JP2015533518A - 可燃性ガスの雲状塊を希釈及び／又は排出するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、不燃性のガス又は液体をスプレーすることによって形成されたガス−液体噴出カーテンを、その密度が空気の密度以下である可燃性のガスの雲状塊を希釈するために、及び／又は１つ以上の外部開口部を有するコンテインメントから排出するために使用する方法、及び その密度が空気の密度以下である可燃性のガスの雲状塊を希釈するために、及び／又は１つ以上の外部開口部を有するコンテインメントから排出するための方法であって、少なくとも１つの外部開口部で不燃性のガス又は液体をスプレーすることによって、ガス又は液体の噴出カーテンを形成し、この噴出カーテンで、コンテインメント中に存在する可燃性ガスの雲状塊を希釈するか、又は少なくとも１つの外部開口部の方向へ運びそして排出することを特徴とする方法に関する。

Description

本発明は、可燃性ガスの雲状塊を希釈及び／又は排出するための方法、この方法のための適切な装置、及びガス又は液体噴出カーテンをこの目的のために使用する方法に関する。

可燃性ガスを排出することができる設備及び装置の漏れ(leak)は、安全面で重要な危険性を及ぼすもので、特に発火源が近くに存在する場合にはそうである。

非特許文献１（ＶＤＩ Ｂｅｒｉｃｈｔｅｎ ５６７，Ｖｅｒｆａｈｒｅｎｓｔｅｃｈｎｉｋ１９８４、３９１〜４１２頁（１９８５））で、Ｈ．Ｓｅｉｆｅｒｔ及びＨ．Ｇｉｅｓｂｒｅｃｈｔは、地面近傍でのガス漏れに対する安全装置として、蒸気カーテンについて報告している。ここで、基盤（地面）に対して垂直に噴出する蒸気噴出によって、基盤近傍の重い雲状ガス中に空気が混入される傾向が明らかに高められることが説明されている。このような蒸気カーテンは、可燃性ガス又は有毒なガスの故意ではない放出に対する安全装置として使用することができる。蒸気カーテンでは、基盤（地面）に施設された管の小さな開口部から、高い運動量で流れ出した蒸気噴出が、一方では重いガスを、そして漏れ側の反対側で空気を吸い込み、そしてこれらの混合物を上方へと運ぶ。重いガスの層の上側では、両側から空気が混合される。濃度分布は従って、二次元自由噴流（flat free jet）の法則に従って計算することができる。

非特許文献２（Ｌｏｓｓ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ−Ｈａｚａｒｄ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｆ．Ｐ．Ｌｅｅｓ，２．Ａｕｆｌａｇｅ，Ｅｍｅｒｉｔｕｓ，Ｂａｎｄ１，Ｋａｐｉｔｅｌ １５．５３，１８）に記載されている蒸気カーテンは、漏れによって漏れ出た（空気よりも重い）可燃性ガスを希釈するために使用することができる。ここで、保護される設備は、頑丈であるが、しかし簡易に建てられた壁で囲まれている。狭い開口部の並びを有する水平方向の蒸気管が、壁の上側縁部付近に設けられている。この壁は例えば、高さが１．５ｍである。蒸気管は、個々の噴出が一緒に、二次元状の噴出を形成するように設けられている。

非特許文献３（“Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ Ｐｏｓｔｒｅｌｅａｓｅ Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ”，Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓａｆｅｔｙ，ＡｌＣｈＥ，１９９７）（本）の章４．６．２“Ｓｔｅａｍ Ｃｕｒｔａｉｎｓ”には、第８３〜８６頁に蒸気及びガスカーテンが記載されている。蒸気カーテンは、空気よりも重いガスを希釈するために使用されている。ここで、蒸気カーテンは、ガス漏れが発生し得る全ての領域を取り囲むべきものである。ここでもガス配管が、高さ約１．５ｍの低い壁の上側縁部に設けられるべきであるとされている。ここで壁は、ガスの雲状塊の拡散を遅延させ、及びガスの雲状塊の検出を容易にするガスフェンスとして作用している。５／３２インチの開口部を４インチ間隔で有し、直径が６インチの配管が使用されている装置が記載されている。蒸気は蒸気カーテンを形成するために、２５０ｐｓｉｇ蒸気で噴出される。静電気の発生を阻止するために、配管は良好にアースされている必要がある。水素配管についても、蒸気噴出の環状の配置構成によって連結個所を保護することができる。

