excodex

Kitap Bölüm 2

Editör yazısıEXC-ED-016

Oksijen konsantrasyonu, zenginleştirme ve inertleme: oksijen patlama riskini nasıl değiştirir

excodex editör ekibiProses güvenliği

Özet

Sınırlayıcı oksijen konsantrasyonunun altında hiçbir alev yayılamaz; inertlemenin temeli budur. %21'in üzerindeki oksijende yanma aralığı genişler ve tutuşma çok kolaylaşır. LOC değerleri, inertleme yöntemleri, güvenlik payları, oksijen izleme ve zenginleştirme tehlikeleri.

Oksijen, yangın üçgeninin proses mühendislerinin en hassas biçimde kontrol edebildiği kenarıdır. Oksijen konsantrasyonu sınırlayıcı oksijen konsantrasyonunun (LOC, limiting oxygen concentration) altında tutulursa, yakıt miktarı ne olursa olsun karışım içinde hiçbir alev yayılamaz; azotla seyreltilmiş hidrokarbon gaz ve buharlarının çoğu için LOC hacimce %10 ile %12 civarındadır, hidrojen için ise yaklaşık %5'tir. Bu seviyenin altında kalmak için havanın azot veya karbondioksitle yer değiştirmesine inertleme denir. Bunun tersi olan ve normal havadaki %21'in üzerine çıkan oksijen zenginleştirmesi ise yanma aralığını genişletir, tutuşmayı yüz kata kadar kolaylaştırır ve Ex ekipmanı sertifikalandırıldığı koşulların dışına çıkarır.

Bu yazı LOC'yi, çözümlü bir süpürme hesabıyla birlikte başlıca inertleme yöntemlerini, uygulamada kullanılan güvenlik paylarını, inertlenmiş tesislerde oksijenin nasıl izlendiğini ve zenginleştirilmiş ortamların neden ayrı bir değerlendirme gerektirdiğini açıklar.

Temel noktalar

  • Sınırlayıcı oksijen konsantrasyonu, yakıt konsantrasyonu ne olursa olsun, alevin bir yakıt, hava ve inert gaz karışımı içinde artık yayılamadığı en yüksek oksijen konsantrasyonudur.
  • ABD Maden Bürosu (US Bureau of Mines) verileri, azotla LOC değerini metan için %12, propan için %11,5, etilen için %10 ve hidrojen için %5 olarak verir; karbondioksitle değerler daha yüksektir (%14,5, %14,5, %11,5 ve %5,2).
  • LOC değerleri test yöntemine bağlıdır ve yüksek sıcaklık ve basınçta düşer; bu nedenle inertlenmiş sistemler LOC'nin altında bir güvenlik payıyla işletilir.
  • NFPA 69, oksijenin kilitlemelerle sürekli izlendiği yerlerde LOC'nin en az 2 yüzde puan altında bir pay (LOC %5'in altındaysa LOC'nin en fazla %60'ı), sürekli izleme olmadığında ise daha büyük bir pay ister.
  • Oksijen izleme, inertlemeyi işler kılan güvenlik fonksiyonudur: sensörler havanın girebileceği yerlere yerleştirilmeli, yeterince hızlı tepki vermeli, arızada emniyetli konuma geçmeli ve kalibre edilmelidir.
  • Saf oksijende metanın minimum tutuşma enerjisi yaklaşık 0,3 mJ'den yaklaşık 0,003 mJ'ye düşer ve üst patlama sınırı (ÜPS, İng. UEL) %15'ten %61'e çıkar (ABD Maden Bürosu verileri).
  • Ex ekipman, yaklaşık %21 normal oksijen içeriğine sahip hava için tasarlanır ve test edilir. Sertifikası oksijenle zenginleştirilmiş ortamları kapsamaz.

