DE2126471A1 - Method and device for dispersing flammable materials - Google Patents

Description

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Dr. D. Thomsen Dipi.-mg. H.Tiedtke G. Bühling Dipi.-ing. R. Kinne Dr. D. Thomsen Dipi.-mg. H. Tiedtke G. Bühling Dipi.-ing. R. Kinne

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8000 München 15 27. Mai I971 8000 Munich 15 May 27, 1971

Imperial Chemical Industries Limited London, Großbritannien Imperial Chemical Industries Limited London , UK

Verfahren und Einrichtung für das Zerstreuen von entflammbaren MaterialienMethod and device for dispersing flammable materials

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die SicherheitsZerstreuung von potentiell gefährlichen Konzentrationen von entflammbaren Dämpfen, die schwerer als Luft sind. The invention relates to a method and apparatus for the safety dispersion of potentially dangerous concentrations of flammable vapors heavier than air.

Bei der Verarbeitung, Behandlung oder Speicherung von entflammbaren Fluids ist es erwünscht, zufällige Freigabe des Fluids in die Atmosphäre zu verhindern. Anlagen, die dasIn the processing, treatment or storage of flammable fluids, it is desirable to avoid the accidental release of the Prevent fluids into the atmosphere. Plants that

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entflammbare Material enthalten, werden so ausgelegt, daß sie
solche zufällige oder unbeabsichtigte Freigabe verhindern, wobei auch der Einsatz und der Betrieb der Anlage auf dieses Ziel hin ausgelegt ist. Nichtsdestoweniger kann trotz aller Vorkehrungen zur Verhinderung zufälliger Freigabe entflammbares Material durch Leckstellen oder durch Verschütten frei werden. Wird dieses
Material frei, kann eine Wolke aus schwerem Dampf gebildet werden, die über erhebliche Entfernungen über den Erdboden in entflammbaren Konzentrationen wandern kann, und die durch eine Zündquelle einige hundert Fuß (1 Fuß = 0,33 m) von der Freigabestelle entzündet werden kann. Diese Gefahr ist besonders für den Fall von verflüssigten Gasen gegeben, ergibt sich jedoch auch in
gleicher Weise bei Materialien, die unter Umgebungstemperaturen flüssig sind, sofern sie bei erhöhten Temperaturen verarbeitet oder behandelt werden.Containing flammable material are designed so that they
prevent such accidental or unintentional release, whereby the use and operation of the system is also designed with this aim in mind. Nevertheless, despite all precautions taken to prevent accidental release, flammable material can be released through leakage or spillage. will this
Material free, a cloud of heavy vapor can be formed which can travel significant distances across the ground in flammable concentrations, and which can be ignited by an ignition source a few hundred feet (1 foot) from the release point. This danger is particularly given in the case of liquefied gases, but also arises in
the same applies to materials that are liquid below ambient temperatures, provided they are processed or treated at elevated temperatures.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei entflammbaren Fluids, die bei einer Temperatur oberhalb ihres atmosphärischen Siedepunkts verarbeitet, behandelt oder gespeichert werden.
Bei der Planung einer Anlage für diese Zwecke soll die Anlageneinrichtung so angeordnet werden, daß ein ausreichender Abstand zwischen potentiellen Quellen für Leckverluste und Vergießen
und feststehenden Zündquellen vorliegt, damit sich jeglicher
Verlust an entflammbaren Dämpfen sicher zerstreut» bevor die
Dampf wolke eine Quelle für Entzündung oder Zündquelle erreichteThe invention is particularly applicable to flammable fluids which are processed, treated or stored at a temperature above their atmospheric boiling point.
In designing a facility for this purpose, the facility should be positioned so that there is sufficient clearance between potential sources of leakage and potting
and fixed ignition sources are present so that any
Loss of flammable vapors safely dispersed »before the
Vapor cloud reached a source of ignition or ignition source