ＶＤＩ Ｂｅｒｉｃｈｔｅｎ ５６７，Ｖｅｒｆａｈｒｅｎｓｔｅｃｈｎｉｋ１９８４、３９１〜４１２頁（１９８５） Ｌｏｓｓ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ−Ｈａｚａｒｄ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｆ．Ｐ．Ｌｅｅｓ，２．Ａｕｆｌａｇｅ，Ｅｍｅｒｉｔｕｓ，Ｂａｎｄ１，Ｋａｐｉｔｅｌ １５．５３，１８ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ Ｐｏｓｔｒｅｌｅａｓｅ Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ"，Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓａｆｅｔｙ，ＡｌＣｈＥ，１９９７）（本）の章４．６．２"Ｓｔｅａｍ Ｃｕｒｔａｉｎｓ

本発明の課題は、その密度（比重）が空気の密度以下である可燃性ガスの雲状塊を希釈、及び／又は（好ましくは、出口開口部を除いて全ての側が閉じられている）コンテインメントから排出する方法を提供することにある。

この課題は、本発明に従い、不燃性のガス又は液体をスプレー（噴出、噴霧）することによって形成されたガス−液体噴出カーテンを、その密度が空気の密度以下である可燃性のガスの雲状塊(cloud)を希釈するために、及び／又は１つ以上の外部開口部を有するコンテインメントから排出するために使用する方法によって解決される。

この課題は更に、その密度が空気の密度以下である可燃性のガスの雲状塊を希釈するために、及び／又は１つ以上の外部開口部を有するコンテインメントから排出するための方法であって、少なくとも１つの外部開口部で不燃性のガス又は液体をスプレーすることによって、ガス又は液体の噴出カーテン（ジェットカーテン）を形成し、この噴出カーテンで、コンテインメント中に存在する可燃性ガスの雲状塊を希釈するか、又は少なくとも１つの外部開口部の方向へ運びそして排出又は排除することを特徴とする方法によって解決される。

この課題は更に、対応するコンテインメント(containment)によって解決される。「コンテインメント」は、本発明に従い、容器、建造物等を意味すると理解され、該コンテインメントには化学物質を製造するための、加工するための、又は輸送するための装置が含まれており、該コンテインメントから「漏れ」によって（流出の際の密度が空気の密度以下である）可燃性ガスが流れ出するものである。このコンテインメントは、外部に対して、すなわち周囲環境又は大気に対して完全に閉じられているものではなく、１つ以上の外部開口部を有するものである。これにより、コンテインメントは、例えば反応器又は配管とは区別される。外部開口部は、周囲環境又は大気に対して持続的に開口しており、そして一時的にも閉じられることがない（ドア、窓、バルブ等は閉じられる場合に該当する）。従ってコンテインメントは通常、周囲環境又は大気と同じ、又は非常に近い圧力水準にある。

本発明に従い、低密度（低比重）の可燃性ガスの希釈及び／又は排出が、ガス又は液体噴出カーテンを使用して達成されることが見出された。ここで、（典型的には漏れによって所定の装置内に発生した）可燃性ガスは、同一の環境条件（圧力、温度）又は発生条件下で、空気に対して密度が等しい（density-neutral）か、又は軽い。従って、可燃性ガスは、ＶＤＩガイドライン３７８６に定義されているようなヘビーガス（重いガス）ではない。ヘビーガスは、典型的には空気よりも少なくとも１６％重い。