Oksijen bir karışımın yanıp yanamayacağını nasıl belirler

Bir alev cephesi, karışımın bir katmanının yanmasıyla açığa çıkan ısı bir sonraki katmanı tutuşturmaya yetiyorsa ilerleyebilir. Azot veya karbondioksit gibi inert gazlar reaksiyona katılmaz, ancak ürünlerle birlikte ısıtılmaları gerekir; böylece ısı soğurur ve alev sıcaklığını düşürürler. İnert gaz havanın yerini aldıkça alt patlama sınırı (APS, İng. LEL) ile üst patlama sınırı birbirine yaklaşır ve sonunda birleşir. Bu birleşme noktasındaki oksijen konsantrasyonu LOC'dir. Bunun altında o yakıtın hiçbir karışımı alev taşıyamaz.

Yatay eksende oksijen konsantrasyonu, dikey eksende metan konsantrasyonu bulunan metan için hareketli yanabilirlik diyagramı: yanıcı bölge, hava çizgisi üzerinde yüzde 5 ile 15 metan arasında başlayan ve yüzde 12 oksijende kapanan bir kamadır; güvenli yol önce azot ekleyerek oksijeni yüzde 10'un altına indirir ve ancak ondan sonra metan verir, böylece kamanın dışında kalır; güvensiz yol ise metanı doğrudan havaya ekler ve kamanın içinden geçer
Azotla seyreltilmiş havada metanın yanıcı bölgesi (şematik, ABD Maden Bürosu değerleri). Önce inertleyip sonra yakıt vermek, karışımı her zaman yanıcı kamanın dışında tutar.

Aynı diyagram, ekipmanı devreye alma ve devreden çıkarma kuralını da açıklar. Hava dolu bir kap, yakıt verilmeden önce inertlenmeli; yakıt dolu bir kap ise içeri hava alınmadan önce inert gazla süpürülmelidir. Havadan doğrudan yakıta veya yakıttan doğrudan havaya geçmek, her seferinde yanıcı bölgenin içinden geçer.

Tipik LOC değerleri

MaddeAzotla LOC (hacimce % O2)Karbondioksitle LOC (hacimce % O2)
Metan1214,5
Propan11,514,5
n-Hekzan1214,5
Etilen1011,5
Etanol10,513
Aseton11,514
Karbon disülfür57,5
Hidrojen55,2

Değerler yaklaşık 25 °C ve atmosfer basıncında olup Kuchta'nın derlediği ABD Maden Bürosu verilerinden alınmıştır (Bülten 680, 1985). Karbondioksitle hidrojen için alevin hâlâ yayıldığı en düşük oksijen içeriği, düz havadaki üst patlama sınırında bulunur; iki değerin bu kadar yakın olmasının nedeni budur.

Her LOC tablosu için üç uyarı geçerlidir:

  • Yönteme bağımlılık. Bu klasik değerler büyük ölçüde yanabilirlik tüplerinden elde edilmiştir. Daha sonra NIOSH'un 12 litrelik ve 120 litrelik odalarda yaptığı deneyler, geleneksel tüp verilerinden daha düşük LOC değerleri bulmuştur; farklı cihaz ve tutuşma kriterleriyle ölçülen Avrupa değerleri ise daha da temkinlidir. Değerleri tutarlı tek bir kaynaktan kullanın ve hangi yöntemle elde edildiklerini bilin.
  • Sıcaklık ve basınç. LOC, sıcaklık ve basınç arttıkça düşer. Örneğin Maden Bürosu derlemesi, 150 °C'de azotla kerosen buharı için %10 verir. Bir reaktör veya kurutucu gerçek koşullarında değerlendirilmelidir.
  • İnert gazın türü önemlidir. Karbondioksit, daha fazla ısı soğurduğu için çoğu hidrokarbonda birim hacim başına azottan yaklaşık bir buçuk kat daha etkilidir. Hidrojende bu fark neredeyse ortadan kalkar; bazı metal tozlarında ise karbondioksit daha az etkilidir, hatta reaktif olabilir.

Yanıcı tozların da toz patlama kaplarında ölçülen bir LOC değeri vardır. NFPA 69'un bir ekinde azot için tablolaştırılan örnekler, farklı incelikteki selüloz numuneleri için %9 ile %11'den bitümlü bir kömür tozu için %14'e kadar uzanır ve değerler parçacık boyutuna güçlü biçimde bağlıdır. Bkz. toz patlama parametreleri.

İnertleme: yöntemler ve güvenlik payları

İnertleme birincil bir patlamadan korunma önlemidir: tutuşturucu kaynakları veya bir patlamanın etkilerini kontrol etmek yerine patlayıcı ortamı ortadan kaldırır (bkz. patlamadan korunma stratejisi). Tipik uygulamalar reaktör ve tank buhar boşlukları, santrifüjler, değirmenler, kurutucular, silolar, solvent geri kazanım sistemleri ve bakım öncesi ve sonrası boru hatlarının süpürülmesidir. Avrupa kılavuzu, 2006 baskısının yerini alan CEN/TR 15281:2022'de verilmiştir; Kuzey Amerika'da ise NFPA 69 oksitleyici konsantrasyonunun azaltılmasına ilişkin gereklilikleri belirler.

İnert gazlar

  • Azot en yaygın olanıdır; dökme sıvı tedarikinden, tüplerden veya sahada kurulu jeneratörlerden sağlanır. Jeneratörle üretilen azot hâlâ bir miktar oksijen içerir ve saflığı debiye göre değişir; bu nedenle inertleme hedefine göre belirlenmeli ve kontrol edilmelidir.
  • Karbondioksit birçok organik yakıt için hacim başına daha etkilidir, ancak havadan ağırdır, bazı metallerle reaksiyona girebilir ve sıvı depolamadan salındığında statik yük (yüklü kuru buz parçacıkları) oluşturabilir.
  • Buhar sıcakken inertler, ancak soğuyunca yoğuşur ve bu durumda sisteme hava çekebilir.
  • Argon ve helyum, azotun ürünle reaksiyona girdiği yerlerde, örneğin bazı metallerde kullanılır.

Süpürme yöntemleri

YöntemNasıl çalışırn çevrim sonra oksijen (saf inert gaz)Tipik kullanım
Basınç salınımlı süpürmeİnert gazla basınçlandır, sonra başlangıç basıncına geri tahliye ety_n = y_0 × (P_low / P_high)^nBasınca dayanıklı kaplar ve boru tesisatı
Vakum salınımlı süpürmeBoşalt, sonra inert gazla yeniden doldury_n = y_0 × (P_low / P_high)^nVakuma dayanıklı kaplar
Akışlı süpürme (sürekli akış)İnert gaz bir noktadan girer, başka bir noktadan çıkarTam karışım için y = y_0 × e^(-V_inert / V)Büyük veya düşük basınçlı kaplar, boru hatları
Sürekli inert gaz örtüsü (blanketing, padding)Buhar boşluğunda küçük bir pozitif inert gaz basıncı tutulurİnertlenmiş durumu korurDepolama tankları, işletmedeki reaktörler

Formüller tam karışım ve saf inert gaz varsayar. İnert gaz oksijen içeriyorsa kap sıfıra değil o oksijen içeriğine yaklaşır. Ölü bacakları, iç donanımı veya zayıf gaz dağılımı olan gerçek kaplar ideal değerden daha fazla inert gaz gerektirir ve sonuç ölçümle doğrulanmalıdır.

Süpürme çevrimi sayısına veya azotun kap hacmi katlarına karşı oksijen konsantrasyonu grafiği: 1 ile 4 bar mutlak arasında basınç salınımlı süpürme oksijeni yüzde 20,9'dan yüzde 5,2, 1,3 ve 0,33'e düşürür; tam karışımlı akışlı süpürme ise bir, iki ve üç kap hacminden sonra oksijeni yüzde 7,7, 2,8 ve 1,0'a düşürür; yatay çizgiler yüzde 12'de hekzanın LOC değerini ve yüzde 10'da bir işletme sınırını gösterir
Saf azot için hesaplanmış, basınç salınımlı süpürme (1 ile 4 bar mutlak) ve akışlı süpürme (ideal karışım) sonrasında kalan oksijen. Gerçek kaplar ölçümle doğrulama gerektirir.

LOC'nin altındaki güvenlik payı

İnertlenmiş bir sistem hiçbir zaman LOC değerinin kendisinde işletilmez. Pay; ölçüm belirsizliğini, havanın girişi ile alarmın devreye girmesi arasındaki gecikmeyi, oksijeni daha yüksek yerel cepleri ve LOC değerinin belirsizliğini karşılamalıdır. NFPA 69'un son baskıları şunları belirler:

Oksijen izlemeKarışımın LOC değeriEn yüksek işletme oksijen konsantrasyonu
Sürekli, emniyet kilitlemeli%5 veya üzeriMakul en kötü LOC değerinin en az 2 yüzde puan altında
Sürekli, emniyet kilitlemeli%5'in altındaLOC'nin en fazla %60'ı
Kilitlemeli sürekli izleme yok%7,5 veya üzeriMakul en kötü LOC değerinin en az 4,5 yüzde puan altında
Kilitlemeli sürekli izleme yok%7,5'in altındaLOC'nin en fazla %40'ı

Sürekli izleme olmadığında NFPA 69 ayrıca oksijen konsantrasyonunun düzenli bir programla kontrol edilmesini ister. Kilitlemeli ve sürekli izlenen sistemler için, payın yetkili otoritenin kabul edeceği belgelenmiş bir risk değerlendirmesiyle belirlenmesine izin verir. Avrupa kılavuzu CEN/TR 15281 de benzer şekilde gereken oksijen seviyesinin inert gaza, yakıta ve prosese bağlı olduğunu vurgular.

Çözümlü örnek: bir solvent kabının inertlenmesi

10 m³'lük paslanmaz çelik bir kaba n-hekzan alınacaktır ve şarjdan önce buhar boşluğunun azotla inertlenmesi gerekmektedir.

  1. LOC. Azotla n-hekzan için Maden Bürosu değeri %12'dir.
  2. İşletme sınırı. Sürekli oksijen izleme ve şarjı durduran bir kilitlemeyle, NFPA 69 payı en fazla 12 - 2 = %10 verir. Tasarım ekibi, analizör hatası ve tepki süresi gerçek değerin %10'u aşmasına izin vermesin diye %7'de alarm, %8'de açtırma (trip) belirler. Sürekli izleme olmasaydı sınır 12 - 4,5 = %7,5 olurdu.
  3. Basınç salınımlı süpürme. Kap 6 barg için tasarlanmıştır. Azotla 1'den 4 bar mutlak basınca çıkıp tekrar 1 bar'a tahliye etmek, her çevrimde oksijeni 4 kat azaltır: %20,9 bir çevrimden sonra %5,2, iki çevrimden sonra %1,3 olur. %7'lik alarmın oldukça altında geniş bir pay sağlamak için iki çevrim seçilir.
  4. Azot tüketimi. Her çevrim, atmosfer basıncında ölçülen yaklaşık 30 m³ azot ekler (10 m³'te 3 bar ek basınç), toplamda yaklaşık 60 m³.
  5. Karşılaştırma. Aynı kabı tam karışımla akışlı süpürmeyle %1,3'e indirmek 10 × ln(20,9 / 1,3), yani yaklaşık 28 m³ gerektirir, ancak yalnızca gaz tamamen karışıyorsa; iyi karışmayan bir kap iki veya üç kat daha fazlasına ihtiyaç duyabilir.
  6. Doğrulama ve sürdürme. Şarj başlamadan önce tahliye noktasında oksijen seviyesi ölçülür; ardından kap, işletme sırasında sürekli izleme altında azot örtüsü altında tutulur.

Bir hidrojen sistemi için aynı mantık çok daha dar bir sınır verir: %5'lik LOC ile sürekli izlenen bir sistem en fazla %3 oksijende, sürekli izleme olmayan bir sistem ise en fazla %2 oksijende işletilebilir.

İnertlenmiş sistemlerde oksijen izleme

İnertleme sessizce başarısız olur. Azot beslemesi biter, bir adam deliği contası sızdırır, vakum bir salmastradan hava çeker, soğuyan bir kap tahliye ağzından hava emer veya açık bir torbadan beslenen toz kaba hava taşır. Oksijen izleme, bu arızaları zamanında tespit eden önlemdir.

İyi bir izleme sistemi neleri kapsar

  • Numune alma noktaları, oksijenin en yüksek olma olasılığının bulunduğu yerlerde olmalıdır: katı besleme noktalarının, adam deliklerinin, vakum bağlantılarının yakını, akışlı süpürme yolunun uzak ucu ve ölü bölgeler. İnert gaz girişindeki tek bir analizör, kap hakkında hiçbir şey kanıtlamaz.
  • Tepki süresi, numune hatlarındaki taşıma gecikmesi dahil. Hava girişinden açtırmaya kadar geçen süre, prosesin LOC'ye ulaşması için gereken süreye kıyasla kısa olmalıdır.
  • Arızada emniyetli davranış. Numune akışının kesilmesi, analizör arızası, enerji kesintisi ve ölçüm aralığı dışındaki okumalar "%0" okumasına değil, bir alarma veya açtırmaya yol açmalıdır.
  • Kalibrasyon, sıfır için azotla ve bilinen bir span gazı veya temiz hava (%20,9) ile, üreticinin ve sahanın deneyiminin belirlediği aralıklarla.
  • Basınç etkileri. Birçok oksijen sensörü hacim oranına değil oksijen kısmi basıncına tepki verir; bu nedenle kalibrasyon basıncından farklı bir basınçta alınan okumalar düzeltilmeli veya numune atmosfer basıncına düşürülmelidir.
  • Fonksiyonel güvenlik. Açtırma bir güvenlik enstrümanlı fonksiyon olduğunda tasarımı IEC 61511'e göre yapılır; bkz. gaz algılama ve fonksiyonel güvenlik.

Oksijen sensörü türleri

SensörPrensipGüçlü yönleriSınırlamaları
Elektrokimyasal (galvanik)Oksijen bir elektrotta reaksiyona girer ve akım üretirBasit, düşük güç tüketimi, sabit ve portatif dedektörlerde yaygınSınırlı ömür, kayma, bazı gazlardan ve basınçtan etkilenir
ParamanyetikDiğer gazların çoğundan farklı olarak oksijen manyetik alan tarafından çekilirDoğru, kararlı, proses analizörlerinde kullanılırTemiz, kuru bir numune sistemi gerektirir; titreşime duyarlıdır
ZirkonyaOksijen iyonları ısıtılmış seramik bir hücreden iletilirHızlı, dayanıklı, yanma kontrolünde kullanılırHücre sıcaktır; yanıcı gazlar hücrede reaksiyona girerek okumayı düşürür ve hücrenin kendisi bir tutuşturucu kaynak olabilir
Ayarlanabilir diyot lazerBir kanal veya kap boyunca lazer ışığının oksijen tarafından soğurulmasıYerinde ölçüm, hızlı, numune hattı yokAçık bir optik yol gerektirir; maliyeti daha yüksektir

Oksijen dedektörlerine ilişkin performans gereklilikleri, yanıcı gaz dedektörleriyle birlikte artık IEC 60079-29-0'ın bir parçasıdır. İnertlenmiş bir kaptaki yanıcı gaz konsantrasyonunun da ölçülmesi gerektiğinde katalitik (pelistör) sensörlerden kaçının: çalışmak için yaklaşık %10 oksijene ihtiyaç duyarlar ve inert bir ortamda hatalı olarak düşük okurlar. Kızılötesi veya ısıl iletkenlik sensörleri oksijene ihtiyaç duymaz; bkz. APS ve ÜPS.

Uyarı: İnertlenmiş bir kap boğulma tehlikesi taşır. Açıklıklardan kaçan azot, kabın dışında da oksijence yetersiz bir ortam oluşturabilir. 2005 yılında ABD'nin Delaware City kentindeki bir rafineride iki yüklenici çalışanı, bir reaktör açıklığının yakınında azottan etkilenerek hayatını kaybetmiştir; bunlardan biri diğerini kurtarmaya çalışırken (ABD Kimyasal Güvenlik Kurulu, CSB). İnertlenmiş ekipmana giriş ve yakınında çalışma, kapalı alan prosedürleri ve kişisel oksijen dedektörleri gerektirir; bkz. oksijen yetersizliği.

