ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА МЕТАНОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 2009 года по МПК A62D1/06 

Описание патента на изобретение RU2368410C1

Изобретение относится к противопожарным средствам, в частности к газовым составам, предназначенным для предупреждения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей на промышленных и бытовых объектах химическими средствами.

Известен состав для предотвращения воспламенения и взрыва горючих смесей, в том числе метановоздушных, который включает ингибитор, выбранный из ряда по меньшей мере одного углеводорода, содержащего от 2 до 8 атомов углерода в молекуле, и по крайней мере одного фторсодержащего хладона из ряда трифторметан, трифторхлорметан, трифториодметан, пентафторэтан, гептафторпропан, гексафторпропан, перфториодбутан, перфторгексан, октафторциклобутан, пентафторэтан, преимущественно перфторбутан (RU 2169597 C1, A62D 1/00, А62С 3/06, E21F 5/00, 27.06.2001).

При достаточно высокой ингибирующей способности известного состава при предотвращении воспламенения и взрыва метановоздушной смеси отмечается высокий расход ингибитора (до 7 об.%).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является газовый состав для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей, который содержит ингибитор горения, разбавленный диоксидом углерода, при этом в качестве ингибитора использован четыреххлористый углерод, и компоненты оптимизированы в следующем соотношении, об.%: 10-15 четыреххлористый углерод и 85-90 диоксид углерода, при содержании четыреххлористого углерода в защищаемом объеме 1-3 об.% (RU 2321437C1, А62С 3/06, A62D 1/08, 2008.04.10).

Недостаток описанного двухкомпонентного газового состава заключается в том, что четыреххлористый углерод (фреон 10, хладон 10) является токсичным соединнием. Ядовит при вдыхании паров, попадании внутрь через желудочно-кишечный тракт или всасывании через кожные покровы и слизистые оболочки. ПДК паров в воздухе рабочей зоны 20 мг/м3, в атмосфере воздуха максимальная разовая доза 2 мг/м3. Другим ограничением для практической реализации описанного состава является запрет мирового сообщества на промышленное использование хладона, разрушающего озонный слой Земли, токсичного и коррозионно-агрессивного.

Техническим результатом заявляемого решения является создание технологичного безопасного состава для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей, снижение расхода ингибитора при сохранении его высокой ингибирующей способности.

Другим техническим результатом является расширение ассортимента ингибиторов для эффективного использования их при промышленном производстве и транспортировании метана, а также в бытовых условиях, например в огнетушителях.

Указанный технический результат достигается тем, что газовый состав для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей содержит в качестве ингибитора горения октадекафтордекагидронафталин формулы C10F18, разбавленный диоксидом углерода при следующем соотношении компонентов, об.%:

Октадекафтордекагидронафталин 5,0-7,0 Диоксид углерода остальное,

при этом содержание указанного ингибитора в защищаемом объеме составляет 0,8-0,9 об.%.

Октадекафтордекагидронафталин или его общепринятое название перфтордекалин (ПФД) нетоксичен, широко известен в медицине в качестве кровезаменителя «голубая кровь», в биологии, а также в косметической промышленности. ПФД - бесцветная, жидкость без запаха и вкуса. Применяют ПФД в медицине и биологии в качестве газопереносящих сред (растворимость O2 и СО2 в ПФД соответственно 40 и 180% по объему).

Октадекафтордекагидронафталин ранее не использовался в качестве ингибитора для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей. Заявителем его применение по новому назначению открыто впервые.

Заявленная совокупность признаков формулы обеспечивает надежную защиту от воспламенения и взрыва метановоздушные смеси во всем диапазоне содержания метана взрывоопасных концентраций от 5,25 об.% до 13,75 об.%, особенно в области его нижнего взрывоопасного концентрационного предела, а именно 7,5 об.%.

Предложенный ингибирующий газовый состав негорючий и нетоксичный и может длительно храниться в обычных условиях.

Ингибирующее действие предложенного газового состава более эффективно, чем у известных аналогов, так как для надежного предотвращения взрыва метановоздушной смеси потребность в ингибиторе более чем в 2 раза меньше. Экспериментально установлено, что для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушой смеси в защищаемом объеме достаточно содержания в нем 0,8-0,9 об.% ПФД, тогда как содержание ингибитора четыреххлористого углерода по патенту 2321437 составляет 1-3 об.%.

ПФД является сильным ингибитором, который эффективно прерывает реакционные цепи, динамично перехватывая активные частицы, предотвращая тем самым лавинообразное их размножение:

Н+C10F18=HF+C10F17.

