Файл: Осипов, С. Н. Взрывчатые свойства и нейтрализация паро-газо-пылевых смесей.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 66
Скачиваний: 0
се йода в С2Н5В 1- увеличило взрывопредотвращающую концентрацию смеси по сравнению с чистым бромэтилом. Кроме того, при определенном содержании йода смесь бромэтил-йод расширила нижний предел воспла менения метана, в этом, возможно, проявляется двой ственный характер обоих входящих в смесь компонен тов. Йод в зависимости от концентрации может прояв лять либо ингибирующие, либо каталитические свой ства при окислении метана [66].
Смеси бромистого метилена с йодом были испыта ны с четырьмя различными концентрациями йода, при этом определялось количество смеси, предотвращаю щее взрыв 8 %-ного метана. Оказалось, что оптималь
ным |
является |
раствор, |
содержащий 0,4% |
по |
массе |
йода, |
при этом |
концентрация флегматизатора |
в пике |
||
воспламенения |
снизилась с 2,5 до 1,9% по |
объему. |
|||
Смеси, содержащие 0,8 |
и 0,16% по массе йода, |
также |
|||
оказались более эффективными, чем чистый броми стый метилен. Однако смесь, содержащая 1,6% по мас се йода, проявила каталитические свойства, взрыво предотвращающая концентрация ее выше, чем чисто го йода и всех остальных испытанных смесей бромистого метилена с йодом.
Испытание смесей бромистого метилена и броми стого этила с йодом еще раз подтвердило, что галондоуглеводороды, содержащие водород, не являются эф фективными флегматизаторами, так как они способны в определенных условиях проявлять каталитические свойства.
Первая серия экспериментов по определению эф фективности смеси, состоящей из CCI4 и J 2, показала, что такая смесь в 2,5 раза эффективнее четыреххлори стого углерода, а взрывопредотвращающая концент рация в пике воспламенения снизилась с 12,5 до 5% по объему. Однако воспроизводимость в последующих экспериментах отсутствовала, невозможно было пред отвратить взрыв 8 %-ного метана 5 и 8 %-ной смесыо,
(> + '/о Г,-2780 |
N9 |
состоящей из 98,8% СС14 и 1,2% J 2. В связи с этим смесь четыреххлористого углерода с йодом не может быть использована в качестве взрывопредотвращаю щего состава.
Определение взрывопредотвращающей эффектив ности смеси галоидоуглеводорода и йода при раздель ной подаче компонентов. Концентрация йода, которая может находиться в газовой фазе в условиях испыта ния, составляет 4 - 10- 2 % по объему, т. е. в 10 раз боль ше необходимого содержания его в пике воспламене ния. Получить в газовой фазе из смеси с C2F4Br2 боль шую концентрацию йода без увеличения расхода флегматнзатора или изменения условий подачи его не возможно, так как для испытаний применялась смесь, состоящая из насыщенного раствора йода в фрео не-114В2. С целью увеличения эффективности фреона114В2 путем создания в газовой фазе более высокой концентрации йода испытывалась смесь, состоящая из фреона-114В2 и йода, при раздельной подаче компо нентов с сохранением постоянной концентрации йода, равной 4 - 10~ 2 %, и определении необходимой концент рации фреона-114В2. Результаты испытаний приведе ны в табл. 18.
