Procesy s účastí stlačených a zkapalněných plynů a přehřátých kapalin

1. Procesy s účastí stlačených a zkapalněných plynů a přehřátých kapalin zásobníky zkapalněných plynů havarijní scénáře a jejich rozbor

2. Havarijní scénář • Nebezpečný potenciál • zádrž nebezpečných látek • uvolnitelná energie • schopnost konat expanzní práci Pravdě- podobnost Iniciace příčina Důsledky Průběh

3. Stlačené plyny • H2 • Při úniku se často sám vznítí • N2 • O2 • oxidující • CH4

4. Expanzní práce • Stlačení plynu • Dodání práce • Nutno odebrat teplo • Expanze - plyn koná práci • Maximální – vratná • Minimální – nevratná • Výpočet, schéma • „Divoká práce“ • Destrukce • Kinetická energie plynu

5. Energie mechanické exploze • Při mechanické explozi se uvolní mechanická energie obsažená v substanci • Stlačený plyn • uvolní se kompresní práce • expanze je isoentropická • Kapalina pod tlakem • neexpanduje • velmi malá energie exploze

6. Charakteristika zkapalněného plynu p (g) Tsklad psklad DT (l) Latentní teplo pATM TV T

7. Schéma modelového procesu odběr 1 2 cisterna zásobník 3 3 plnění

8. Havarijní scénáře • Pomalý únik z parního prostoru • uniká pouze pára • je přerušeno pouze potrubí, nebo je otvor v zásobníku malý • Rychlý únik z parního prostoru • unikající pára vynáší kapky kapaliny, popř. pěnu • Únik z kapalinového prostoru • vytéká kapalina až do úrovně otvoru • BLEVE • „What if“ analýza 1 2 3 4

9. Scénář 1 - Pomalý únik z parního prostoru • Charakteristika • malý otvor v parním prostoru zásobníku, v odběrovém potrubí, nezavřený ventil, … • Děje • postupný pokles tlaku až na úroveň atmosférického • adiabatický var – spotřeba latentního tepla • klasický var dodávkou tepla z okolí po ochlazení kapaliny až na teplotu normálního bodu varu

10. Scénář 1 - Adiabatický var • Latentní teplo • Teplo potřebné na odpaření • Množství odpařené kapaliny – rovnováha • Podíl odpařené kapaliny

11. Scénář 1 - Var • Q = A K (Tatm – Tv)

12. Scénář 1 - Závěry • Nebezpečnost plynu roste s klesajícím bodem varu • Nebezpečnost zařízení roste s rostoucím tlakem • Rychlost určující kroky • 1. a 2. fáze odpor únikové cesty, v 1. fázi i přetlak • prostup tepla z okolí

13. Scénář 2 – Rychlý únik z parního prostoru • Charakteristika • velký otvor v parním prostoru zásobníku • Děje • dvoufázový únik • rychlá expanze par a adiabatický var unáší s plynem kapky kapaliny nebo působí pěnění • jemně rozptýlená kapalina se velmi rychle vypaří • po úniku části kapaliny může přejít ve scénář 1 • Rychlost určující krok • odpor únikové cesty

14. BLEVE • Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion • Explozivní odpaření přehřáté kapaliny nebo podchlazeného plynu • velmi rychlé odpaření velkého objemu kapaliny – mechanická exploze

15. Scénář 2 - Závěry • Kritické poškození zásobníku velmi nebezpečné • velké objemy uvolněných látek • Zvláštní nebezpečí • extrémně stlačené plyny (BLEVE) • hořlaviny (VCE)

16. Scénář 3 – Únik z kapalinového prostoru • Charakteristika • otvor v kapalinovém prostoru zásobníku • Děje • tryskání kapaliny až po úroveň otvoru • tlak v parním prostoru děj výrazně urychluje • mžikový odpar části tryskající kapaliny • pokračuje scénářem 1 nebo 2 • Rychlost určující krok • odpor únikové cesty • přetlak

17. Scénář 3 – Závěry • Podobné nebezpečí jako u scénáře 2 • Obvykle nehrozí BLEVE • kapalina má při výtoku mnohem větší odpor • Těžké plyny mohou snadněji vytvořit polštář

18. Přehřáté kapaliny • Velmi podobné chování • Oproti zkapalněným plynům je opačný směr výměny tepla s okolím • kapalina teplejší než okolí • roste nebezpečí samovznícení • pomalé scénáře úniků jsou mírnější vlivem ochlazování • Aplikace • vysokotlaké reaktory • destilace za zvýšeného tlaku • potrubí • úspora energie × nárůst rizika