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Dennoch können Umstände vorliegen, unter denen eine bestimmte Anlagenfläche eine relativ große Zahl an potentiellen Quellen für Leckverluste und Vergießen aufweisen kann oder unter denen die Einhaltung eines angemessenen Sicherheitsabstands zwischen der Quelle für Leckverluste und Vergießen und einer Quelle für Entzündung nicht möglich ist. Die Wahrscheinlichkeit und Gelegenheit für ein Feuer und Explosion infolge unbeabsichtigter Freigabe von Fluids ist dann unannehmbar hoch. Es wurde ein Verfahren und eine Vorrichtung für das sichere Zerstreuen von Konzentrationen entflammbarer Dämpfe, die schwerer als Luft sind, für solche Umstände entwickelt.Nonetheless, there may be circumstances where a particular facility area has a relatively large number of potential Sources of leakage and potting may have or under which a reasonable safety margin must be maintained between the source of leakage and shedding and a source of ignition is impossible. The probability and the opportunity for fire and explosion due to accidental release of fluids is then unacceptably high. There has been a method and apparatus for safely dispersing concentrations of flammable vapors that are heavier than air are designed for such circumstances.

Erfindungsgemäß besteht ein Verfahren für das Zerstreuen von entflammbaren Dämpfen, die schwerer als Luft sind, darin, daß man die horizontale Wanderung des Dampfes behindert und mit Hilfe turbulenter Wasserdampfstrahlen den Dampf zusammen mit genügend Luft mitreißt, um die Konzentration an Dampf unter dessen untere Entflammbarkeitsgrenze abzusenken.According to the invention, a method for dispersing flammable vapors heavier than air consists in that one hinders the horizontal migration of the steam and with the help of turbulent water steam jets the steam together with enough air to bring the concentration of vapor below its lower flammability limit.

Entflammbare Dämpfe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zerstreut oder verteilt werden können, umfassen Gase, zum Beispiel Äthylen und die Dämpfe von verflüssigten Gasen, zum Beispiel verflüssigtes Petroleumgas (LPG) sowie von Flüssigkeiten, zum Beispiel Benzin.Flammable vapors produced by the method of the invention dispersed or dispersed include gases, for example ethylene and the vapors of liquefied gases, for example liquefied petroleum gas (LPG) and liquids such as gasoline.

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Obwohl das Verfahren eine sich bewegende Dampfwolke zerstreut, die eine schmale Front hat, wird es bevorzugt, das Ausbreiten der Wolke auf eine breite Front zu unterstützen, während gleichzeitig die horizontale Wanderung des Dampfes behindert wird, da dann das Mitreißen zusammen mit Luft in den Wasserdampfstrahlen erleichtert wird.Although the process dissipates a moving cloud of steam, which has a narrow front, it is preferred to help spread the cloud on a wide front, while at the same time the horizontal migration of the steam is hindered, since then the entrainment together with air in the steam jets is facilitated.

Die Erfindung liefert auch eine Vorrichtung für das Zerstreuen einer Wolke aus entflammbarem Dampf, die eine feste Sperrwand auf Bodenhöhe sowie ein dieser Sperrwand zugeordnetes Dampfstrahlsystem besitzt, um die Dampfwolke durch Mitreißen des Dampfs mit Luft oder durch Vermischen des Dampfes mit Luft zu zerstreuen.The invention also provides an apparatus for dispersing a cloud of flammable vapor which is a solid Barrier wall at floor level as well as a steam jet system assigned to this barrier wall to keep the steam cloud entrained of the steam with air or by mixing the steam with air.

Die feste Sperrwand ist vorzugsweise eine Feuerwand, die aus festen Ziegeln bestehen kann, die jedoch aus anderen Materialien gebildet werden kann, die leichtes Errichten und Entfernen der Wand gestatten, zum Beispiel vorgefertigte Betonplatten und gerippte Aluminiumblechplatten. Zweckmäßig steht die Wand vertikal, sie kann jedoch von der vertikalen weggeneigt sein, zum Beispiel eine Dammwand, vorausgesetzt, daß sie das Vorrücken des Dampfs verzögert.The solid barrier wall is preferably a fire wall, which can be made of solid bricks, but which are made of others Materials can be formed which allow easy erection and removal of the wall, for example prefabricated ones Concrete panels and ribbed aluminum sheet panels. The wall is expediently vertical, but it can be separated from the vertical be inclined away, for example a dam wall, provided that it delays the advance of steam.