При определении взрывопредотвращающей эффек тивности йода было найдено, что при температуре 85— 95° С в газовой фазе остается около 9,2% йода от количества испаренного, остальное оседает на поверх ности камеры. Это явилось основанием для предполо жения, что не весь йод, поступающий в раствор сов местно с галоидоуглеводородом, переходит в газовую фазу и оказывает ингибирующее действие. Определе ние последнего производилось при раздельной подаче компонентов взрывопредотвращающей смеси. С этой целью испытывались смеси, состоящие из фреона114В2 или СС14 и йода, в которых производилось определение взрывопредотвращающей концентрации компонентов смеси с сохранением соотношения между
150
ними: 99,8% фреона-114В2 |
и 0,2% J 2, 98,8% ССЦ И |
1 .2 % J 2 (проценты по массе), |
а также количества йода, |
оказывающего ингибирующее действие при сохранении концентрации фреона-114В2, равной содержанию его
Таблица IS
Результаты испытаний йодных смесей флегматизаторов при раздельной подаче компонентов
Состав газов испытанной взрывобезопасной смеси, % по объему
|
|
|
Галондо- |
|
о , |
N, |
СИ, |
углеводо- |
Йод |
|
|
|
род |
|
Угол наклон
|
Флегматизатор: |
99,96% |
C2F4Вг2+ 0,04% J 2 |
|
19,2 |
72,5 |
8,0 |
0,3 |
4-10“ 2 |
19,4 |
73,1 |
7,0 |
0,5 |
4 -10 2 |
19,5 |
73,4 |
6,5 |
0,6 |
4 - 10-2 |
19,65 |
74,00 |
5,75 |
0,6 |
4-10“ 2 |
19,85 |
74,8 |
5,0 |
0,35 |
4 - m -2 |
|
Флегматизатор: |
99,8% |
С,I-4Br2 + 0,2% h |
|
19,8 |
74,8 |
5,0 |
0,4 |
0 ,9 - 10~3 |
19,6 |
73,85 |
- 5,75 |
0,8 |
1,7-Ю - 3 |
19,4 |
73,4 |
6,5 |
0,7 |
1,5-Ю- 3 |
19,2 |
72,3 |
8,0 |
0,5 |
1 . 1 4 0 ' 3 |
|
Флегматизатор: 98,8% CCU+1,2% J 2 |
|||
19,2 |
72,3 |
6,5 |
2,0 |
1,7-Ю - " |
18,7 |
70,8 |
8,0 |
2,5 |
2, М О -2 |
18,7 |
70,8 |
9,5 |
1,0 |
0 ,8 - 10-2 |
в пике воспламенения. Все испытания с раздельной по дачей компонентов проводились в камерах диаметром 197 мм, длиной 500 мм при обычных условиях.
Как показали испытания, взрывопредотвращающая эффективность смесей значительно выше при раздель-
6 + '/ !* |
151 |
нон подаче компонентов. Концентрация фреона-114В2 в пике воспламенения меньше в 2,3—3 раза (в зави симости от количества испаренного йода), четырех хлористого углерода — в 2 раза. Повышение взрыво предотвращающей эффективности может быть объяс нено повышением ингибирующего воздействия йода вследствие увеличения его концентрации в газовой фа зе при испарении на спирали. Однако в случае приме нения фреона-114В2 происходит смещение пика вос пламенения в направлении нижнего предела до 5,75— 6,5% содержания метана в смеси. Вероятно, это связа но с увеличением ингибирующего воздействия йода, так как при предотвращении взрыва метано-воздуш ных смесей йодом максимальное количество его необ ходимо для предотвращения взрыва при содержании 6,5% метана. Угол наклона касательной к переднему фронту кривой необходимого нарастания концентрации флегматнзатора, свидетельствующий о наибольшем ингибирующем эффекте, у смеси с сохранением посто янной подачи йода, равной 4 - 1 0 ^2%, составляет около 2Г. Следовательно, при изменении способа подачи сме си эффективность ее может быть повышена.
При постоянной концентрации фреона-114В2, рав ной 1 ,8 %, определялась концентрация йода, добавля емого к фреону с целью создания взрывопредотвраща ющей смеси. Эксперименты проводились по методике испытания флегматизаторов при раздельной подаче компонентов смеси. Состав смеси был следующий, %
по объему: 0 2 — 18,9; N2— 17,3; СН4— 8,0; фреон114В2— 1,8; йод — 0,8-10-3.
Эти испытания показали, что при подаче раствора йода совместно с фреоном-114В2 только около 20% поданного количества оказывает флегматизирующее действие. Неполное использование йода создает боль шой запас прочности взрывопредотвращающей смеси.
Как видно из результатов экспериментов, смесям C2F4Br-f J 2 и CC1„ + J 2 присуще явление синергизма.
Это хорошо видно из рис. 63, на котором по горизонта ли отложены концентрации C2F4Br2 и ССЦ, а по верти кали — концентрации J 2, необходимые для нейтрали зации взрывчатых свойств метано-воздушных смесей.