Oksijen zenginleştirmesi: oksijen fazla olduğunda

ABD OSHA kapalı alan kuralı, %23,5'in üzerinde oksijen içeren bir ortamı oksijenle zenginleştirilmiş kabul eder; İngiltere HSE ise %24'e çıkışın bile yangınların daha kolay başladığı, daha sıcak yandığı ve söndürülmesinin neredeyse imkânsız olabildiği tehlikeli bir durum yarattığı konusunda uyarır. Oksijenin kokusu yoktur; bu nedenle insanlar zenginleşmeyi fark etmez.

Zenginleşmenin görüldüğü yerler

  • Kaynak, alevle kesme ve sert lehimlemede, özellikle kapalı alanlarda sızdıran oksijen hortumları ve vanaları.
  • Havayı "tazelemek" veya giysi ve tezgâhları üflemek için kullanılan oksijen; HSE buna karşı açıkça uyarır.
  • Tıbbi ve laboratuvar oksijen beslemeleri ile fırın ve brülörlerde oksijenle zenginleştirilmiş yanma.
  • Oksijenin hidrojenle birlikte üretildiği ve ayrı olarak tahliye edilmesi gereken elektrolizörler.
  • Kriyojenik ekipman: sıvı azotla soğutulan yüzeyler havayı yoğuşturabilir ve önce azot buharlaştığı için yoğuşan sıvı oksijence zenginleşir.

Zenginleşme yanıcı bir karışıma ne yapar

Havada ve saf oksijende yanma aralıklarını karşılaştıran yatay çubuk grafik: metan havada yüzde 5 ile 15, oksijende yüzde 5 ile 61; propan havada yüzde 2,1 ile 9,5, oksijende yüzde 2,3 ile 55; etilen havada yüzde 2,7 ile 36, oksijende yüzde 2,9 ile 80; hidrojen havada yüzde 4 ile 75, oksijende yüzde 4 ile 94
25 °C ve 1 atm'de havada ve oksijende yanma aralıkları (ABD Maden Bürosu verileri). Alt sınır neredeyse hiç değişmez; üst sınır ise keskin biçimde yükselir.
MaddeHavada minimum tutuşma enerjisi (mJ)Oksijende minimum tutuşma enerjisi (mJ)Havada / oksijende söndürme mesafesi (mm)
Metan0,300,0032,03 / 0,30
Propan0,260,0021,75 / verilmemiş
Etilen0,070,0011,22 / 0,23
Hidrojen0,0170,00120,64 / 0,25

ABD Maden Bürosu verileri (Kuchta, 1985), 25 °C ve 1 atm'de stokiyometrik veya optimuma yakın karışımlar. Şekildeki havadaki yanma aralıkları, oksijenle eşdeğer bir karşılaştırma yapabilmek için korunan Maden Bürosu değerleridir; excodex gaz kütüphanesinde kullanılan IEC tabanlı veriler havada biraz daha geniş aralıklar verir, örneğin metan için %4,4 ile 17, propan için %1,7 ile 10,9 ve hidrojen için %4,0 ile 77 (Kuzey Amerika kaynakları çoğunlukla %75 verir). Fark test yönteminden kaynaklanır: Avrupa yöntemi küçük bir kap ve alev kopma kriteri kullanırken klasik ABD değerleri büyük kaplarda uzun mesafeli alev yayılmasından elde edilir.

Patlamadan korunma açısından sonuçlar doğrudandır:

  • Tutuşma çok daha kolaydır. Minimum tutuşma enerjileri bir ila iki büyüklük mertebesi düşer; bu nedenle zayıf kıvılcımlar, statik boşalmalar ve sürtünme etkili hale gelir.
  • Yakıtça daha zengin karışımlar yanar. Üst sınır keskin biçimde yükselir; havada fazla zengin olacak bir buhar boşluğu, zenginleştirilmiş havada yanıcı olabilir.
  • Kendiliğinden tutuşma sıcaklıkları düşer. Aynı derleme örneğin n-bütan için havada 370 °C, oksijende 285 °C; bir havacılık benzini için 440 °C ve 315 °C verir. Hava için seçilen bir sıcaklık sınıfı yeterli olmayabilir.
  • Alev yolları doğrulanmış değildir. Oksijende söndürme mesafeleri milimetrenin yalnızca birkaç onda biri kadardır. Alev sızdırmaz bağlantı aralıkları ve alev tutucular oksijende değil, havadaki karışımlarla tasarlanır ve test edilir.
  • Havada yanmayan malzemeler oksijende yanar. Giysiler, contalar, yağlayıcılar ve hatta metaller tutuşabilir; yağ veya gres yüksek basınçlı oksijenle şiddetli reaksiyona girebilir.