Der Abstand der festen Sperrwand y°n der potentiellen Quelle für Leckverluste und Vergießen kann bestimmt werdenThe distance between the solid barrier wall y ° n and the potential source of leakage and potting can be determined

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durch die Nähe von Entzündungsquellen; sofern möglich, ist es jedoch erwünscht, daß die Dampfwolke ihre Front ausweiten kann, bevor sie auf die Wand trifft. Sofern es die Umstände erlauben, beträgt ein geeigneter Abstand der festen Sperrwand von der potentiellen Quelle für Leckverluste und Vergießen 9 bis 14 m, vorzugsweise 11 bis 13 m. Dieser Abstand ist insbesondere geeignet, wo Äthylen der zu zerstreuende Dampf ist.by the proximity of sources of ignition; if possible, however, it is desirable that the steam cloud can expand its front, before it hits the wall. If circumstances allow, a suitable distance between the fixed barrier wall and the potential source of leakage and potting is 9 to 14 m, preferably 11 to 13 m. This distance is particularly suitable where ethylene is the vapor to be dispersed.

Das Wasserdampfstrahlsystem ist vorzugsweise von einem Rohr oder von Rohren gebildet, die mit ia wesentlichen kreisförmigen Löchern versehen und mit Wasserdampf unter Druck beliefert werden.The water vapor jet system is preferably one Tube or tubes formed with generally circular holes and with water vapor under pressure are supplied.

Das oder die perforierten Rohre können auf der Oberseite der festen Sperrwand oder mit Bezug auf die Quelle für Leckverluste und Vergießen hinter oder vor der festen Sperrwand liegen, wobei stets Voraussetzung ist, daß die relative Lage von fester Sperrwand und Rohr dafür sorgt, daß im wesentlichen kein Dampf dem Wasserdampfstrahlsystem entkommt. Eine bevorzugte Ausführung ist die Anordnung des Rohrs auf gleicher Höhe und an der Oberseite einer vertikalen Wand. Das Rohr kann auf der Oberseite der festen Sperrwand ruhen und kann auf gleicher Höhe der Oberseite der Sperrwand liegen oder unterhalb dieser Höhe.The perforated pipe (s) may be on top of the solid barrier wall or with respect to the source of leakage and potting behind or in front of the fixed barrier wall, always assuming that the relative position of solid barrier wall and pipe ensures that essentially no steam escapes from the steam jet system. A preferred one The design is the arrangement of the pipe at the same height and on the top of a vertical wall. The pipe can rest on top of the solid barrier wall and can be level with the top of the barrier wall or below it this height.

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Die Länge des perforierten Rohrs ist vorteilhaft mindestens so groß wie der Abstand zwischen der potentiellen Entweichungsquelle und der festen Sperrwand, auf der sich das Rohr befindet. Vorteilhaft ist das Rohr lang genug, um die potentielle Entweichungsquelle zu umgeben.The length of the perforated pipe is advantageously at least as great as the distance between the potential source of escape and the solid barrier wall on which the pipe rests. The pipe is advantageously long enough to contain the potential source of leakage to surround.

Die Dampfstrahlen aus dem perforierten Rohr werden vorzugsweise nach oben gerichtet, so daß beim Einsatz der die feste Sperre und das Wasserdampfstrahlsystem erreichende Dampf zusammen mit einer viel größeren Menge an Luft in den Strahlen des Wasserdampfs eingefangen und mitgerissen wird. Der Wasserdampf sollte vorzugsweise mit wenigstens Schallgeschwindigkeit aus den Löchern in dem perforierten Rohr oder den perforierten Rohren austreten.The steam jets from the perforated tube are preferably directed upwards, so that when using the solid barrier and steam reaching the steam jet system along with a much larger amount of air in the jets of the water vapor is captured and carried away. The water vapor should preferably be at least at the speed of sound emerge from the holes in the perforated tube or tubes.