Замена химически активного атома Н на радикал C10F17 равносильна обрыву реакционной цепи, поскольку этот радикал не способен своими реакциями регенерировать активную частицу.

Таким образом, осуществляется химическое управление процессом горения посредством малых добавок газового ингибитора.

При локальном инициировании в горючей смеси распространяется волна горения. При этом, если механизм реакции не содержит квадратичного разветвления, распространение пламени имеет тепловую природу. Ингибитор при этом эффективен в предпламенной зоне, обрывая реакционные цепи. Таким образом, цепной механизм газофазного горения происходит при любом эндогенном горении самоускоряющегося химического процесса за счет положительной обратной связи скорости реакции и выделяющегося тепла, разогревающего смесь.

Диоксид углерода в предложенном ингибирующем составе является флегматизатором, который усиливает действие ингибитора за счет уменьшения концентрации окислителя, а также действует в качестве третьей частицы тримолекулярной реакции, которая стабилизирует продукт рекомбинации:

Н+O2+М=Н2O+М.

Процесс ингибирования взрывоопасной метановоздушной смеси отрабатывался при атмосферном давлении на статической вакуумной установке. Реакционный сосуд представлял собой цилиндр из нержавеющей стали длиной 16 см и диаметром 10 см, снабженный съемными крышками, оптическими окнами из оргстекла и пьезоэлектрическим датчиком давления. В центре реактора располагали электроды искрового зажигания. Горение инициировали искрой с энергией 0,91Дж. В опытах использовались смеси 6-10% метан-воздух. Перед каждым опытом реактор откачивали до давления 4.10-3 торр. Давление добавки измеряли вакуумметрами ВДГ-1, а остаточное давление - ВИТ-2 соответственно. Эксперименты проводили следующим образом. В откачанный до 10-2 торр реактор напускали первоначально пары перфтордекалина, затем метан, контролируя давление вакуумметром ВДГ -1, и воздух до атмосферного давления. Одновременно с подачей электрического импульса на электроды с устройства искрового зажигания подавали прямоугольный импульс амплитудой 6В на вход синхронизации электронно-лучевого запоминающего осциллографа С9-16, что обеспечивало начало регистрации процесса горения. На измерительный вход осциллографа подавали сигнал от датчика давления.

Поскольку смесь 7,5 об.% метана с воздухом является наиболее взрывоопасной, то эксперименты были проведены именно для этого содержания метана, результаты которых приведены в таблице.

Аналогичные результаты были получены при замене чистого метана на природный газ, который содержал 98% СН4 и 2% пропана и бутана.

Два последних столбца таблицы характеризуют взрывоопасность газовой смеси. Чем меньше изменение давления, тем меньшую интенсивность имеет ударная волна при воспламенении и распространении пламени в горючей смеси. Количество инициирований означает, с какой попытки при заданной мощности поджига произошло воспламенение, т.е. чем больше количество инициирований, тем менее взрывоопасна горючая смесь.

Из таблицы видно, что при введении в метановоздушную смесь указанного взрывоопасного диапазона (особенно важно по нижнему пределу содержания метана) ингибирующего состава, оптимизированного в количестве не более 0,9 об.% от защищаемого объема, воспламенение отсутствует, следовательно, нет и взрыва.

Таким образом, предложенный ингибирующий газовый состав негорючий и нетоксичный, эффективно предотвращает воспламенение и взрыв метановоздушных смесей при минимальном расходе ингибитора. Предложенный состав может быть использован при промышленном производстве, транспортировании метана, при утечках его на станциях перекачки, а также в бытовых условиях, например в огнетушителях, для целевого тушения возгорания метановоздушных смесей в виде устойчивого аэрозоля.

№ опыта СO2, об. % Перфтордекалин, об. % Метан, об.% Изменение давления при воспламенении, атм Количество инициирований до воспламенения 1 15 0,8 7,5 0,1 5 2 15 0,9 7,5 0 20 воспламенение не произошло 3 15 0,7 7,5 0,5 1 4 15 0,6 7,5 2 1 5 13 0,9 7,5 2 1 6 13 0,8 7,5 2,5 1 7 10 0,9 7,5 3 1 8 10 0,8 7,5 3 1

