Способ предотвращения самовоспламенения горючих газопаровоздушных смесей Советский патент 1987 года по МПК A62C3/04 

Изобретение относится к противопо- Жс,)ной технике и безопасности и может Сыть использовано для обеспечения пожа- ровзрывобезопасноститехнологических

процессов производства, в которых используются горючие газы и жидкости, нагретые ,40 температуры, близкой к их температуре самовоспламенения.

Цель изобретения - обеспечение пожа- ровзрывобезопасносного 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 независимыми нагревателями: (не показаны) верхним, средним и нижним, мощностью 300, 1200, и 300 Вт соответственно.

Внутри печи стационарно установлен металлический стакан 2, служапхий для равномерного распределения температурного поля по ипутрепнему 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 хромелькопеле- выми 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 однополупе- риодного выпрямителя и Т-образного РС- фильтра. Напряжение контролировалось киловольтметром 7. Термопары 5 через пере- ключатель 8 подключеЕ1ы к потенциометру 9. Электрическое поле внутри реакционного объема колбы создавалось между вводимым в нее электродом и заземленным металлическим стаканом. В качестве исследуемых BeniecTB были применены пентан - предельный углеводород; бензин БР-2, бензин А-74, керосин осветительный, этиловый спирт - представитель алифатических спиртов, этиленгликоль - представитель двухатомных спиртов; петролейный эфир - пред- ставитель 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 СТif, ). то она использована как критерий действия электрического поля на процесс самовоспламенения.

Явление самовоспламенения является сложным физико-химическим процессом и зависит от больщого числа как известных.

так и не поддающихся оценке случайных факторов. Существование этих случайных факторов приводит к тому, что Тов 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 Toe вероятность вспыщки паров значительно отличается от единицы (Ров 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.

За TOB без поля (на фиг. 2 и в дальнейшем обозначена как ТС) принималась на- именьщая температура самовоспламенения паров фиксированного количества вводимой пробы, при которой вероятность вспыщки была бы равна единице (10 вспыщек из 10 испытаний), т.е. такая температура, при которой фактор теплового поля являлся решающим (точка В на фиг. 2).

За Тсв с полем (на фиг. 2 и в дальнейшем - ТСП) принималось среднее арифметическое двух температур, при одной из которых ни в одном из 10 испытаний вспыщек 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 (дТ) между ТСП и ТС принималась за критерий оценки действия электрического поля на самовоспламенение.

Порядок проведения эксперимента. Предварительно для каждого из исследуемых вещ,еств 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

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

чена как UXWH, а величина напряжения, соответствующая теп, обозначена как Умакс. Особо следует отметить, что суш,ествует 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 веш,еств- В ходе последуюш,их эксполе не переставало действовать на процессЮ периментов обнаружено влияние электрисамовоспламенения, т.е. до тех пор, покаческого поля на процесс самовоспламенения

рост температуры компенсировался увели-исследуемых вешеств, выражаюш,ееся в росчением напряж ёния. При этом величинате их температуры самовоспламенения (см.

напряжения, соответствующая ТС, обозна-таблицу).

Бензин БР-2

571 593 2,9 618 6,0

Бензин

А-74573 601 2,8 628 5,5

519

677

653

533

5363,5

6913,8

6993,6

5533,4

Дизельное

топливо 520 538 3,0 573 6,5 3553

Примечание.

чена как UXWH, а величина напряжения, соответствующая теп, обозначена как Умакс. Особо следует отметить, что суш,ествует 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 веш,еств- В ходе последуюш,их экс периментов обнаружено влияние электри25

47

27

55

6,0

6,8

6,3

6,2

59 18

22 24

76 32

68 44

Aj Т - разность температур между теп и ТС; Л т - разность температур между теп и СТС; и - напряжение подаваемое на электрод.

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 (дТ ) не произойдет.

Как следует из табличных данных, интервал подаваемого на электрод потенциала между максимальными значениями UMHH и и атедля различных веществ, является гарантированным, т.е. обеспечивающим 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 затраги- вая основной химической реакции окисления.

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 температурах, 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.

Формула изобретения

Способ предотвращения самовоспламенения горючих газопаровоздущных смесей, отличающийся тем, что, с целью обеспечения пожаровзрывобезопасного протекания технологического процесса, взрывоопасную газопаровоздушную смесь подвергают обработке электрическим полем путем введения в нее электрода, на который подают положительный потенциал от 3,8 до 6,8 кВ.

ХХ

СТС

cpuffj

ТСП

ев

Составитель Н. Голодобин

Редактор М. Товтин Техред И. ВересКорректор В. Бутяга

Заказ 7310/2Тираж 430Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раупдская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано для обеспечения пожаровзрывобезо- пасности 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. N3 00 Ю 00 4 СО