Способ предотвращения самовоспламенения горючих газопаровоздушных смесей

 

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для обеспечения пожаровзрывобезопасности технологических процессов производств , в которых используются горючие газы и жидкости, нагретые до температуры, близкой к их температуре самовоспламенения . Сущность способа заключается в обработке взрывоопасной смеси электрическим полем с потенциалом на электроде от 3,8 до 6,8 кВ. Данный способ позволяет повысить температуру самовоспламенения смесей . 2 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Gg4 А 62 С 304

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3922049/29-12 (22) 04.07.85 (46) 15.01.87. Бюл. № 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны (72) С. Н. Верещагин, Г. А. Гуляев, Г. А. Попков, Ю. Н. Щебеко, А. Е. Иванов и Ю. А. Поляков (53) 614.843 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1020133, кл. А 62 С 3/04, 1983.

„„SU„„1282849 (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ ГОРЮЧИХ ГАЗОПАРОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для обеспечения пожаровзрывобезопасности технологических процессов производств, в которых используются горючие газы и жидкости, нагретые до температуры, близкой к их температуре самовоспламенения. Сущность способа заключается в обработке взрывоопасной смеси электрическим полем с потенциалом на электроде от

3,8 до 6,8 кВ. Данный способ позволяет повысить температуру самовоспламенения смесей. 2 ил. 1 табл.

1282849

Изобретение относится к противопох.а1гной технике и безопасности и может йlòü использовано для обеспечения пожаровзрывобезопасности технологических процессов производства, в которых использук "ся горючие газы и жидкости, нагретые до температуры, близкой к их температуре самовоспламенения.

Цель изобретения — обеспечение пожаровзрывобезопасносного протекания технологического процесса.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — функции распределения вероятности самовоспламенения от температуры.

Основным элементом установки является нагревательная электропечь 1 с тремя незя висим ым и нагревателями: (не показаны) верхним, средним и нижним, мощностью

300, 1200, и 300 Вт соответственно.

Внутри печи стационарно установлен металлический стакан 2, служащий для равномерного распределения температурного поля по внутреннему объему печи.

Внутрь стакана устанавливается кварцевая коническая колба 3 с открытым горлом и объемом до 350 мл. Нагрев электропечи осуществляется от трех самостоятельных автотрансформаторов 4. Температура стенок колбы контролировалась хромелькопелевыми термопарами повышенной точности

5 в трех точках: у горла, в середине и у дна.

В качестве источника напряжения использовалась установка 6, состоящая из высоковольтного трансформатора однополупериодного выпрямителя и Т-образного РСфильтра. Напряжение контролировалось киловольтметром 7. Термопары 5 через переключатель 8 подключены к потенциометру 9.

Электрическое голе внутри реакционного объема колбы создавалось между вводимым в нее электродом и заземленным металлическим стаканом. В качестве исследуемых веществ были применены пентан — предельный углеводород; бензин БР-2, бензин А-74, керосин осветительный, этиловый спирт иредставитель алифатических спиртов, этилснгликоль — представитель двухатомных спиртов; петролейный эфир — представитель эфиров, дизельное топливо смесь тяжелых углеводородов.

Вспышка внутри колбы наблюдалась визуально через зеркальце, установленное на крышке нагревательной печи.

В связи с тем, что основным показателем способности веществ к самовоспламенению является их температура самовоспламенения (Т„), то она использована как критери и действия электрического пол я на процесс самовоспламенения.

Явление самовоспламенения является сложным физико-химическим процессом и зависит от большого числа как известных, 5

55 так и не поддающихся оценке случайных факторов. Существование этих случайных факторов приводит к тому, что Т как показатель взрывопожароопасности веществ характеризуется функцией распределения случайных величин (фиг. 2, кривая 1). Так, за стандартную температуру самовоспламенения (СТС) принимают среднее арифметическое двух температур, при одной из которых ни в одном из 10 испытаний продукт не самовоспламенился (наблюдался

«отказ»), а при другой, отличающейся от первой не более чем на 2 С, наблюдалось не менее двух опытов с самовоспламенением (из 10 — 20 испытаний), На графике фиг. 2 значение СТС обозначено точкой А. Поскольку при таком определении Т„ вероятность вспышки паров значительно отличается от единицы (P < 1), т.е. фактор температуры не является преобладающим над другими случайными факторами, то использовать значения температур, соответствующие СТС, было бы неконкретно, так как при этом возникли бы существенНые трудности в идентификации природы «отказа» самовоспламенения при наложении на реакционное пространство электрического поля.

Поэтому. в экспериментальных исследованиях была принята следующая методика оценки влияния электрического поля на процесс самовоспламенения.

3а Т без поля (на фиг. 2 и в дальнейшем обозначена как ТС) принималась наименьшая температура самовоспламенения паров фиксированного количества вводимой пробы, при которой вероятность вспышки была бы равна единице (! 0 вспышек из

10 испытаний), т.е. такая температура, при которой фактор теплового поля являлся решающим (точка В на фиг. 2).

3a Tw с полем (на фиг. 2 и в дальнейшем — ТСП) принималось среднее арифметическое двух температур, при одной из которых ни в одном из 10 испытаний вспышек не наблюдалось, а при другой, отличающейся от первой не более чем на 2К, наблюдалась по крайней мере одна вспышка из 10 испытаний (точка С фиг. 2).

Получаемая при этом разность температур (6T) между ТСП и ТС принималась за критерий оценки действия электрического поля на самовоспламенение.

Порядок проведения эксперимента.

Предварительно для каждого из исследуемых вешеств были определены оптимальные величины вводимой в реакционный объем пробы, для которых ТС была минимальной (так, для этиленгликоля оптимальная величина вводимой пробы составила 0,15 мл, при этом ТС составила 699К). Затем была проведена серия опытов с целью определения влияния электрического поля на процесс самовоспламенения. На электрод подавалось высокое напряжение и в колбу

1282849

ТС, U, ТСП, U, Разность

К кВ К кВ температур

СТС, К

Вещество т, К bò,ê

560 588 3,8 622 5,8 34

Пентан

Бензин

БР-2

571 593 2,9 618 6,0 25

Бензин

А-74

573 601 2,8 628 5,5 27

Керосин осветительный 519

536 3,5 595 6,0 59

Этил.спирт 677 691 3,8 709 6,8 18

Зтиленгликоль

653 699 3,6 721 6,3 22

Петролейный эфир 533 553 3,4 577 6,2 24

Дизельное топливо 520 538 3,0 573 6,5 35

П р и м е ч а н и е.

Л, Т вЂ” разность температур между ТСП и ТС; tl T разность температур между

ТСП и СТС; U — напряжение подаваемое на электрод. вводилась навеска исследуемой жидкости.

В случае, если при какой-либо фиксированной ТС из 10 опытов ни в одном из них не произошло вспышки паров, температуру поднимали на 2К и опыты повторяли до тех пор, пока хотя бы в одном из 10 опытов не наблюдалась вспышка паров.

Величина напряжения подаваемого в этом случае на электрод увеличивалась и опыты повторяли снова, до тех пор пока поле не переставало действовать на процесс самовоспламенения, т.е. до тех пор, пока рост температуры компенсировался увеличением напряж ния. При этом величина напряжения, соответствующая ТС, обозначена как U <, а величина напряжения, соответствующая ТСП, обозначена как 1А с

Особо следует отметить, что существует определенная граница роста температуры, после которой увеличение напряжения (в опытах до 15 кВ) уже не могло предотвратить вспышки паров.

Результатом предварительных испытаний явилось определение ТС для исследуемых веществ- В ходе последующих экспериментов обнаружено влияние электрического поля на процесс самовоспламенения исследуемых веществ, выражающееся в росте их температуры самовоспламенения (см. таблицу) .

1282849

Исходя из принятой методики эксперимента, можно утверждать, что при наложении на реакционный объем электрического поля, самовоспламенение горючих смесей в интервале температур от СТС до ТСП (лТ ) не произойдет.

Как следует из табличных данных, интервал подаваемого на электрод потенциала между максимальными значениями

Г /мии и (1максдля различных веществ, является гарантированным, т.е. обеспечивающим 10 достижение поставленной цели.

В связи с тем, что в процессах самовоспламенения главную роль играют отрицательные ионы (поэтому на электрод и подавался положительный потенциал), а процессы жидкофазного окисления протекают по цепному механизму с участием электрически нейтральных свободных радикалов, то наложение на реакционный объем электрического поля приведет к торможению процесса самовоспламенения, не затрагивая основной химической реакции окисления.

Формула изобретения

Способ предотвращения самовоспламенения горючих газопаровоздушных смесей, отличающийся тем, что, с целью обеслечения пожаровзрывобезопасного протекания технологического процесса, взрывоопасную газопаровоздушную смесь подвергают обработке электрическим полем путем введения в нее электрода, на который подают положительный потенциал от 3,8

25 до 68 кВ. тс

rcn

crc

Составитель Н. Голодобин

Реда кто р М. То вт и н Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 7310/2 Тираж 4зо Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый способ предотвращения самовоспламенения горючих газов и паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в смеси с воздухом дает возможность пожаровзрывобезопасного ведения технологических процессов (например, жидкофазного окисления), не ограничивая скорости их протекания внешними воздействиями. Открываются возможности создания принципиально новых технологических процессов, протекающих при тем пературах, превышающих температуру самовоспламенения обращающихся в них веществ.

Способ позволяет повысить уровень противопожарной защиты и сохранить обращающиеся в производствах дорогостоящие вещества и материалы как от огня, так и от возможного применения ингибирующих добавок.