開口した装置について、通常では空気よりも軽い可燃性ガスは上側へと流れそして自由に分散すると考えられる。

しかし、ガス漏れが発生し得るこの装置が、僅か数個の外部開口部しか有していないコンテインメント内に位置している場合には状況は異なる。この場合には、漏れの際、軽いガスは自由に分散しない。

本発明に従い、爆発性のガス混合物の形成は、不燃性のガス又は液体を少なくとも１つの開口部から噴出（噴霧）させることで回避される。従って、コンテインメント内に存在する雲状の可燃性ガスを薄め、ないしは少なくとも１つの外部開口部の方向に運び、そして排出、ないしは排除するガス又は液体噴出カーテンが形成される。

「外部開口部において」は、雲状塊の可燃性ガスが希釈され、及び好ましくは少なくとも１つの外部開口部に向けて運ばれ、そしてコンテインメントから排出され又は排除される噴出カーテンが空間的に外部開口部に、又はその近傍に配置されることを機能的に表していると理解される。しばしば、噴出カーテンは、少なくとも１つの外部開口部を完全に又は少なくとも部分的に覆う。

ここで、コンテインメントはしばしば、可燃性ガスを製造、加工、又は貯蔵するための装置を含む。対応する装置は例えば、反応器、タンク、又は圧力ガスシリンダー、熱交換器、カラム。又は全体のプラント又は導管である。

可燃性ガスは、その密度（比重）が（同一の温度及び同一の圧力において）空気の密度以下の任意の可燃性ガスから選ぶことができる。従って本発明で適用される可燃性ガスは、対応するコンテインメント内で、コンテインメントの床部（基礎部）に沈むことがない。

適切な可燃性ガスの例は、アセチレン、水素、アンモニア、一酸化炭素、コークス炉ガス、埋立地ガス、都市ガス、生物ガス、合成ガス、メタンないし天然ガス又は加熱された可燃性ガスである。

液体又はガス噴出カーテンは、任意の適切な不燃性ガス又は液体によって形成することができる。例えば、これは水で構成された液体噴出カーテンであることができる。これは好ましくは、蒸気、空気、窒素、又はこれらの混合物で形成された、好ましくは水蒸気で形成されたガス噴出カーテンである。ここで蒸気は、設備内、又は設備周囲に存在する圧力段階であることができる。典型的には、化学的設備内で蒸気についての圧力段階は、１．５バール、４バール、又は１６バールである。２〜１６バールであることが好ましい。

コンテインメントからの排出は好ましくは、コンテインメントの外側に可燃性のガスの引火性混合物が存在しない状態で行われる。このことは、不燃性液体又は不燃性ガスの、流れ出る液体又はガス量は、漏れによって発生する可燃性ガス及び追加的に吸い込まれた空気との十分な混合が達成され、もはや可燃性でない、又は引火性でないガス混合物が得られるように制御されることを意味する。

可燃性のガスを製造するための、加工するための、又は貯蔵するための装置を収容するコンテインメントは、１つ以上の外部開口部を有する。好ましくは、外部開口部の面積は、コンテインメントの基礎部（地面）に存在する外部面積に対して、好ましくは最大４０％、特に好ましくは最大２０％、特に最大１０％である。外部開口部の面積は、コンテインメントの基礎部（地面）に存在する外部面積に対して、好ましくは最小１％、特に２％である。

コンテインメントはしばしば地面上に配置され、そして実質的に垂直に立つ外壁を有する。更に、これは上側が屋根によって閉じられている。少なくとも１つの外部開口部は好ましくは、屋根に、又はこの屋根と直接的に隣接する外壁に設けられている。「直接的に」という記載については、外壁の上側１／４、好ましくは上側１／５、特に上側１／１０に配置されている個所を示す。特に好ましくは、これらの外側開口部は、外部開口部の上側縁部に直接的に存在し、及びこれにより屋根と堺を接している。更なる開口部は、例えばコンテインメント中に外気の流入を可能とするために、コンテインメントの他の個所に設けられることができる。

本発明に従い、コンテインメント内に１つ以上の外部開口部が存在することができる。好ましくは１〜５個、好ましくは１〜３個、特に１又は２個の外部開口部が存在する。

ガス又は液体噴出カーテンの形成は、排出の際、このガス又は液体噴出カーテンが、可燃性ガスの雲状塊を、少なくとも８０％、好ましくは少なくとも９０％、特に好ましくは少なくとも９５％、特に完全に通り抜けるようになされ、又はなされなければならない。これにより、可燃性ガスの雲状塊を噴出カーテンによって十分に希釈し、及び十分に輸送することが確実になされる。コンテインメント又は１つ以上の外部開口部の設計に従って、各外部開口部のための噴出カーテンを設けることができる。各外部開口部に一つの噴出カーテンを設けるようにしないことも可能であり、そして残っている外部開口部が空気の流入のためにのみ作用し、この空気は噴出カーテンによって可燃性ガスと共に希釈され、そして他の外部開口部から再度流出されることが可能である。

典型的にはコンテインメントは、垂直に立つ外壁、及びこの外壁上に設けられた平坦な又は先の尖った屋根を有している。外部開口部は、任意の輪郭を有することができる。この輪郭は例えば、角ばった、又は略角ばった輪郭であることができ、そして外部開口部の縁部は水平に延びていることができる。ここでガス又は液体噴出カーテンは例えば、屋根又は外壁に対して４５°±１０°の角度で形成されることができる。このことは、ガス又は液体噴出カーテンが外部開口部に垂直に又はこれに対して平行に形成される必要はなく、これに対して傾斜した角度で形成可能であることを意味する。ガス又は液体噴出カーテンは例えば、内側にすらされた外壁に設けることも可能であり、このカーテンは、屋根に対して約４５°の角度で向けられており、及び下側から追加的に周囲の空気を吸い込み、そして同伴させることができる。

対応する実施の形態を添付した図１に概略的に示す。図１は、噴出カーテン（Ｓｔ）の領域の外壁（Ｗａ）及び屋根（Ｄａ）の断面を示しており、噴出カーテン（Ｓｔ）は、穿孔部を有する蒸気配管（Ｄａｍ）によって形成されている。その上側縁部に噴出カーテン（Ｓｔ）が形成されている外壁（Ｗａ）は、屋根の縁部に対して内側にずらされており、そして外部開口部を与えている。噴出カーテン（Ｓｔ）を、水平方向に対して斜め上側に約４０°の角度で形成することにより、可燃性ガス（軽いガス（Ｌｅ））は、コンテインメントの内側から一緒に持ち出され、このガスは漏れ部を有する装置（Ａｐ）から排出され、そしてコンテインメントの外側周囲から空気（Ｌｕ）が巻き込まれ、この空気は可燃性のガスの希釈をもたらす。

本発明に従い、全ての外部開口部を（各場合において、可燃性ガスがガス又は液体噴出カーテンを通過しなければならないように）ガス又は液体噴出カーテンで覆うことができる。好ましくは、少なくとも屋根近傍の外部開口部が対応する噴出カーテンで覆われている。

ガス又は液体噴出カーテンは好ましくは、ガス又は液体を管から流出させることによって形成され、この管は、その長さ軸方向に沿って、長さ軸に対して垂直な開口部を有し、この開口部は、管の表面上で、共通する結合線上に配置されていることができる。例えば、約５ｍｍの直径の穿孔部が形成され、この穿孔部は約７ｃｍの間隔で設けられている、内径が約８ｃｍの管を使用することができる（ＤＮ８０）。従って、長さ約４ｍのＤＮ８０−管部が、直径５ｍｍの穿孔部を約５７個有することができる。これは４バールの圧力で、蒸気を操作することができる。

