FI78173B - Saett att framstaella sk. mastergas. - Google Patents

Description

78173

Menetelmä ns. mallikaasun valmistamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä väkevöidyn kaasun, ns. mallikaasun valmistamiseksi, joka sisältää happea ja orgaanisen rikkiyhdisteen, esim. dimetyylisulfidi n, DMS, muodossa olevaa hajustetta, ja jota käytetään happikaasun hajus-tamiseksi telakka- ja muussa työpajateol1isuudessa käyttöä varten.

Patenttihakemuksesa FI-871046 kuvataan menettelytapaa hajusteen lisäämiseksi happikaasuun ympäristön huomion kiinnittämiseksi räjähdysvaaraan, mikäli ilmassa tapahtuu hapen rikastuminen. Kuvatun menetelmän mukaan valmistetaan erityisissä tiloissa väkevöity kaasu, ns. mallikaasu siten, että puhtaaseen happikaasuun lisätään orgaanisen rikkiyhdisteen muodossa oleva hajuste, esim. väkevyydeltään 1 000 - 10 000 ppm oleva dimetyylisulfidi DMS. Tämän jälkeen mallikaasu lisätään happikaasuun, joka jaetaan käyttäjälle niin, että käyttökaa-sussa hajustemäärä on väkevyydeltään 5-50 ppm. DMS:n pitoisuus mal1ikaasusäi1iössä on korkein mahdollinen ottaen huomioon osaksi sen riskin, että DMS voi tiivistyä säiliössä, osaksi sen vaaran, että seos voi syttyä ja palaa luvattoman paineen kohotuksen vuoksi tai, että seurauksena voi olla säiliön teräksen syttyminen.

Tiivistymisen kyseessä ollessa voidaan laskea DMS:n suurin väkevyys, joka voi olla eripaineisissa ja lämpötiloiltaan erilaisissa mal1ikaasusäi1iöissä ilman, että DMS tiivistyy.

Mikäli oletetaan, että mal1ikaasusäi1iö täytetään 200 baarin paineeseen asti ja että käytön aikana lämpötila on vähintään o +15 c, rajoittuu DMS:n maksimipitoisuus höyrynpaineeltaan 2 180 ppmriin (0,218 %). Kaasun otto mal1ikaasusäi1iöstä ei saa tapahtua niin nopeasti, että lämpötila adiapaattisen laajenemisen johdosta laskee tiivistymislämpöti1 an alapuolelle.

2 781 73

Minkäänlaista syttymisvaaraa ei ole valmiiksi täytetyssä mal1ikaasusäiliössä, mikäli DMS:a ei ole liikaa, vaan sen pitoisuus on lähellä tyydytysrajaa 0,218 % lämpötilan ollessa o +15 C, vaikka säiliön sisältönä olisi puhtaaseen happeen sekoitettu DMS, sillä seos ei ylitä pal avuusrajoja. 20-astei-seen ja 1-baariseen happeen sekoitetun DMS:n palavuusraja on nimittäin 2,0 % ja ilmassa 2,2 %. Alin palavuusraja ei sanottavasti muutu paineen kasvaessa. 150 - 200 baariseen happeen sekoitetun DMS:n sytyttämiskokeet osoittavat, että seosta ei saatu syttymään edes jopa 0,5 % yltävissä väkevyyksissä.

DM$:n väkevyys mal1ikaasusäi 1 iössä on siis rajoittunut DMS:n höyrynpaineen mukaisesti. Mikäli vaaditaan, että mallikaasu- o säiliötä käytetään väh. +15 C lämpötilassa, on sopiva DMS-pitoisuus paineen ollessa 200 baaria 0,2 %.

Mikäli mallikaasu sisältää ainoastaan happea ja DMS:a, syntyy ongelmia mal1ikaasusäi1iöiden täytössä. Silloin ei voida välttää sitä, että tietty osa täyttövaiheesta ainakin tietyssä säiliön osassa tapahtuu sellaisella väkevyysalueella, jossa seos on palavaa. Tällöin on olemassa syttymis- ja räjähdysvaara.