Похожие патенты RU2368410C1

название год авторы номер документа
ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА МЕТАНОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ 2010
  • Азатян Вилен Вагаршевич
  • Тимербулатов Тимур Рафкатович
  • Школдыченко Виктор Захарович
RU2430763C1
ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА МЕТАНОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ 2010
  • Азатян Вилен Вагаршевич
  • Баймуратова Гульназ Рафиковна
  • Вавилов Станислав Владимирович
  • Копылов Николай Петрович
  • Тимербулатов Тимур Рафкатович
  • Шебеко Юрий Николаевич
RU2444391C1
ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА МЕТАНОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ 2006
  • Азатян Вилен Вагаршевич
  • Вавилов Андрей Александрович
  • Тимербулатов Тимур Рафкатович
  • Школдыченко Виктор Захарович
RU2321437C1
СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА МЕТАНОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ 2006
  • Азатян Вилен Вагаршевич
  • Вавилов Андрей Александрович
  • Тимербулатов Тимур Рафкатович
  • Школдыченко Виктор Захарович
RU2329777C2
ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА ВОДОРОДОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ 2010
  • Азатян Вилен Вагаршевич
  • Тимербулатов Тимур Рафкатович
  • Школдыченко Виктор Захарович
RU2441685C2
НЕВОСПЛАМЕНЯЮЩАЯСЯ И ВЗРЫВОБЕЗОПАСНАЯ МЕТАНОВОЗДУШНАЯ СМЕСЬ 2008
  • Азатян Вилен Вагаршович
  • Абрамов Сергей Кимович
  • Баймуратова Гульназ Рафиковна
  • Рубцов Николай Михайлович
  • Цветков Георгий Игоревич
RU2385750C1
СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА ГОРЮЧИХ СМЕСЕЙ 2000
  • Азатян В.В.
  • Болодьян И.А.
  • Копылов С.Н.
  • Мержанов А.Г.
  • Навценя В.Ю.
  • Шебеко Д.Ю.
  • Шебеко Ю.Н.
RU2169597C1
Способ предотвращения возгорания и взрыва метанопылевоздушной смеси и ингибиторная газовая смесь для реализации способа 2023
  • Тимербулатов Тимур Рафкатович
  • Азатян Вилен Вагаршович
  • Прокопенко Вячеслав Михайлович
  • Абрамов Сергей Кимович
RU2818826C1
СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА ГОРЮЧИХ СМЕСЕЙ 2000
  • Азатян В.В.
  • Болодьян И.А.
  • Копылов С.Н.
  • Мержанов А.Г.
  • Навценя В.Ю.
  • Шебеко Д.Ю.
  • Шебеко Ю.Н.
RU2187351C2
СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ 2014
  • Трубицын Анатолий Александрович
  • Трубицына Дарья Анатольевна
RU2558068C1

Реферат патента 2009 года ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА МЕТАНОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к противопожарным средствам. Газовый состав для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей, содержащий в качестве ингибитора горения октадекафтордекагидронафталин формулы C10F18, разбавленный диоксидом углерода, при следующем соотношении компонентов, об.%: октадекафтордекагидронафталин 5,0-7,0, диоксид углерода - остальное, при этом содержание указанного ингибитора в защищаемом объеме составляет 0,8-0,9 об.%. Техническим результатом изобретения является создание технологичного, безопасного состава для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей, снижение расхода ингибитора при сохранении его высокой ингибирующей способности. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 368 410 C1

Газовый состав для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей, содержащий ингибитор горения, разбавленный диоксидом углерода, отличающийся тем, что в качестве ингибитора он содержит октадекафтордекагидронафталин формулы C10F18 при следующем соотношении компонентов, об.%:
Октадекафтордекагидронафталин 5,0-7,0 Диоксид углерода Остальное,


при этом содержание указанного ингибитора в защищаемом объеме составляет 0,8-0,9 об.%.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2368410C1

ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА МЕТАНОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ 2006
  • Азатян Вилен Вагаршевич
  • Вавилов Андрей Александрович
  • Тимербулатов Тимур Рафкатович
  • Школдыченко Виктор Захарович
RU2321437C1
СОСТАВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЗРЫВА ГОРЮЧИХ СМЕСЕЙ 2000
  • Азатян В.В.
  • Болодьян И.А.
  • Копылов С.Н.
  • Мержанов А.Г.
  • Навценя В.Ю.
  • Шебеко Д.Ю.
  • Шебеко Ю.Н.
RU2169597C1
ПОЖАРОГАСИТЕЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА НА ЕЕ ОСНОВЕ 2001
  • Борискин В.В.
  • Борискина Т.В.
  • Борискин В.В.
  • Синькевич М.Е.
RU2211066C2
US 5340490 А, 23.08/1994
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛМАЗОВ 2004
  • Гуров И.И.
  • Чеканов В.Н.
RU2265575C1

RU 2 368 410 C1

Авторы

Рубцов Николай Михайлович

Цветков Георгий Игоревич

Черныш Виктор Иосифович

Сеплярский Борис Семенович

Азатян Вилен Вагаршович

Даты

2009-09-27Публикация

2008-05-07Подача