Область техники
Изобретение относится к области пожаротушения, в частности, к пенообразующим составам на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ), предназначенных для тушения пожаров классов А и В, которые могут применяться для приготовления растворов с рабочей концентрацией 1%, с использованием дистиллированной, питьевой, жесткой и морской воды.
Уровень техники
Известен пенообразующий состав (пат. RU №2345809 МПК A62D, опубл. 10.02.2009), содержащий исходные компоненты при следующем соотношении, масс.%: триэтаноламиновые соли алкилсульфатов первичных высших жирных спиртов фракции С8-С14 20,0-40,0; сульфоэтоксилаты натрия 10,0-22,0; алкансульфонаты натрия фракции С12-С16 10,0-15,0; полиэтиленгликоль 2,0-20,0: карбитол 2,0-6,0 и вода - остальное.
Однако указанный состав имеет недостаточную устойчивость и кратность пены при использовании его в виде рабочего раствора с невысокими концентрациями.
Известен также пенообразующий состав для тушения пожаров (пат. RU №2270712, МПК A62D 1/02, опубл. 27.02.2006), позволяющий получать воздушно-механическую пену низкой, средней и высокой кратности, обладающий повышенной смачивающей способностью при использовании как пресной, так и морской воды и содержащий алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции С8-С10, алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции С12-С14, сульфоэтоксилаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции С12-С14, первичные высшие жирные спирты фракции С12-С14, карбамид, н-бутиловый спирт, бутилцеллозольв, неонол, оксанол и воду при следующем содержании компонентов, масс.%:
К недостаткам указанного состава можно отнести также недостаточную кратность и устойчивость пены при различных концентрациях, причем при снижении концентрации эти показатели резко падают.
Кроме того недостатком приведенных выше технических решений является ограниченный температурный режим хранения, находящийся в диапазоне от - 40°С до +40°С, из-за наличия в данных составах воды.
Известен пенообразующий состав для тушения пожаров (пат. RU №2491973, МПК A62D 1/0, опубл. 10.09.2013), содержащий аэрозолеобразующие вещества, триэтаноламиновую соль алкилсульфата первичных жирных спиртов фракции С8-С14, поликарбоксилат «Акремон», триэтаноламин, карбамид, высшие жирные спирты фракции С9-С11, лаурилсульфат натрия оксиэтилированный, желатин и воду, при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Недостатком данного, и других вышеперечисленных составов является необходимость их использования в виде рабочего раствора с концентрацией не менее 2, 6%, соответственно, что приводит к увеличению расходов на доставку повышенного количества пенообразователя для приготовления рабочего раствора, повышению трудозатрат с этим связанным. При этом при использовании указанных составов с концентрацией в рабочем растворе 1% показатели кратности пены и ее устойчивости достаточно невысокие.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является огнетушащий состав для пожаротушения (пат. RU №2418611, МПК A62D 1/00, опубл. 20.05.2011), характеризующийся широким температурным интервалом хранения огнетушащего состава от минус 60°С до плюс 60°С, снижением затрат на транспортировку и хранение, уменьшением отрицательного воздействия на окружающую среду, а также снижением рабочей концентрации огнетушащего раствора. Огнетушащий состав содержит смесь, состоящую из 40-70% от состава активатора растворения в воде, содержащего сульфаминовую кислоту и бикарбонат натрия, и 60-30% пенообразующей смеси, содержащей натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10 или их смеси с натриевыми солями алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевыми солями альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16 при следующем содержании компонентов, масс.%:
Однако указанный состав пенообразователя также имеет недостаточную кратность и устойчивость пены при низких концентрациях.
К недостаткам состава по прототипу можно отнести также длительность растворения порошкообразного пенообразователя в воде, необходимость использования дополнительных ресурсов (различные емкости для воды и т.п.) и повышенный уровень трудозатрат, связанный с использованием данного состава.
Основной задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание пенообразующего состава для пожаротушения, имеющего высокую кратность и устойчивость пены, а также высокую огнетушащую способность при низком объеме потребления.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении кратности и устойчивости пены.
При этом достигается возможность использования воды любого качества и температуры при получении рабочего раствора, и обеспечивается длительный срок хранения пенообразующего состава.
Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в известный огнетушащий состав для пожаротушения, включающий натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов и натриевые соли альфа-олефинсульфоната, в качестве натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов использованы натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С9-С11, а в качестве натриевых солей альфа-олефинсульфоната натрия выбраны натриевые соли альфа-олефинсульфоната CnH2nSO3Na, где n=14, при этом дополнительно введены полиэтиленгликоль и лимонная кислота при следующем соотношении компонентов масс.%:
Пенообразующий состав для пожаротушения может дополнительно содержать карбамид в количестве 2,0-5,0 при следующем соотношении компонентов, масс %:
Заявляемый состав для пожаротушения может также дополнительно содержать полимерный комплексообразователь на основе поликарбоновых кислот, их солей и эфиров при следующем соотношении компонентов, масс %:
В качестве полимерного комплексообразователя на основе поликарбоновых кислот, их солей и эфиров заявляемый состав для пожаротушения может содержать Акремон АМК-10.
Экспериментальные исследования заявляемого состава показали, что при использовании натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции С9-С11 в количественном отношении, масс.% - 70,0-80,0 и альфа-олефинсульфоната CnH2nSO3Na, где n=14 в количественном соотношении - 5,0-15,0, кратность пены состава для пожаротушения повышается и составляет от 90 до 100, а устойчивость пены - от 360 до 550 сек. При использовании натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции С9-С11 менее 70% и альфа-олефинсульфоната CnH2nSO3Na, где n=14 менее 5,0% происходит снижение кратности пены ниже 90, а устойчивости пены менее 360 сек. При использовании натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции С9-С11 более 80% и альфа-олефинсульфоната CnH2nSO3Na, где n=14 более 15,0% происходит образование «твердой пленки» в пенообразователе при хранении, что приводит к снижению качественных показателей пены.
При этом натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С9-С11, являются более дешевыми при использовании, что в то же время не сказывается на снижении качественных показателей состава для пожаротушения.
Применение в заявляемом изобретении полиэтиленгликоля, являющегося эмульгатором, способствует более надежному смешиванию компонентов, которые при обычных условиях могут не смешиваться. При этом в заявляемой огнетушащей смеси полиэтиленгликоль идеально растворяет альфа-олефинсульфонат натрия, что влечет хорошее соединение и смешивание в пенообразователе и, соответственно, приводит к более высокой стойкости пенообразующего состава при его хранении. При этом, как показали эксперименты, при снижении температуры рабочего раствора полиэтиленгликоль влияет на увеличение кратности пены. При снижении полиэтиленгликоля менее 5% растворение альфа-олефинсульфоната CnH2nSO3Na, где n=14 происходит не полностью. При увеличении количества полиэтиленгликоля более 18 масс % кратность и устойчивость пены снижаются в связи со снижением количества активных компонентов в заявляемом составе.
Кроме того, наличие полиэтиленгликоля позволяет использовать воду любой температуры для приготовления рабочего раствора. В заявляемом изобретении при приготовлении рабочего раствора состава для пожаротушения полиэтиленгликоль способствует практически мгновенному смешиванию с водой компонентов состава.
Как известно альфа-олефинсульфонат натрия CnH2nSO3Na, где n=14 обладает щелочной средой рН > 10, таким образом ввод лимонной кислоты в состав пенообразователя в количестве 0,1-0,3% позволяет регулировать значение рН заявляемого состава, которое должно составлять 6,5-8,5 в соответствии с требованием ГОСТ 50588-2012. С повышением рН выше верхнего показателя заявляемого диапазона происходит снижение показателей кратности и устойчивости пены. Данный диапазон рН является нейтральным, обеспечивает безопасность пенообразующего состава при воздействии на людей, работающих с пенообразователем и влияет на его экологичность. состава. При введении в состав лимонной кислоты менее 0,1% показатель рН равный 8,5 не достигается, а при введении более 0,3% - рН снижается ниже показателя регламентируемого ГОСТ.
Дополнительное введение карбамида исключает расслоение пенообразующего состава при длительном хранении и также при замораживании и оттаивании. Применение полимерного комплексообразователя, представляющего собой воднополимерный композиционный материал на основе поликарбоновых кислот, их солей и эфиров марки, например, Акремон АМК-10 позволяет с высокой эффективностью понижать жесткость воды (при получении рабочего раствора), что обеспечивает получение более стойкой пены даже в воде высокой жесткости, и способствует повышению эффективности ПАВ. При этом экспериментальные исследования показали, что при введении Акремона АМК-10 в случае приготовления рабочего раствора с использованием жесткой воды происходит увеличение качественных показателей раствора.
Заявляемый состав позволяет получать рабочий раствор пенообразователя даже на основе воды плохого качества и очень жесткой воды с низкими температурами.
