического расширения ГФ : (k=1,2; ₁₌ 2,68 табл.1)

4.Теплота сгорания ПГФ:

Q₁ q

Вещество
q, кДж/моль
q, кДж/кг

+

5. Энергетический потенциал колонны:

6.Общая масса горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака, приведенная к единой удельной энергии сгорания, равной 46 000 кДж/кг:

m = E/4,6 10⁴ = /4,6 10⁴ = 2025,25

Относительный энергетический потенциал взрывоопасности технологического блока:

Q_В =

Таблица 8

Категория взрывоопасности	Qв	m
I	>37	>5000
II	27 − 37	2000−5000
III	<27	<2000

Согласно табл.8, данная смесь относится к II категории взрывоопасности, но с учетом токсичности _, мы понижаем категорию взрывоопасности до I.

III. Расчет участвующей во взрыве массы вещества и радиусов зон разрушений.

1. Масса парогазовых веществ, участвующих во взрыве

где,

Значение z для замкнутых объемов (помещений)

Вид горючего вещества	z
Водород	1,0
Горючие газы	0,5
Пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей	0,3

=

Для оценки уровня воздействия взрыва может применяться тротиловый эквивалент. Тротиловый эквивалент взрыва парогазовой среды W_T (кг), определяемый по условиям адекватности характера и степени разрушения при взрывах парогазовых облаков, а также твердых и жидких химически нестабильных соединений, рассчитывается по формулам:

2. Для парогазовых сред

=

где 0,4 − доля энергии взрыва парогазовой среды, затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;

0,9 − доля энергии взрыва тринитротолуола (ТНТ), затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;

q^/ − удельная теплота сгорания парогазовой среды, кДж кг,

q_T − удельная энергия взрыва ТНТ кДж/кг, q_T=4184 кДж/кг

3. Радиус зоны разрушения (м) в общем виде определяется выражением:

где К — безразмерный коэффициент, характеризующий воздействие взрыва на объект.

Таблица - Результаты расчета радиусов зон разрушений

Класс зоны разрушения	К	Р, кПа	Радиусы зон разрушений, м
1	3,8	 100	79,2
2	5,6	70	116,76
3	9,6	28	200,16
4	28	14	583,8
5	56	 2	1167,6