Esillä olevan keksinnön kohteena on tuottaa täyttömenetelmä, joka poistaa tämän vaaran. Keksintö tunnetaan pääasiallisesti siitä, että mal1ikaasua varten tarkoitettu säiliö täytetään typpikaasun, heiiumkaasun tai jonkin muun inertin kaasun ja dimetyy1isulfidi n seoksella dimetyy1isulfid1n väkevyyden ollessa 0,5 - 2,5 %, ja että tämän jälkeen puhdasta happea lisätään mal1ikaasusäi1iöön, kunnes saavutetaan toivottu työpaine, esim. 200 baaria. Typpi- tai heliumkaasun ja DMS:n seos tuotetaan höyrytyspylvään avulla. Typpi- tai heliumkaasu syötetään ensin pylvään pohjalle. Pylväs on täytetty täyte-kappaleilla. Pylvään yläosaan pumpataan DMS:a, joka saa valua alas täytekappaleiden ylitse pylvään läpi. Matkallaan alas DMS kohtaa typpi- tai heliumkaasun. Pylvään yläosasta voidaan sitten poistaa DMS-tyydytetty typpi- tai heliumkaasu ja lisätä se mal1ikaasusäi1iöön.

78173 3

Type 11ä tai heliumilla täyttö voi Ilman tiivistymisvaaraa ta-o pahtua 15 C lämpötilassa seuraavissa vaihtoehtoisissa paineissa ja DMS-pitoi suuksissa.

Paine, baaria_20_30_40_50_60 DMS-pitoisuus % 2,18 1,45 1,09 0,87 0,725

Paineen ollessa 50 tai 60 baaria saadaan lopputuotteeseen kuitenkin korkea typpi- tai heiiumpi toisuus, minkä vuoksi nämä vaihtoehdot eivät aina ole käyttökelpoisia, esim. leik-kausprosessin kyseessä ollessa. Tämän täytön jälkeen lisätään seokseen puhdasta happea, kunnes paine on 200 baaria. Jotta hapen sekoittuminen tapahtuisi homogeenisesti koko säiliössä, on säiliö täyttövaiheen aikana varustettu ns. uppoputkel1 a, joka on alapäästään suljettu ja joka koko vaippapintansa pituudelta on varustettu pienillä rei'illä.

Mikäli mailikaasusäi1iö ensimmäisenä vaihtoehtona A täytetään DMS:iin sekoitetulla typellä tai heliumilla paineeseen 20 baaria asti DMS-pitoisuuden ollessa 2 % ja tämän jälkeen puhtaalla hapella 200 baarin paineeseen saakka, vaihtelee kaasu-kokoonpano täyttövaiheen aikana paineeltaan alla olevan tau-1 ukon mukaisesti.

Paine, baa r ia_20 25 ao 36 40 <s so eo 100 200 QMS % 2 ’.6 1.33 1,1* 1 0,8» 0,8 0,67 0,4 0,2 Ν^/Ηθ % 98 78,4 66,3 56 4» 43.6 39,2 32,7 19,6 9,8 n 0 20 33,3 42,9 SO 55.6 60 66,7 80 90 u 2 ™

Kysymys on siitä, onko seos palavaa jossakin täyttövaiheen kohdassa. Taulukosta käy ilmi, että 25 baarissa DMS-pitoisuus on 1,6 % yhdessä ilman koostumuksen kanssa. DMS:n palavuusra-ja on 1 baarissa 2,2 % ja puhtaassa hapessa 2,0 %. Mikäli oletetaan, ettei raja sanottavammin vaihtele paineen mukaan, pysytään koko täyttövaiheen ajan palavan seoksen rajojen ul-kopuolelia.

4 78173

Voidaan kuitenkin kysyä, onko turval1isuusmarginaali riittävä. Tämän vuoksi on lisäksi laskettu kaksi vaihtoehtoa, nimittäin vaihtoehto B, jossa typessä tai heliumissa on 1,33 % DMS:a paineen ollessa 30 baaria, ja vaihtoehto C, jossa DMS-pitoisuus typessä tai heliumissa on 1,00 % paineen ollessa 40 baaria.

Vaihtoehdon B mukaisesti vaihtelee kaasukokoonpano täyttöpro-sessin aikana alla olevan taulukon mukaisesti.

Paine, baaria »o <o »o m to »o 100 1180 180 200 DMS % 1,33 1.00 0,00 0.67 0,67 0.60 0.40 0,31 0,36 0.2 N2/He % 90,7 74 69,2 49.3 42,3 37.0 29.0 22.0 10,6 14.0 no/ 0 25 40 00 07,1 62,6 70 70,0 01.2 06 u 2 lo

Vaihtoehdon C mukaisesti ovat täyttövaiheen aikana tapahtuneet vaihtelut seuraavat.