Рис. 63. График, отражающий флегматнзирующую эффективность смесей йода с фрсоном-114В2 и четыреххлорнстым углеродом:
/ _ |
С ^ В г г при |
раздельной |
подаче; 2— |
|
то же, |
при совместной подаче; |
3— J 2+ |
ССЦ |
|
при совместной |
подаче; — пары |
йода. |
||
Раздельная подача компонентов дает значительно большой эффект и соответствует расчетному значению эффективности смеси C2F4Br2+ J 2 при условии присут ствия парообразного йода.
Проведенные исследования позволяют сделать сле дующие выводы. Введение йода в галоидоуглеводороды, не содержащие в молекуле водород, повышает их взрывопредотвращающую эффективность. Наиболее эффективной из исследованных является смесь, состоя щая из 99,8% фреона-114В2 и 0,2% по массе йода. Минимальная концентрация, предотвращающая взрыв метано-воздушных смесей, равна 1 ,8 % по объему йода в растворе фреона-114В2. Взрывопредотвращающая эффективность смеси фреон-114В2 + йод может быть повышена при раздельном способе подачи компо нентов.
§ 5. НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ СВОЙСТВ МЕТАНА СМЕСЯМИ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ
С ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩИМИ УГЛЕВОДОРОДАМИ
Испытания ряда наиболее перспективных для пред отвращения взрывов метана галогенсодержащих угле водородов, в состав молекул которых входит бром, фтор н хлор, показали, что эффективность их возрас тает в следующем порядке: CF2C12 (фреон-12); CC1F3
(фреон-13); C2F4Br2 (фреон-114В2); C2F4Br2+ J 2 (смесь фреона-114В2 с йодом).
Из всех серийно выпускаемых промышленностью флегматизаторов только фреон-114В2 в значительной мере удовлетворяет предъявляемым к флегматизаторам требованиям; у него низкая взрывопредотвращаю щая концентрация (2,7% в пике воспламенения); пик воспламенения наиболее удален от нижнего предела и приходится на 8 % метана; ярко выражена огнету шащая способность; сравнительно малая токсичность до вступления в реакцию флегматизации при высоких температурах.
Еще более эффективной оказалась смесь фреона114В2 с йодом. При том же положении пика воспламе нения (8 %) взрывопредотвращающая концентрация этой смеси составляет всего 1,8%. Поэтому были про ведены испытания смесей инертных газов с указан ными флегматизаторами.
Испытания взрывопредотвращающей смеси угле кислого газа с фреоном-114В2 проводились в стеклян ной взрывной камере диаметром 170 мм и длиной 500 мм [54]. Испытуемая смесь приготовлялась мето дом парциальных давлений и после перемешивания подвергалась воздействию теплового источника вос пламенения в течение 70 с.
Для определения оптимального расхода компонен тов смеси в каждом цикле испытаний за постоянную
величину принималась конкретная для каждого случая концентрация углекислого газа и определялась необ ходимая для предотвращения взрыва концентрация фреона-114В2. Таких циклов было четыре: 15, 10, 5 и 2 % углекислого газа с переменной концентрацией фреона-114В2 (рис. 64).
Рис. 64. Графики взрывопредотпращающнх концентрации смесей углекислого газа и фреона-114B2 (а) н взрывобез опасного содержания кислорода (б) для предотвращения взрыва метана:
/ — фреон-1 ИВ2; 2 — 2% (СО: + |
фреон-11-1В2); |
3 — 5% (СОз+фре- |
||
ОН-114В2); |
4— 10% (СОз+фреон-1 |
НВ2); |
J — 10% |
1СО-+ (фреон-1 U B2+ |
|
+ J;)J: 5 - 1 5 % |
(СОИ- фреон-114B2); 7 - СО:. |
||
Расчет |
подачи метана и углекислого газа велся |
|||
прн 1 0 0 % |
содержания исходных компонентов, поэтому |
|||
вводились |
поправочные коэффициенты: 1,08 для метана |
|||
и1,03 для углекислого газа. Концентрация кислорода
иазота в испытуемых смесях определялась по форму лам, учитывающим примеси в исходных продуктах: