Mager luft
Mager luft är en gasblandning med en syrehalt lägre än 20,95 % (syrehalten i den normala andningsluften) . Mager luft är gjord av en gasblandning av luft med kväve eller av rent syre med kväve och används i flera produktionsprocesser där en produkt som täcks med rent kväve kan vara farlig, oönskad eller dyrare. I vissa produktionsprocesser är syrehalten nödvändig för reaktionsprocessen eller under lagring (t.ex. syntetisk hartsproduktion, akrylföreningar såsom akrylsyra (CAAC) eller butylakrylat (BA)).
Definition
Mager luft är artificiellt producerad "luft" med lägre syrehalt. Den normala syrehalten på 20,95 Vol.-% i luft reduceras (lutar) till en lägre andel (t.ex. 8 Vol.-%). För detta ändamål blandas gaser: Antingen tryckluft med kväve eller syre med kväve.
Generisk term för mager luft är syntetisk luft som kan syfta på gasblandningar med lägre men också med högre syrehalt . Syntetisk luft används t.ex. för gasanalysatorer som nollgas eller driftgas för detektering av kväveoxider . I storskaliga kemiska processer används gasblandningen i betydligt större mängder och det påverkar produktkvaliteten.
Användande
Mager luft krävs ofta i processer för tillförsel av lösningsmedelspannor och reaktorer, t.ex. vid produktion av syntetiska hartser under polymerisation . [1] I dessa processer tillförs värme och brännbara gaser kommer ut från produkten. Tre nödvändiga faktorer i förbränningstriangeln ( brännbart ämne , syre, antändningsenergi ) skulle sammanfalla rumsligt och tidsmässigt om de produceras under normal andningsluft. Detta kan leda till en explosion eller deflagration , med åtföljande allvarliga olyckor.
Om produkten är akrylsyra, i motsatt riktning måste syre finnas och ren inert atmosfär måste undvikas: "Överhettning av akrylsyra måste undvikas eftersom detta kan leda till explosioner." "Flera fallhistorier av akrylsyra rapporterades när procedurer för korrekt hantering eller förvaring ignorerades." "Att överlägga akrylsyra med en ren kväveatmosfär under tillverkningsprocessen kan leda till syrebrist" och som följd till explosion. Även lagring leder till kemisk reaktion som kräver syre. "Syre förbrukas långsamt under lagring. Därför bör nivån av löst syre regelbundet fyllas på med luft (eller en syre/kvävgasblandning, 'mager luftblandning')." Således måste den magra luften, som används för detta ändamål, hållas inom ett säkert syreområde så att olyckor förhindras och samtidigt att reaktionen kan äga rum.
På grund av den regelbundna användningen i potentiellt explosiva områden är överensstämmelse med den syrehalt som anges för den magra luften, dvs. både för kvaliteten på produktionsprocessen (önskad kemisk reaktion) och för säkerhetsrelaterade frågor (förbränningstriangel, överhettning). .
Mager luft kan fyllas i gasflaskor (eller buntar som lagringsbanker) från tillverkare av tekniska gaser [ 2] . När större mängder krävs tenderar företag att använda sina egna system för att generera mager luft eftersom detta är mer kostnadseffektivt. System för produktion av sådana gasblandningar kallas gasblandare eller mer specifika magra luftenheter . Kraven på dessa magra luftenheter på kvantitet, kvalitet, säkerhet och tillgänglighet är individuellt graderade och definieras av företagsspecifika behov och budgetar.
Generering av mager luft
Gaskvalitet, säkerhet och tillgänglighet är viktiga för processen vid generering av mager luft. Det betyder i detalj
- Kontroll av den definierade syrekoncentrationen i den magra luft-gasblandningen för produktion av en konstant produktkvalitet (kvalitet)
- Säker avstängning om en specificerad syrekoncentration överskrids eller underskrids så att det inte finns någon risk för explosion (säkerhet)
- Använda reservlösningar eller en bypass med rent kväve eller förblandad gas, vilket säkerställer tillgängligheten för produktionssystemet (tillgänglighet)
Kvalitet
Som en ytterligare åtgärd för att övervaka rätt gasblandningskvalitet kan en gasanalysator användas som kontinuerligt övervakar syrekoncentrationen. Det uppmätta syrevärdet kan visas och överföras till ett överordnat processtyrningssystem via en onlineanslutning. Om gränsvärdet överskrids kan en förändring av gasblandningens kvalitet (vid automatiska, dynamiska magra luftsystem) initieras och en avstängning eller en övergång till en eventuellt existerande bypass kan initieras .
Säkerhet
Den säkra överensstämmelsen med en definierad syrekoncentration i den magra luften påverkar säkerheten i den levererade processanläggningen. Funktionell säkerhet kan ytterligare ökas genom att använda en säkerhetsintegritetsnivåanalys (SIL-analys). En SIL eller säkerhetsnivå är en säkerhetskravsnivå i enlighet med standarden IEC 61508 / IEC 61511 . Övervakningssystemet som används för detta (vanligtvis bestående av en gasanalysator, avstängning, avblåsningsledningsmagnetventil) bedöms gemensamt med avseende på dess tillförlitlighet genom denna SIL-analys. Detta minskar ytterligare risken för potentiella felfunktioner.
Tillgänglighet
För att säkerställa tillgången till ett professionellt designat system för magert luft, är åtminstone följande åtgärder vanliga:
- Gasfilter på gasinloppssidan, för att undvika försämring av kopplingarnas funktion genom att partiklar tränger in,
- Tryckreglering av tryckluft och kväve till samma blandtryck, så att Avogadros lag om idealgasen gäller, dvs gasernas densitet är proportionell mot molmassan vid samma tryck och temperatur ,
- Sammankoppling av konstanttrycksregulatorerna i gasinloppsledningarna så att otillåten anrikning av inblandningsgas när som helst utesluts. Ytterligare låsning via gasanalysen så att ett redundant säkerhetslås skapas.
- Volymflödesmätning (temperatur- och tryckkompenserade),
- Användning av gasbackventiler i varje enskild gasledning för att förhindra dekantering,
- Möjliggör kontinuerlig eller diskontinuerlig gasblandningsförbrukning genom designåtgärder,
- Säkerställer autonom anläggningsdrift, även i händelse av ett eventuellt fel i ett överordnat processtyrningssystem eller i kommunikationen med det.