Заявляемый пенообразующий состав применяется в основном для приготовления рабочего раствора с концентрацией преимущественно 1%, путем растворения его в воде. Растворы с более высокой концентрацией будут существенно дороже, и более трудоемки в изготовлении. Полученный рабочий раствор применяется для получения пены с использованием штатной системы пеногенераторов.
Пенообразующий состав для пожаротушения может быть реализован следующим образом.
В смесительную установку периодического действия, с водяным подогревом, последовательно загружают расчетное значение полиэтиленгликоля, альфа-олефинсульфоната натрия CnH2nSO3Na, где n=14, включают нагрев рубашки смесительной установки, в диапазоне от 30 до 60°С, перемешивают до однородного состояния в течение 90 мин. Далее вводят расчетное значение натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции С9-С11, и лимонной кислоты. Раствор размешивают в течение 180 минут и отбирают пробу на анализ качественных показателей состава - кратности и устойчивости пены.
При дополнительном введении в заявляемый состав карбамида и полимерного комплексообразователя на основе поликарбоновых кислот, их солей и эфиров, например, Акремона АМК-10, в смесительную установку периодического действия, с водяным подогревом, последовательно загружают расчетное значение полиэтиленгликоля, альфа-олефинсульфоната натрия CnH2nSO3Na, где n=14, карбамида, включают нагрев рубашки смесительной установки, в диапазоне от 30 до 60°С, перемешивают до однородного состояния в течении 90 мин. Далее вводят натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С9-С11, полимерный комплексообразователь Акремон АМК-10 и лимонную кислоту. Раствор размешивают в течение 180 минут и отбирают пробу на анализ показателей рН, кратности и устойчивости пены.
Определение кратности и показателя устойчивости пены средней кратности (согласно ГОСТ, составляющие 60-200) в одном из предпочтительных вариантов реализации осуществляли следующим образом. Сущность метода определения указанных показателей заключается в измерении массы до и после заполнения пеной емкости для сбора пены с последующим вычислением кратности пены и определением показателя ее устойчивости.
Для определения кратности и показателя устойчивости пены низкой и средней кратности использовали установку, в комплект которой входят:
- генератор пены средней кратности ГПС-100 с распылителем диаметром 8,1 мм, позволяющим обеспечить объемный расход раствора (1,0±0,1) дм /с при давлении на стволе (0,60±0,01) МПа.;
- насос водяной, обеспечивающий объемный расход раствора 0,16-1,10 дм /с при давлении на стволе (0,58±0,03) МПа;
- емкость металлическая цилиндрическая для сбора пены, вместимостью (200±1) дм, массой не более 12 кг, с отверстием диаметром (40±5) мм по центру дна емкости для истечения рабочего раствора. Соотношение высоты емкости к ее диаметру равно 1,5;
- весы с пределом измерения не более 50 кг и погрешностью измерений не более 0,05 кг;
- манометр по ГОСТ 2405 с верхним пределом измерения 1,00 МПа и ценой деления 0,040 МПа, установленный на выходе насоса;
- термометр по ГОСТ 28498 с диапазоном измерений 0°С - 100°С и ценой деления 1°С;
- секундомер с пределом измерений 60 мин и ценой деления 0,2 с;
- емкость мерная для приготовления рабочего раствора пенообразователя, вместимостью 100-110 дм3;
Подготовку к испытанию рабочего раствора пенообразующего состава для проверки кратности и устойчивости пены осуществляли следующим образом.
Подготавливали рабочий раствор, в котором пенообразующий состав для пожаротушения составил 1 кг на 100 кг рабочего раствора. Состав испытывали в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50588-2012 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний».
Проверяли работоспособность насосной установки. Измеряли массу пустой емкости для сбора пены. Перед каждым определением измеряли температуру рабочего раствора пенообразователя, которая должна составлять (20±2)°С.
Для определения кратности пены средней кратности приготовленный рабочий раствор подавали под давлением (0,60±0,01) МПа в напорный рукав, на выходе которого был установлен генератор ГПС-100. Отверстие на дне емкости закрывали. После получения устойчивой струи пены наполняли пеной емкость для сбора пены и взвешивали ее. При этом контролировали, чтобы заполнение всего объема емкости было равномерным, без образования пустот. Определяли массу пены как разность масс заполненной и пустой емкостей. Отверстие на дне емкости открывали для истечения раствора.
Кратность пены вычисляли по формуле:
где Vп - объем пены, дм;
Vp - объем раствора пенообразователя, дм.
Показатель устойчивости пены средней кратности определяли как время выделения из пены 50% массы раствора.
При положительном результате анализа по показателям рН, кратности и устойчивости в испытательной лаборатории выключали мешалку и осуществляли фасовку. При этом прекращали обогрев рубашки установки, открывали запорную арматуру, включали насос и открывали запорную арматуру на выпуске из установки. По окончании перекачки продукта, выключали насос и перекрывали запорную арматуру на технологических линиях.
Заявляемый пенообразующий состав подготавливался с различными заявленными количественными сочетаниями компонентов. Его конкретная реализация проиллюстрирована ниже на следующих примерах.
Пример 1.
В смесительную установку периодического действия, с водяным подогревом, последовательно загружали расчетное значение в масс %:
и включали нагрев рубашки смесительной установки, в диапазоне от 30 до 60°С, перемешивали до однородного состояния в течение 90 мин. Далее вводили расчетное значение в количестве масс %: натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции С9-С11 в количестве 70,0 и лимонной кислоты - 0,2.
Полученный раствор размешивали в течение 180 минут и отбирали пробу на анализ качественных показателей состава - кратности и устойчивости пены.
В испытательной лаборатории определяли рН пенообразователя, кратность пены и ее устойчивость в соответствии с указанным выше методом определения данных показателей согласно требованиям ГОСТ. Проводили анализ рабочего раствора на основе пенообразующего состава с указанными компонентами, по результатам которого установлено: рН - 7,0, кратность пены - 92, а устойчивость - 375 сек.
Пример 2.
Получали пенообразующий состав по методу и технологии, как в примере 1, с компонентами состава в количестве, масс.%:
Согласно проведенным анализам рабочего раствора на основе пенообразующего состава с указанными компонентами, его рН составил 7,1, кратность пены - 100, а устойчивость - 399 сек.
Пример 3.
Получали пенообразующий состав аналогично примеру 1, с компонентами состава в количестве, масс.%:
Согласно проведенным анализам рабочего раствора на основе пенообразующего состава с указанными компонентами, его рН составил 7,3, кратность пены - 98, а устойчивость - 418 сек.
Пример 4.
Получали пенообразующий состав по методу и технологии, указанной в примере 1, с компонентами состава в количестве, масс.%:
Согласно проведенным анализам рабочего раствора на основе пенообразующего состава его рН составил 6,8, кратность пены - 97, а устойчивость - 330 с.
Пример 5.
Получали пенообразующую композицию следующего состава согласно указанной технологии с компонентами в количестве, масс.%:
Согласно проведенным анализам рабочего раствора на основе пенообразующего состава его рН составил 7,2, кратность пены - 98, а устойчивость - 401 сек.
Пример 6.
Получали пенообразующий состав аналогично примеру 1, с компонентами состава в количестве, масс.%:
Согласно проведенным анализам рабочего раствора на основе пенообразующего состава его рН составил 7,7, кратность пены - 97, а устойчивость - 457 с.
Пример 7.
Получали пенообразующий состав по методу и технологии, указанной в примере 1, с компонентами состава в количестве масс.%:
Согласно проведенным анализам рабочего раствора на основе пенообразующего состава с указанными компонентами, его рН составил 8,3, кратность пены - 100, а устойчивость - 385 сек.
Пример 8.
Получали пенообразующий состав по методу и технологии, указанной в примере 1, с компонентами состава в количестве, масс.%:
Согласно проведенным анализам рабочего раствора на основе пенообразующего состава с указанными компонентами, его рН составил 6,5, кратность пены - 100, а устойчивость - 385 сек.
Пример 9.
Получали пенообразующую композицию следующего состава согласно указанной технологии с компонентами в количестве, масс.%:
Согласно проведенным анализам рабочего раствора на основе пенообразующего состава с указанными компонентами, его рН составил 7,1, кратность пены - 99, а устойчивость - 387 сек.
Пример 10.
Получали пенообразующую композицию следующего состава согласно указанной технологии с компонентами в количестве, масс.%:
Согласно проведенным анализам рН составил 7,0, кратность пены - 101, а устойчивость - 386 сек.
Пример 11.
Получали пенообразующую композицию следующего состава согласно указанной технологии с компонентами в количестве масс.%:
Согласно проведенным анализам рН составил 7,3, кратность пены - 100, а устойчивость - 385 сек.
Пример 12.
