Оценка показателей взрывопожароопасности горючих веществ

Оценка показателей взрывопожароопасности горючих веществ

ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ

Оглавление

1.1 Формирование исходных данных

.1.1 Газообразное вещество - метан

.1.1.а Коротко о веществе.

.1.1.г Средства тушения

.1.1.д Химические свойства и реакции

.1.1.е Получение и применение метана в промышленности

.1.2 Твердое вещество - торф

.1.2.a Коротко о веществе.

.1.2.б Виды торфа и состав

.1.2.в Области применения торфа

.1.2.г Торфяные технологии и продукция для экологии и охраны окружающей среды

.1.3 Жидкое вещество - нефть

.1.3.a Коротко о веществе.

.1.3.в Применение нефти

.1.3.г Исторические сведения о нефти

.1.3.д Развитие учения о нефти и нефтепереработке

.1 Теоретические данные

.1.1 Температура вспышки

.1.2 Температура воспламенения

.1.3 Температура самовоспламенения

.1.4 Концентрационные пределы распространения пламени

.1.5 Температурные пределы распространения пламени (воспламенения)

.1.6 Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора

.1.7 Минимальное взрывоопасное содержание кислорода

.1.8 Максимальное давление взрыва

.1 Методы расчета

.1.1 Метан

.1.1.а Концентрационные пределы распространения пламени:

.1.1.б Флегматизирующие концентрации инертных разбавителей:

.1.1.в Минимальное взрывоопасное содержание кислорода в паровоздушной смеси:

.1.1г Расчет температуры самовоспламенения химических соединений

.1.2 Нефть

.1.2а Температура самовоспламенения

.1.2б Методы расчета температуры вспышки индивидуальных жидкостей

.1.2.в Метод расчета температуры воспламенения жидкостей

.1.2.г Методы расчеты концентрационных пределов распространения пламени

.1.2.д Методы расчета температурных пределов распространения пламени

.1.2.е Флегматизирующие концентрации инертных разбавителей

.1.2ж Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК)

Заключение

Список литературы

1.1 Формирование исходных данных

·        Газообразное вещество - метан

·        Твердое вещество - Торф

·        Жидкое вещество - Нефть

1.1.1 Газообразное вещество - метан

.1.1.а Коротко о веществе

Мета́н - простейший углеводород, бесцветный газ без запаха, химическая формула - CH4. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 5% до 15%.

.1.1.б Физико-химические свойства

Бесцветный газ. Мол. масса 16,04; плотн. 0,7168 кг/м 3 при 0°С; т. кип. 161,58°С; lg p = 5,68923 - 380,224/(264,804 + t) при т-ре от -182 до -162°С; коэф. диф. газа в воздухе 0,196 см 2 /с; тепл. образов. -74,8 кДж/моль; тепл. cгop. -802 кДж/моль.

1.1.1.в Пожароопасные свойства

Горючий газ. Т. самовоспл. 535°С; конц. пределы распр. пл.: в воздухе 5,28-14,1% об., в кислороде 5,1-61% об., в гемиоксиде азо- та 4,3-22,9% об., в оксиде азота 8,6-21,7% об., в хлоре 5,6-70% об.; макс. давл. взрыва 706 кПа; макс. скорость нарастания давл. 18 МПа/с; норм. скорость распр. пл. 0,338 м/с; миним. энергия зажигания 0,28 мДж в воздухе и 0,0027 мДж в кислороде; миним. флегм. конц. разбавителя, % об.: N 37, Н 2 О 29, СО 2 24, Аr 51, Н 2 39, CCl 4 13; МВСК 11% об.

.1.1.г Средства тушения

Инертные газы.

.1.1.д Химические свойства и реакции

Метан-первый член гомологичного ряда насыщенных углеводородов, наиболее устойчив к химическим воздействиям. Подобно другим алканам вступает в реакции радикального замещения (галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления, нитрования и др.), но обладает меньшей реакционной способностью. Специфична для метана реакция с парами воды, которая протекает на Ni/Al2O3 при 800-900 °С или без катализатора при 1400-1600 °С; образующийся синтез-газ м. б. использован для синтеза метанола, углеводородов, уксусной кислоты, ацетальдегида и др. продуктов. Некоторые характерные для метана реакции приведены на схеме:

метан взрыв распространение пламя

Разрабатываются реакции окислительной дегидроизомеризации метана в этилен и др. углеводороды, а также прямого окисления метана в метанол и формальдегид на оксидных катализаторах,

Метан- основной компонент природного и рудничного газов (до 98%), образуется также в результате анаэробного (метанового) брожения целлюлозы (болотный газ, биогаз). М. составляет основу атмосферы ряда планет - Сатурна, Юпитера и его спутника Титана.

.1.1.е Получение и применение метана в промышленности

В промышленности метан выделяют из природного или крекинг-газа низкотемпературной дистилляцией или адсорбцией на цеолитах. М.б. получен также гидрированием СО и СО2 на катализаторе при 200-300 °С. В лаб. условиях получают сплавлением ацетата Na с NaOH, гидролизом карбида Аl или разложением метилмагнийгалогенидов.

В составе природного коксового и биогазов метан используют в качестве топлива. В промышленности его применяют для получения синтез-газа, водорода, ацетилена, техн. углерода, HCN, метил- и метиленхлоридов, СНСl3, ССl4, CH3NO2, фреонов.