Paine, baaria 40 00 eo n oo 100 120 iqo 170 200 Q|Y|5 ^ 1 0,0 0.67 0.67 0,00 0,40 0.33 0,29 0.24 0.2 N ^ 99 79,2 06,0 06,0 49.6 39,6 33,0 20,0 33.3 19,0 2 O 20,0 33,3 42,0 60.0 60.0 67.0 71,4 76,6 00 o2 %

Oheisessa kaaviossa on piirrettynä palavuusrajat seoksen eri DMS- ja happipitoisuuksien kohdalla osittain kirjal1isuudesta saatujen tietojen (käyrä D) ja osaksi näiden tietojen ja tehtyjen sytyttämiskokeiden (käyrä E) pohjalta saatujen tietojen perusteel1 a.

Tämän lisäksi on nähtävissä linjat, joita pitkin liikutaan täytettäessä mailikaasusäi1iötä yllämainittujen vaihtoehtojen A, B ja C mukaisesti. Vaihtoehdon valinta riippuu halutusta turval1isuusmarginaalista ja toivotusta valmiin tuotteen puhtausasteesta. Mallikaasu sisältää nyt hapen ja 0,2 % DMS:n lisäksi myös typpeä tai heliumia yllämainittujen vaihtoehtojen mukaisesti.

5 78173

Kun mallikaasu annostellaan happivirtaan, joka hajustetaan seossuhteen ollessa mallikaasu/puhdas happi esim. 1:100, si -sältää hajustettu happi 220 ppm DMS:a. Tämän lisäksi se sisältää myös typpeä tai heliumia, joiden määrä riippuu valitusta vaihtoehdosta A, B tai C alla olevan taulukon mukaisesti .

Vaihtoehto_A_B_C

He- tai N^-paine baareina mal1ikaasussa 20 30 40

He- tai N^-pitoisuus lopputuotteessa 0,1 0,15 0,2 Tämä merkitsee sitä, että valmiin, hajustetun hapen epäpuh-tausaste nousee 0,1, 0,15 tai 0,2 %-yksikköä. Tämän pitäisi olla täysin hyväksyttävää, eikä se voi aiheuttaa mitään negatiivisia vaikutuksia. Hajustettua happea voidaan käyttää myös 1 eikkausprosesseissa. Heliumin käyttö poistaa lähes kokonaan sen pienen 1 eikkuunopeuden laskun, joka voi syntyä käytettäessä typpeä 1eikkuukaasun epäpuhtautena. Hitsauksessa ja muissa 1ämmitysprosesseissa typpeä voidaan kuitenkin hyvin käyttää. Nykyään tuotettavan hapen puhtaus on usein joitakin kymmenesosia %-yksikköä taatun yläpuolella. Mainittujen kaasujen, typen ja heliumin sijasta voidaan tietenkin mahdollisesti käyttää jotakin muuta inerttiä kaasua.

Säiliön täyttö- ja 1oppupaineissa DMS-väkevyyksi11 e annetut arvot eivät rajoitu edellä mainittuihin esimerkkeihin, vaan niiden arvojen muunnokset ovat mahdollisia, mikä myöskin käy ilmi oheisen kuvion käyristä. Lisäksi voi seossuhde mallikaasu/puhdas happi hajustettaessa happikaasu käyttäjälle poiketa annetusta esimerkistä ilman, että epäpuhtausaste muuttuu hyväksymättömäksi .

Claims (3)

6 78173 Patentti vaatimukset

1. Menetelmä väkevöidyn kaasun, ns. mallikaasun valmistamiseksi, joka sisältää happea ja orgaanista rikkiyhdistettä, esim. dimetyy1isulfidi a, ja jota käytetään käyttäjälle jaettavan happikaasun hajustamiseen, tunnettu siitä, että mal-likaasulle tarkoitettu säiliö täytetään ensin dimetyylisulfi-din ja inertin kaasun, esim. typpi- tai heliumkaasun seoksella dimetyylisulfidin väkevyyden ollessa 0,5 - 2,5 % ja että tämän jälkeen puhdasta happikaasua lisätään seokseen, kunnes säiliössä saavutetaan toivottu työpaine.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dimetyylisulfidi n (DMS) väkevyys DMS-typpi- tai heiiumkaasuseoksessa on suosi teltavasti 1 - 2 % ja että säiliön työpaine puhtaan hapen täytön jälkeen on suositelta-vasti 200 baaria.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasut täyttövaiheen aikana kulkevat säiliöön liitetyn ns. uppoputken lävitse, joka on alapäästään suljettu ja joka on koko vaippapinnaltaan varustettu pienillä rei'illä.