Ex ekipman ve oksijen zenginleştirmesi

IEC 60079-0'ın kapsam bölümü, patlayıcı ortamın kendisini tanımlayan standart atmosfer koşullarını 80 ile 110 kPa basınç, -20 ile +60 °C sıcaklık ve normal oksijen içeriğine, tipik olarak hacimce %21'e sahip hava olarak tanımlar ve standart basınç aralığı ve oksijen içeriği dışında kullanılacak ekipmanın ek değerlendirme ve test gerektirdiğini belirtir. (Bunlar ekipmanın ortam sıcaklığı aralığı değildir; bu aralık normalde -20 °C ile +40 °C'dir; 8. baskı, anma ortam sıcaklığı aralığının her Ex işaretlemesinde belirtilmesini ister.) ATEX direktifleri de benzer şekilde patlayıcı ortamı atmosfer koşulları altında hava ile oluşan bir karışım olarak tanımlar. Bu nedenle oksijenle zenginleştirilmiş bir proses ortamı normal Ex sertifikasyonunun kapsamı dışındadır: tehlike proses tasarımıyla (oksijenle uyumlu malzemeler, temizlik, zenginleşmenin sınırlandırılması, havalandırma ve oksijen izleme) ortadan kaldırılmalı veya kontrol altına alınmalı ve buna maruz kalan her ekipman özel bir değerlendirmeden geçirilmelidir.

Sık yapılan hatalar

  • Oksijen açtırmasını LOC değerine ayarlamak. LOC yanıcı bölgenin sınırıdır; işletme sınırı belgelenmiş bir payla bunun altında olmalıdır.
  • Yanlış koşullara ait bir LOC kullanmak. 25 °C ve atmosfer basıncındaki değerler sıcak bir kurutucu veya basınçlı bir reaktör için geçerli değildir; azot değerleri de karbondioksit veya buhar için geçerli değildir.
  • Oksijeni inert gaz girişinde ölçmek. Giriş her zaman iyi görünür. Numuneyi havanın girebileceği ve gaz karışımının en zayıf olduğu yerlerden alın.
  • Jeneratörle üretilen azotun saf olduğunu varsaymak. Saha jeneratörleri, talebe göre değişen bir miktar kalıntı oksijen içeren azot verir.
  • İnertlenmiş bir kabın içinde katalitik APS dedektörü kullanmak. Çalışmak için oksijene ihtiyaç duyar ve hatalı olarak düşük okur.
  • Zenginleşmeyi küçük bir değişiklik saymak. Birkaç yüzde fazladan oksijen; tutuşma enerjisini, kendiliğinden tutuşma sıcaklığını ve Ex sertifikasının geçerliliğini değiştirir.

Sık sorulan sorular

Sınırlayıcı oksijen konsantrasyonu nedir?

Yakıt konsantrasyonu ne olursa olsun, alevin yakıt, hava ve inert gaz karışımı içinde yayılamadığı en yüksek oksijen konsantrasyonudur. Azotla seyreltilmiş hidrokarbonların çoğu için hacimce yaklaşık %10 ile %12'dir; hidrojen için yaklaşık %5'tir. Değerler inert gaza, sıcaklığa, basınca ve test yöntemine bağlıdır.

İnertlenmiş bir kapta hangi oksijen seviyesi güvenlidir?

Bu, mevcut maddelerin LOC değerine ve oksijenin nasıl izlendiğine bağlıdır. NFPA 69, sürekli izleme ve kilitlemelerle LOC'nin en az 2 yüzde puan altını veya LOC %5'in altındaysa LOC'nin en fazla %60'ını, sürekli izleme olmadığında ise daha büyük payları ister. Birçok işletmeci, analizör hatasını ve tepki süresini karşılamak için alarm ve açtırmaları daha da düşük ayarlar.