С воздухом М. образует взрывоопасные смеси, что является основной причиной взрывов на угольных шахтах. Т всп. -187,9 °С, Т. самовоспл. 537,8 °С, КПВ 5-15%. Метан нетоксичен, ПДК 300 мг/м3

1.1.2 Твердое вещество - торф

.1.2.a Коротко о веществе

Торф (нем. <#"788013.files/image004.gif">= 100 / (1+0,0246 * (-74.8) + (9,134 + 2,612*4) = 100 / 18.74192 = 5.335669076 %

= 100 / 1,39*4 = 100 / 5.56 = 17.9856 %

.1.1.б Флегматизирующие концентрации инертных разбавителей

νф = (8,097 mC + 65,57l mH + 69,079 mO - l7,469 mN + ΔHo1) / (H‘ф - Hoф) = (8,097*1 + 65,571*4 - 74.8) / 34,9 = 195,581 / 34,9 = 5, 604 %

φгф = 100 / [1 + 2,42 (mC + 0,5 mH - mO) + νф ] = 100 / 1 + 2.42 (1 + 0,5*4 - 0) + 5,604 = 100 / 13.864 = 7.2129 %

φфс = φгф νф = 5,604% * 7.2129% = 40.422123485% ~

φф = 100 φфс / (100 - φгф ) = 100 * 40.42 / 100 - 7.21 = 43.56%

.1.1г Расчет температуры самовоспламенения химических соединений

lэ = 0

j = m Cj + ∑lэ = m Cj + ∑( α + bmC) / r = 1 + (8 + -0.2 )/1 = 3.9

ny = 0,5m (m - 1) = 0,5*3(3-1) = 3

lср = (1/ny) = 1/3*3.9= ≤5, значит находим температуру самовоспламенения по формуле:

 = 300 + 116*(5- 11)^1/2= 557 ±25°С

3.1.2 Нефть

.1.2а Температура самовоспламенения

lэ = 2,5

j = m Cj + ∑lэ = 10,5 (т.к. m Cj = 8 )

ny = 0,5m (m - 1) = 0,5* 2 ( 2 - 1 ) = 1

lср = (1/ny) = 10,5 +++ , значит находим температуру самовоспламенения по формуле:

= 300 - 38 * (10,5 - 5)^1/2 = 300 - 38*(5,5)^1/2 = 210.882 и менее, так как в расчёт бралась «урезанная формула» нефти, на примере Ухтинской нефти:

3.1.2б Методы расчета температуры вспышки индивидуальных жидкостей

В закрытом тигле

= (-73,14) + 0,659*(30) - 2.03*1 + 1,105*8 + 1,72*4 = 19.77 - 2.03 + 8.84 + 6.88 -73,14 = -39.68°С ± 13 °С.

В открытом тигле

= (-73) + 0,409*(30) - 14,86*1 + 3.63*4 - 4.18*4 = -77.79 °С ± 10 °С.

3.1.2.в Метод расчета температуры воспламенения жидкостей

= -47,78 + 0,882*30 - 2,118 + 0.027*8 - 8.890*4 = -58.782± 5 °С (здесь стоит прибавить множество различных связей С-С и О-Н которые могут возникать в разных составах нефти, а так же различные другие примеси).

3.1.2.г Методы расчеты концентрационных пределов распространения пламени

 = 100 / ( 1 + 0.0246*318.25 + 9.134*8 + 2.612 - 0.494) = 100/84.018 = 1.19%

Верхний предел

= 100 / 0.84*3 + 0,24*4 - 1,17 = 100 / 2.31 = 43.29%

3.1.2.д Методы расчета температурных пределов распространения пламени

Нижний предел

= -62.46 + 0.655*30 - 0.009 - 0.909*4 - 2.66*3 +6.53 = -47.905± 9 °С.

Верхний предел

=-41.43 + 0.723*30 + 0.57 - 1.158*4 - 4.64*3 + 6.152 = -31.57

3.1.2.е Флегматизирующие концентрации инертных разбавителей

νф = (8,097 mC + 65,57l mH + 69,079 mO - l7,469 mN + ΔHo1) / (H‘ф - Hoф) = 8,097*8 + 67,571- 318,25) / 34,9 = 11.57%

φгф = 100 / [1 + 2,42 (mC + 0,5 mH - mO) + νф ] = 100 / [1+ 2,42(8 + 0,5) + 11.57 = 100 / 33.14 = 3 % ~

φфс = φгф νф = 34.5%

φф = 100 φфс / (100 - φгф ) = 100 * 34.5 / 100 - 3 = 35.56%

3.1.2ж Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК)

МВСК = (100 - φфс - φгф ) 0,20642 =(100 - 34.5 - 3) 0,20642 = 12.5% ± 10 %.

Заключение

Приведём полученные и табличные данные в таблице:

Список литературы

·        Акатьев В.А. Основы взрывопожаробезопасности. / Учебное пособие. - М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2004. - 384 с.

·        Основы практической теории горения. / Под ред. Померанцева В.В. Л.: Энергия, 1973.

·        Поздняков 3. Г., Росси Б. Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. - М.: Недра. 1977. - 247 с.

·        Справочник. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: в 2 книгах / Под ред. А. Н. Баратова. - М.: Химия, 1990. - кн. 1 - 496 с., кн. 2 - 384 с.

·        ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», 21.07.97 г. № 116-фз.

·        ГОСТ 12. 1. 044 - 89. Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. 2001. - 99 с.

·        ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.

·        ГОСТ 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

·        Корольченко Пожаровзрывопасность веществ и материалов и средства их тушения (часть 1)

·        Корольченко Пожаровзрывопасность веществ и материалов и средства их тушения (часть 2)

·        Безуглов ПТ Справочная таблица огнеопасных веществ

·        Корольченко А. Я. Процессы горения и взрыва. - М.: Пожнаука, 2007. - 266 с.