蒸気カーテンは、覆われる外部開口部の大きさに依存して、０．５〜６ｍの範囲の長さを有することが好ましい。

ガス又は液体噴出カーテンは好ましくは、可燃性ガスの漏れが検知された時にセンサー操作で作動される。対応する検知、及び制御装置は、今までに、非常事態において対応する可燃性ガスの搬出のために提供されてきた換気装置（扇風機：fan）によって公知である。

本発明に従う方法は、換気装置による通常の非常時の室内脱気(chamber deaeration)を代替することができる。

好ましくは、本発明の方法で、コンテインメントは、上部（頂部）で完全には開口していない。この理由は、そうでなければガスは上側へと自由に流れ出ることができるからである。好ましくは、コンテインメントは、上述した小さな開口部のみを有し、従って軽い可燃性ガスの自由な分散が妨げられ、従ってガス又は液体噴出カーテンによる希釈が行われるものである。

対応する蒸気噴出カーテンが、液体アセトンに溶解したアセチレンを有する管束反応器を取り囲んでいるコンテインメントに設けられる。これにより、可燃性アセチレンガスの雲状塊の流出を確実に防止できる。

Claims (14)

1. 不燃性のガス又は液体をスプレーすることによって形成されたガス又は液体噴出カーテンを、その密度が空気の密度以下である可燃性のガスの雲状塊を希釈するために、及び／又は１つ以上の外部開口部を有するコンテインメントから排出するために使用する方法。
2. その密度が空気の密度以下である可燃性のガスの雲状塊を希釈するため、及び／又は１つ以上の外部開口部を有するコンテインメントから排出するための方法であって、少なくとも１つの外部開口部で不燃性のガス又は液体をスプレーすることによって、ガス又は液体の噴出カーテンを形成し、この噴出カーテンで、コンテインメント中に存在する可燃性ガスの雲状塊を希釈するか、又は少なくとも１つの外部開口部の方向へ運びそして排出することを特徴とする方法。
3. 前記コンテインメントが、可燃性のガスを製造するための、加工するための、又は貯蔵するための装置を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記可燃性のガスが、アセチレン、水素、アンモニア、一酸化炭素、コークス炉ガス、埋立地ガス、都市ガス、生物ガス、合成ガス、メタン、天然ガス、又は加熱された可燃性ガスであることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記ガス噴射カーテンが、蒸気、空気、窒素又はこれらの混合物から形成されることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の方法。
6. 前記コンテインメントからの排出が、コンテインメントの外側に、可燃性ガスの引火性混合物が存在しないようにして行われることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の方法。
7. 排出の際、可燃性ガスの雲状塊の少なくとも８０％が、ガス又は液体の噴出カーテンを通過することを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の方法。
8. 前記コンテインメントが、地面の上に配置され、実質的に垂直に立つ外壁を有し、及びその上側が屋根によって閉じられており、この屋根又は該屋根と直接的に隣接する前記外壁に、少なくとも１つの外部開口部が設けられていることを特徴とする請求項２〜７の何れか１項に記載の方法。
9. 前記ガス又は液体噴出カーテンが、前記屋根又は前記外壁に対して４５°±１０°の角度を形成していることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記外部開口部の面積が、コンテインメントの合計外側面積の最大４０％を占めていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の方法。
11. ガス又は液体噴出カーテンが、ガス又は液体を管から流出させることによって形成され、前記管は、その長さ軸方向に沿って、長さ軸に対して垂直な開口部を有し、この開口部は、前記管の表面上で共通する結合線上に配置可能であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の方法。
12. 蒸気カーテンが０．５〜６ｍの長さを有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 少なくとも１つの外部開口部が水平な下部縁部を有し、及び前記管がこの下部縁部と平行に延びていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
14. １つ以上の外部開口部を有し、及び請求項２〜１３の何れか１項に定義されたガス又は液体噴出カーテンを少なくとも１つの外部開口部に形成するための装置を有するコンテインメント。

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