Um Funkenentladung infolge einer durch den Wasserdampfdurchgang durch die Löcher des perforierten Rohrs erzeugten statischen Elektrizität zu verhindern, sollten alle Stahlteile des Wasserdampfstrahlsystems sowie alle anderen Stahleinrichtunger und elektrisch leitenden Materialien in der Nähe der Wasserdampfstrahlen geerdet sein.To spark discharge as a result of the passage of water vapor To prevent static electricity generated by the holes in the perforated pipe, all steel parts should be of the steam jet system as well as all other steel equipment and electrically conductive materials in the vicinity of the steam jets be grounded.

Zweckmäßig werden zwischen der potentiellen Quelle für Leckverluste und Vergießen und der festen Sperrwand Dampfdetektoren angeordnet, die die Gegenwart von entflammbaremSteam detectors are expediently placed between the potential source of leakage and potting and the solid barrier wall arranged that the presence of flammable

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Dampf feststellen und ein Warnsignal auslösen. Vorzugsweise liefern die Detektoren ein hörbares und/oder sichtbares Signal, das zweckmäßig das WasserdampfStrahlsystem betätigt, so daß die Zerstreuung des Dampfes beginnt, sobald seine Gegenwart ermittelt wird.Detect steam and trigger a warning signal. The detectors preferably deliver an audible and / or visible signal, which conveniently actuates the steam jet system so that the dispersion of the steam begins as soon as it is present is determined.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to a schematic drawing of an exemplary embodiment.

Die Einrichtung umfaßt eine Wand 1 aus vorgefertigten Betonplatten mit einer Höhe von 1,5 m, die etwa 12 m von einer potentiellen Quelle für das Entweichen von Äthylen aus einer Olefinanlage 2 besteht. Zur Erzielung eines WasserdampfVorhangs von 30 m Länge wurde fluchtend mit der Oberseite der Wand 1 ein perforiertes Rohr 3 mit Löchern 4 vorgesehen, die einen Durchmesser von ca. 0,65 cm (1/4 engl. Zoll) und einen Abstand von ca. 15 cm (6 engl. Zoll) hatten. Die Strahlen wurden vertikal nach oben gerichtet. Dampfdetektoren 5 wurden zwischen der Anlage 2 und der Wand 1 angeordnet, um entflammbare Dämpfe zu ermitteln und vor diesen zu warnen.The device comprises a wall 1 of prefabricated concrete slabs with a height of 1.5 m, which is about 12 m from a potential source for the escape of ethylene from an olefin plant 2. To achieve a water vapor curtain of 30 m in length, a perforated tube 3 with holes 4 was provided in alignment with the top of the wall 1, which were about 0.65 cm (1/4 inch) in diameter and about 15 cm (6 inches) apart. The Rays were directed vertically upwards. Steam detectors 5 were placed between the system 2 and the wall 1 to detect flammable vapors and to warn of them.

Es wurde festgestellt, daß das Entweichen von Äthylendampf mit einer Rate von 7,2 kg/s für das sichere Zerstreuen einen Abstand von 88 m von der Stelle des Entweichens erfordert, sofern natürliche Luftbewegung mit Windgeschwindigkeit von 2,2 m/s benutzt wird.It has been found that the escape of ethylene vapor at a rate of 7.2 kg / s is one for safe dissipation Requires a distance of 88 m from the point of escape, provided natural air movement with a wind speed of 2.2 m / s is used.

