Die meisten organischen chemischen Verbindungen brennen. Die Verbrennung ist eine einfache chemische Reaktion, bei der Sauerstoff aus der Atmosphäre schnell mit einer Substanz reagiert und Wärme erzeugt.
Die einfachsten organischen Verbindungen sind die so genannten Kohlenwasserstoffe, die die Hauptbestandteile von Rohöl/Gas sind. Diese Verbindungen bestehen aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Der einfachste Kohlenwasserstoff ist Methan, dessen Moleküle jeweils aus einem Kohlenstoff- und vier Wasserstoffatomen bestehen. Es ist die erste Verbindung in der Familie der sogenannten Alkane. Die physikalischen Eigenschaften von Alkanen ändern sich mit zunehmender Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül, wobei diejenigen mit einem bis vier Kohlenstoffatomen Gase sind, diejenigen mit fünf bis zehn flüchtige Flüssigkeiten, diejenigen mit 11 bis 18 schwerere Heizöle und diejenigen mit 19 bis 40 Schmieröle. Kohlenwasserstoffe mit längerer Kohlenstoffkette sind Teere und Wachse.
Die ersten zehn Alkane sind:
CH4 Methan (Gas)C6H14Hexan (flüssig)
C2H6Ethan (gasförmig) C7H16 Heptan (flüssig)
C3H8Propan (gasförmig) C8H18 Oktan (flüssig)
C4H10Butan (gasförmig) C9H20 Nonan (flüssig)
C5H12 Pentan (flüssig) C10H22 Decan (flüssig)
Alkene sind ähnlich, aber ihre Molekularstruktur enthält Doppelbindungen (Beispiele sind Ethylen und Propylen). Alkine enthalten Dreifachbindungen (Beispiel: Acetylen). Die oben genannten Verbindungen werden alle als Aliphaten bezeichnet. Aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol haben eine ringförmige Molekularstruktur und brennen mit einer rauchigen Flamme.
Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen reagieren diese mit dem Sauerstoff aus der Atmosphäre zu Kohlendioxid und Wasser (wenn die Verbrennung unvollständig ist, weil nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, entsteht auch Kohlenmonoxid).
Komplexere organische Verbindungen enthalten Elemente wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Chlor, Brom oder Fluor, und wenn diese verbrannt werden, enthalten die Verbrennungsprodukte auch andere Verbindungen. Bei schwefelhaltigen Stoffen wie Öl oder Kohle entsteht beispielsweise Schwefeldioxid, während bei chlorhaltigen Stoffen wie Methylchlorid oder Polyvinylchlorid (PVC) Chlorwasserstoff entsteht.
In den meisten industriellen Umgebungen, in denen aufgrund des Vorhandenseins brennbarer Gase oder Dämpfe Explosions- oder Brandgefahr besteht, ist es wahrscheinlich, dass ein Gemisch von Verbindungen anzutreffen ist. In der petrochemischen Industrie sind die Rohstoffe ein Gemisch von Chemikalien, von denen sich viele auf natürliche Weise zersetzen oder durch die Prozesse verändert werden. So wird beispielsweise Rohöl mit Hilfe von Verfahren, die als Fraktionierung (oder fraktionierte Destillation) und "Cracken" bezeichnet werden, in viele Stoffe aufgespalten. Einige der dabei entstehenden Stoffe.
Inertisierung
Um Explosionen beim Abschalten und bei Wartungsarbeiten zu verhindern, wird in vielen industriellen Prozessen ein Inertisierungsverfahren eingesetzt. Zum Beispiel kann Stickstoff verwendet werden, um einen Behälter (z. B. einen Kraftstofftank oder Lagertanks auf einem Öltanker) vor der Durchführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten von Kohlenwasserstoffen zu befreien. Vor dem Betreten durch das Personal wird das Schiff dann mit Luft gespült. Crowcon verfügt über spezielle Instrumente zur Überwachung dieses Prozesses, um eine effiziente Inertisierung zu gewährleisten und die Bediener auf das Vorhandensein von potenziell gefährlichen Gemischen aus Luft, Stickstoff und Kohlenwasserstoffen während der Wartungsarbeiten hinzuweisen.
Normen zur Definition der LEL-Konzentration
Bei den Sicherheitsverfahren geht es im Allgemeinen darum, brennbare Gase zu erkennen, bevor sie ihre untere Explosionsgrenze erreichen. Es gibt zwei gebräuchliche Normen, die die UEG-Konzentration für brennbare Stoffe definieren: ISO10156 (auf die auch in der überholten Norm EN50054 verwiesen wird) und IEC60079-20-1:2010. Die IEC (Internationale Elektrotechnische Kommission) ist eine weltweite Organisation für Normung. In der Vergangenheit wurden die Entflammbarkeitsstufen durch eine einzige Norm festgelegt: ISO10156 (Gase und Gasgemische - Bestimmung des Brandpotentials und des Oxidationsvermögens für die Auswahl von Flaschenventilauslässen).
Die IEC- und EU-Normen (IEC60079 und EN61779) legen die UEG-Konzentrationen fest, die unter Verwendung einer "gerührten" Gaskonzentration gemessen werden (im Gegensatz zu der in ISO10156 verwendeten "ruhenden" Gasmethode). Einige Gase/Dämpfe haben sich als flüchtiger erwiesen, wenn sie gerührt werden, und die daraus resultierenden UEG-Werte variieren zwischen den beiden Normen für einige Gase/Dämpfe.
Die Tabelle auf der folgenden Seite zeigt einige der bemerkenswerten Unterschiede bei den UEG-Werten zwischen den beiden Normen. Es ist deutlich zu erkennen, dass 50 % UEG von Methan in der EN60079 einer Volumenkonzentration von 2,2 % in der Luft entspricht, im Gegensatz zu 2,5 % in der ISO10156. Wenn also ein Detektor nach EN60079 mit einer Mischung aus 50% UEG Methan nach ISO 10156 kalibriert wird, würde ein Fehler von 13,6% auftreten, der die Kalibrierung ungültig machen könnte. Bei nichtlinearen Infrarotdetektoren könnte der Fehler sogar noch größer sein.
Alarmstufen
Systeme zur Erkennung brennbarer Gase sind so konzipiert, dass sie Alarm auslösen, bevor die Gase/Dämpfe eine explosive Konzentration erreichen. Normalerweise wird die erste Alarmstufe auf 20 % UEG eingestellt (obwohl es Branchen gibt, die 10 % UEG bevorzugen, insbesondere Öl- und Gasunternehmen). Die zweite und dritte Alarmstufe variieren je nach Branche und Anwendung, werden aber in der Regel auf 40 % UEG bzw. 100 % UEG eingestellt.