İnertleme için azot mu karbondioksit mi daha iyidir?

Karbondioksit, çoğu hidrokarbon buharı için hacim başına yaklaşık bir buçuk kat daha etkilidir; bu nedenle daha azı gerekir. Azot daha ucuzdur, yaygın olarak bulunur, çoğu ürünle reaksiyona girmez ve olağan tercihtir. Karbondioksit bazı metal tozları için uygun değildir ve sıvı depolamadan salındığında statik elektrik oluşturabilir.

Oksijenin kendisi yanıcı veya patlayıcı mıdır?

Hayır. Oksijen yanmaz, ancak diğer malzemelerin çok daha kolay ve şiddetli yanmasını sağlar. Oksijenle zenginleştirilmiş bir ortam tutuşma enerjilerini düşürür, üst patlama sınırını yükseltir ve havada yanmayacak malzemelerin yanmasına yol açabilir.

ATEX veya IECEx ekipman oksijenle zenginleştirilmiş ortamlarda kullanılabilir mi?

Normal sertifikasına dayanarak kullanılamaz. Ex ekipman, yaklaşık %21 normal oksijen içeriğine sahip havadaki patlayıcı ortamlar için tasarlanır ve test edilir. Zenginleştirilmiş ortamlarda kullanım özel bir değerlendirme ve genellikle ek test gerektirir; daha iyi çözüm ise zenginleşmeyi önlemektir.

excodex'te ilgili yazılar

Standartlar ve ek kaynaklar

  • CEN/TR 15281:2022, patlamaların önlenmesi için inertleme kılavuzu (2006 baskısının yerini alır): SFS katalog kaydı
  • NFPA 69, oksitleyici konsantrasyonunun azaltılması dahil patlama önleme sistemleri standardı; güncel gereklilikleri gösteren ilk taslak raporu: nfpa.org (PDF)
  • EN 1839, yanıcı gaz ve buharlar için patlama sınırlarının ve sınırlayıcı oksijen konsantrasyonunun belirlenmesi
  • EN 1127-1, patlayıcı ortamlar, patlamanın önlenmesi ve patlamadan korunma, temel kavramlar ve metodoloji
  • IEC 60079-0 (8. baskı, 2026), patlayıcı ortamlar, ekipman, genel gerekler (kapsam bölümünde standart atmosfer koşulları): 8. baskı komite taslağının katalog kaydı
  • IEC 60079-29-0, gaz dedektörleri, yanıcı gaz, toksik gaz ve oksijen dedektörleri için performans gerekleri
  • IEC 61511, fonksiyonel güvenlik, proses endüstrisi için güvenlik enstrümanlı sistemler
  • J. M. Kuchta, Investigation of fire and explosion accidents in the chemical, mining and fuel-related industries, ABD Maden Bürosu Bülteni 680, 1985 (LOC, oksijendeki sınırlar, MIE, AIT): stacks.cdc.gov (PDF)
  • M. G. Zabetakis, Flammability characteristics of combustible gases and vapors, ABD Maden Bürosu Bülteni 627, 1965: digital.library.unt.edu (PDF)
  • I. A. Zlochower, The limiting oxygen concentration and flammability limits of gases and gas mixtures, NIOSH, 2009 (özet): onemine.org
  • HSE INDG459, Oxygen use in the workplace: fire and explosion hazards: hse.gov.uk (PDF)
  • OSHA 29 CFR 1910.146, izin gerektiren kapalı alanlar (oksijence yetersiz ve oksijenle zenginleştirilmiş ortam tanımları): osha.gov
  • ABD Kimyasal Güvenlik Kurulu, Valero Delaware City rafinerisi boğulma olayı (2005): csb.gov

Bu yazı excodex editör ekibinin hazırladığı genel teknik bilgidir. Geçerli standartların, ekipman sertifikalarının ve talimatlarının, ulusal mevzuatın veya yetkin bir kişinin değerlendirmesinin yerini tutmaz.

Dil

Giriş yap

Henüz üye değil misiniz? Ücretsiz katılın

Çeviriyi iyileştir