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Bei Verwendung der Wand und des WasserdampfVorhangs gemäß Vorbeschreibung wurde eine gleiche entweichende Menge unter denselben Luftbedingungen sicher in 28 m Abstand von der Stelle des Entweichens zerstreut. Die anfängliche Geschwindigkeit der Wasserdampfstrahlen betrug etwa 425 m/s, wobei die Höhe des WasserdampfVorhangs 24 m betrug.When using the wall and the water vapor curtain in accordance with The previous description was an equal amount of leakage under the same air conditions safely at a distance of 28 m from the Point of escape absent-minded. The initial speed of the water vapor jets was about 425 m / s, with the Height of the water vapor curtain was 24 m.

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Claims (9)

PatentansprücheClaims IJ Verfahren für das Zerstreuen von entflammbaren Dämpfen, die schwerer als Luft sind, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Wanderung des Dampfes behindert und der Dampf mit Hilfe turbulenter Wasserdampfstrahlen bei genügender Luft mitgerissen wird, und die Konzentration an Dampf unter dessen untere Entflammbarkeitsgrenze abzusenken.IJ procedures for dispersing flammable vapors, which are heavier than air, characterized in that the horizontal migration of the steam is hindered and the steam with it With the help of turbulent water vapor jets, if there is enough air, they are carried away and lower the concentration of vapor below its lower flammability limit. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Zerstreuung einer Wolke aus entflammbarem Dampf, der schwerer als Luft ist, gekennzeichnet durch eine feste Sperrwand (1) auf Bodenhöhe und ein WasserdampfStrahlsystem (3, 4), das der Sperrwand zugeordnet ist, um den Dampf durch Mitreißen des Dampfs mit Luft zu zerstreuen.2. Device for performing the method according to claim 1 for dispersing a cloud of flammable Steam that is heavier than air, characterized by a solid barrier wall (1) at floor level and a water vapor jet system (3, 4) associated with the barrier wall to disperse the steam by entraining the steam with air. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Sperrwand (1) eine Feuerwand ist, die vorzugsweise aus festen Ziegeln, vorgefertigten Betonplatten oder gerippten Aluminiumblechplatten besteht.3. Device according to claim 2, characterized in that the fixed barrier wall (1) is a fire wall, which is preferably consists of solid bricks, prefabricated concrete slabs or ribbed aluminum sheets. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Sperrwand (1) von der potentiellen Quelle für entflammbaren Dampf 9 bis IM· m, vorzugsweise 11 bis 13 m beträgt.4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the distance of the barrier wall (1) from the potential Flammable vapor source 9 to IM · m, preferably 11 to 13 m. 109850/0197109850/0197 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2, 3 oder ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdampfstrahlsystem (3,¹I) von einem Rohr oder von Rohren mit einer Perforation aus im wesentlichen kreisförmigen Löchern gebildet ist,5. Device according to one of the preceding claims 2, 3 or ¹ I, characterized in that the water vapor jet system (3, ¹ I) is formed by a pipe or pipes with a perforation of substantially circular holes, 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohr (3) auf der Oberseite der Sperrwand (1) angeordnet ist.6. Device according to claim 5, characterized in that each tube (3) is arranged on the top of the barrier wall (1) is. 7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des perforierten Rohrs (3) mindestens gleich dem Abstand zwischen der potentiellen Quelle für entflammbaren Dampf und der Sperrwand (1) ist, auf der das Rohr angeordnet ist.7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the length of the perforated tube (3) is at least equals the distance between the potential source of flammable vapor and the barrier wall (1) on which the pipe is placed is arranged. 8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampfstrahlen nach oben gerichtet sind.8. Device according to one of the preceding claims 2 to 7, characterized in that the water vapor jets are directed upwards. 9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche9. Device according to one of the preceding claims 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der potentiellen Quelle (2) für entflammbaren Dampf und der festen Sperrwand (1) Dampfdetektoren (5) angeordnet und Betätigungseinrichtungen für das WasserdampfStrahlsystem vorgesehen sind, die auf ein Signal von den Detektoren ansprechen.2 to 8, characterized in that between the potential source (2) for flammable steam and the solid barrier wall (1) Steam detectors (5) arranged and actuators for the water vapor jet system are provided that respond to a signal respond from the detectors. 109850/0197109850/0197