Азот в транспортировке легковоспламеняющихся жидкостей

Важная отрасль, в которой не обойтись без азота – это хранение и транспортировка горячих жидкостей.
Средство повышения безопасности при длительном хранении горючих сред должно удовлетворять следующим требованиям:
1. Нетоксичности при использовании.
2. Относительной дешевизне при производстве в больших масштабах.
3. Удобству применения.
4. Отсутствию эксплуатационных недостатков (например, необходимости в более дорогих конструкциях устройств).

Азот наиболее полно удовлетворяет поставленным требованиям – он недефицитен, не выставляет особых требований к использующим его устройствам, и не ухудшает экологические параметры окружающей среды. Эти преимущества используются для целей хранения и перевозки непищевых материалов повышенной опасности.

В процессе длительного хранения опасными факторами являются:
• Трудноконтролируемые колебания температур и параметров относительной влажности в помещениях;
• Необходимость оперативной локализации чрезвычайной ситуации, например, при внезапной разгерметизации ёмкостей;
• Существенные капитальные затраты на оборудование соответствующих складов.

В случае транспортирования горючих сред на значительные расстояния ситуация усугубляется воздействием механических факторов, например, вибраций резервуаров или баллонов. Уменьшить вибрации конструктивными способами иногда либо затруднительно, либо вовсе неосуществимо.

Основные технологические трудности при длительном хранении легковоспламеняющихся жидких или газообразных сред
Чаще всего в процессе транспортировки указанных сред происходят следующие инциденты:
1. Взаимодействие горючего вещества с кислородом воздуха, вследствие чего начинается быстрая окислительно-восстановительная реакция, которая, в зависимости от свойств перевозимого вещества, может привести или к горению, или к взрыву. При этом процесс горения приобретает неконтролируемый характер, поскольку указанные факторы только провоцируют его дальнейшее развитие.
2. Отравление окружающей среды продуктами данных реакций. В частности, при горении природного газа может значительно увеличиться температура, а выделяющийся углекислый газ может стать причиной удушья. Возможны и более тяжёлые последствия.
3. При разгерметизации радиоактивных веществ обычно возникает биологическое заражение людей и местности, ликвидировать которое невозможно.
4. Наличие водных паров (которые всегда присутствуют в воздухе) способствует началу активного самовозгорания некоторых веществ (например, щелочных металлов – натрия или калия, карбида кальция и др.).

В большинстве из вышеперечисленных ситуаций важным обстоятельством, негативно влияющим на безопасность, является повышенные температуры, которые вынуждают во всех процессах транспортировки и хранения использовать источники пониженных температур. Но механические способы достижения этого – например, кондиционирование – для этих целей непригодны, поскольку содержат в себе электрические цепи и контакторные устройства реле и датчиков. Периодически включаясь и выключаясь, они способствуют появлению кратковременных электромагнитных импульсов, искр и прочих факторов, которые только увеличивают опасность возгорания или взрыва.

Таким образом, наиболее надёжным способом обеспечения безопасных условий сохранения опасных и токсичных веществ является применение нейтральных в физическом смысле (и инертных – в химическом) веществ. В силу малой себестоимости производства таким веществом и является азот.

Впервые нужные свойства азота были подтверждены опытами Фрица Хабера и Карла Боша в 1909 году, при исследовании процессов синтеза аммиака. В ходе опытов было обнаружено, что в присутствии выделяющегося азота химические процессы протекают более медленно, и лучше управляются. Вместе с тем производительность самого синтеза при этом снизилась, поэтому об азоте как катализаторе забыли. Однако для обеспечения безопасности транспортировки и хранения данный инертный газ оказался всё-таки нужным. В 1928 году азот впервые был применён в качестве регенеративного катализатора процессов, которые могут быть вызваны разложением компонентов сложных химических веществ. Это свойство азота было исследовано немецким химиком Ортофлоу.

Суть регенеративной катализации при помощи азота состоит в том, что наличие инертного газа в транспортируемом или хранимом объёме исключает возникновение эндотермических или экзотермических реакций, которые возникают в случае перемешивания отдельных слоёв газа или жидкости. Такое перемешивание практически всегда происходит в процессе перевозки (явление жидкого трения), и вполне вероятно при хранении (например, как следствие расслоения компонентов среды). В процессе трения слоя о слой их температура увеличивается, что, учитывая большое значение коэффициента температурного расширения, может приводить либо к взрыву, либо к резкому повышению температуры в замкнутом объёме. Наличие азота резко снижает интенсивность этих процессов и обеспечивает стабильность химического и физического состояния потенциально опасной среды.

Интересные факты, касающиеся практики применения азота для повышения пожарной безопасности
1. В 2010 году компанией Вагнер Austria GmbH была разработана, всесторонне исследована и внедрена в практику уникальная система OxyReduct, которая предотвращает пожар в складах, где хранятся легковоспламеняемые или горячие вещества. Суть действия системы OxyReduct заключается в том, что в атмосферу складского помещения специальными установками подаётся обогащённый азотом воздух, при этом содержание кислорода остаётся на безопасном для жизнедеятельности уровне.
2. Система OxyReduct моделирует для работников складов условия, которые сравнимы с условиями нахождения авиапассажиров в салоне лайнера, совершающего авиаперелёт на высоте более 9 тысяч километров. Предельная комфортность пребывания человека в таких условиях не должна превышать 6 часов.
3. Эффективная регенеративная катализация с использованием азота снижает требования к механической прочности резервуаров или баллонов, в которых производится транспортировка пожароопасных сред. В частности. ведутся эксперименты по применению вместо традиционного стального корпуса высокопрочных углепластиков и полиуретановых композиций. Это позволит заметно снизить массу таких ёмкостей.
4. Азот с подобными целями применяется также для заполнения покрышек транспортных средств повышенной грузоподъёмности. При внезапном разрыве покрышки во время движения грузовика или тягача опасность взрыва заметно снижается.

Компания «DP Air Gas» длительное время работает на профильном рынке как надёжный поставщик промышленных инертных газов высокой частоты. Располагая собственной системой современных складов, транспортных ёмкостей и средств их доставки, «DP Air Gas» способна быстро и качественно доставить обусловленный договором объём технических газов по необходимому адресу, причём, не только в пределах СНГ, но и для деловых партнёров ближнего зарубежья. Продукция компании представлена здесь.