Получали пенообразующую композицию следующего состава согласно указанной технологии с компонентами в количестве, масс.%:
Согласно проведенным анализам, рН составил 7,2, кратность пены - 102, а устойчивость - 388 сек.
Пример 13.
Получали пенообразующую композицию следующего состава согласно указанной технологии с компонентами в количестве масс.%:
В испытательной лаборатории устанавливали показатели рН, кратность пены и ее устойчивость при разных температурах рабочего раствора. Для приготовления рабочего раствора использовалась питьевая и жесткая вода. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Пример 14.
Получали пенообразующую композицию следующего состава согласно указанной технологии с компонентами в количестве, масс.%:
В испытательной лаборатории устанавливали показатели рН, кратности пены и ее устойчивости при разных температурах рабочего раствора. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
В таблице 1 приведены показатели кратности и устойчивости пены различных составов заявляемого изобретения, приведенных в примерах 1-12, в сравнении с составом по прототипу, качественные показатели которого приведены в описании к патенту (выбрано среднее значение).
Результаты испытаний приведены в таблице 1:
Результаты испытаний, согласно заявляемых составов, приведенных в примерах 13 и 14 при приготовлении рабочих растворов, в которых использовалась питьевая и жесткая вода с различной температурой приведены в таблице 2.
Заявляемый пенообразующий состав для пожаротушения с высокой кратностью и устойчивостью пены может быть широко использован для тушения пожаров классов А и В, на транспорте, на предприятиях различных отраслей промышленности, наиболее оптимально в растворах с рабочей концентрацией 1%, на основе дистиллированной, питьевой, жесткой и морской воды.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯ | 2010 |
|
RU2418611C1 |
ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ | 2012 |
|
RU2491973C1 |
ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ | 2012 |
|
RU2510725C1 |
ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ | 2015 |
|
RU2582708C1 |
ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ | 2007 |
|
RU2345809C1 |
ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ПОРИЗАЦИИ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ | 2008 |
|
RU2400452C2 |
ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОБЕТОНА | 2006 |
|
RU2307807C1 |
ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ | 2010 |
|
RU2416448C1 |
ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ | 2014 |
|
RU2558604C1 |
ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ | 2004 |
|
RU2263526C1 |
Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к пенообразующим составам на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ), предназначенных для тушения пожаров классов А и В. Пенообразующий состав для пожаротушения включает, мас.%: натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С9-С11 - 70,0-80,0, натриевые соли альфа-олефинсульфоната CnH2nSO3Na, где n=14 - 5,0-15,0, полиэтиленгликоль - 5,0-18,0 и лимонную кислоту - 0,1-0,3. Состав может дополнительно включать карбамид и полимерный комплексообразователь на основе поликарбоновых кислот, их солей и эфиров, например Акремон АМК-10. Пенообразующий состав характеризуется высокой кратностью и устойчивостью пены, может быть широко использован для тушения пожаров классов А и В, на транспорте, на предприятиях различных отраслей промышленности, в растворах с рабочей концентрацией 1% на основе дистиллированной, питьевой, жесткой и морской воды. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 14 пр.
1. Пенообразующий состав для пожаротушения, включающий натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов и натриевые соли альфа-олефинсульфоната, отличающийся тем, что в него дополнительно введены полиэтиленгликоль и лимонная кислота, в качестве натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов он содержит натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С9-С11, а в качестве натриевой соли альфа-олефинсульфоната содержит альфа-олефинсульфонат натрия CnH2nSO3Na, где n=14, при следующем содержании компонентов, мас.%:
2. Пенообразующий состав для пожаротушения по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
3. Пенообразующий состав для пожаротушения по п. 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полимерный комплексообразователь на основе поликарбоновых кислот, их солей и эфиров при следующем соотношении компонентов, мас.%:
4. Пенообразующий состав для пожаротушения по п. 3, отличающийся тем, что в качестве полимерного комплексообразователя на основе поликарбоновых кислот, их солей и эфиров он содержит Акремон АМК-10.
ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯ | 2010 |
|
RU2418611C1 |
ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ | 2015 |
|
RU2582708C1 |
ПЕНООБРАЗУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ | 2012 |
|
RU2491973C1 |
KR 20080083908 A, 19.09.2008 | |||
US 5240639 A, 31.08.1993 | |||
Способ стереофотограмметрической съемки подвижного объекта | 1988 |
|
SU1539532A1 |
Авторы
Даты
2019-06-17—Публикация
2018-03-12—Подача