Новые классы эффективных гомогенных ингибиторов газофазного горения и развитие научных основ их использования

• Автор: Копылов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 252 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНГИБИТОРОВ ГОРЕНИЯ.

1.1. Основные направления поиска замены бромхладонам в пожаротушении и взрывопредупреждении
1.2. Основные факторы, ответственные за воспламенение и горение газовых систем при атмосферном давлении
1.3. Возможности математического моделирования подавления горения газов при помощи ингибиторов.

1.4. Цели и задачи работы

2. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА И

ВЫБОРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

2.1. Горючие газы и методы исследования

2.2. Установка ИСМ РАН.

2.3. Установка Вариант.
2.4. Установка Предел
2.5. Испытательный стенд ИАТ1.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРИИ ЦЕПНОТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА ПРИ АТМОСФЕРНОМ И БОЛЕЕ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ
3.1. Переход горения газов во взрывной режим.
3.2. Особенности горения не содержащих водорода газовых смесей в свете теории цепиотеплового взрыва
. Ингибируемость горения водорода.
3.4. Две критические концентрации ингибитора
3.5. Влияние поверхности реакционного сосуда на горение газов
4. ИНГИБИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ СПИРТОВ НА ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ
4.1. Сужение концентрационной области распространения пламени в водородовоздушной смеси в присутствии спиртов
4.2. Влияние спиртов на скорость распространения водородовоздушного пламени в трубе
4.3. Повышение минимальной энергии зажигания водородовоздушных
смесей под воздействием паров спиртов
4.4. Влияние добавок спиртов на интенсивность горения водородовоздушных смесей.
5. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК УГЛЕВОДОРОДОВ НА ГОРЕНИЕ СМЕСЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОВ С ВОЗДУХОМ
5.1. Ингибирование горения водорода в воздухе смесыо пропанбутанпропилен
5.2. Подавление горения оксида углерода
5.3. Ингибирование горения смеси СО и Ш
5.4. Смесь пропанУбутанпропилен как эффективный ингибитор окисления метана.
5.5. Особенности действия смеси пропанбутанпропилен на горение аммиака
5.6. Особенности действия ингибиторов на окисление ацетилена.
6. ИНГИБИРОВАНИЕ И ПРОМОТИРОВАНИЕ РЕАКЦИЙ ВЗРЫВНОГО РАСПАДА
6.1. Ингибирование взрывного распада ацетилсиовых углеводородов
6.2. Промотированнс распада ацетилена добавками кислородсодержащих
веществ.
6.3. Усиление ингибирования распада ацетилена пропаном
в присутствии молекулярного кислорода.
7. ЭФФЕКТ ИНДУЦИРОВАННОГО ОКИСЛЕНИЯ ХЛАДОНОВ И УПРАВЛЕНИЕ ИМ ПРИ ПОМОЩИ ИНГИБИТОРОВ
7.1. Химически индуцированное окисление хладонов при горении водородовоздушных и метановоздушных смесей
7.2. Управление эффектом индуцированного окисления хладонов при
помощи углеводородных ингибиторов.
8. НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ИНГИБИТОРОВ ГОРЕНИЯ ГАЗОВ
8.1. Создание новых средств взрывопредупреждения.
8.2. Создание негорючих хладагентов на основе пропана и изобутана.
. Управление характеристиками газовых топлив.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Помимо кислородной емкости, порядок эффективности остальных групп, представленных в органической молекуле ингибитора, следующий 1ВгС1 и 0НСМ. Этот подход не объясняет, каким образом можно сравнивать эффективность ингибирования горения газов при помощи, например, СН4 и СНз1. Согласно представленной концепции, признается ингибирующее действие на горение газов как полностью галогензамещенных углеводородов, так и незамещенных углеводородов и спиртов. Для незамещенных соединений наиболее важным свойством, определяющим их ингибирующую способность, является их кислородная емкость. Важным следствием концепции является также то, что существует возможность нахождения некоторого универсального ингибитора, который будет превосходить по эффективности все прочие ингибиторы по отношению к горению любой газовой системы. Предложенная концепция оценки эффективности ингибитора горения исходя из его кислородной емкости применена автором работы для описания действия бромхладонов, СгШСЖОг, СНз1, СгВД, С2Н5ВГ, триэтиламина, метанола, этанола, изопропанола, изооктана на горение богатых водородовоздушных смесей при начальном атмосферном давлении. Наиболее эффективными ингибиторами признаются бромхладоны. С4Н9ОН 2 4С0 5Н п9. Согласно предложенной концепции, бутанол должен быть наиболее эффективным ингибитором из рассмотренной группы, а 2пропенол наименее эффективным. Реально, однако, 2пропенол по отношению к горению богатых водородовоздушных смесей при начальном атмосферном давлении оказался не только более эффективным средством подавления горения, чем бутанол и изопропснол, но и более эффективным, чем бромхладон С2р4Вг2 см. Две описанные выше концепции совсем не затрагивали механизм реакции горения, которую предполагалось ингибировать, полагая процесс горения газов при атмосферном давлении тепловым. В работе сделана попытка описать подавляющее действие ингибиторов горения на основании рассмотрения особенностей их химического воздействия на процесс горения. Согласно , действие ингибиторов связано с гибелью активных центров каких именно, авторы не уточняют, считая, видимо, этот аспект неважным. При снижении концентрации активных центров до равновесной их гибель в реакции с ингибитором становится затруднительной, поскольку убыль активных центров компенсируется поступлением новых в результате термической диссоциации, поэтому окончательное прекращение горения, как правило, достигается при одновременном торможении реакции и охлаждении реагирующей горючей смеси. Тогда в целом о воздействии огнетушащих средств можно судить по изменению температуры в зоне реакции. При таком подходе логичным представляется отрицание ингибирующей активности, например, незамещенных углеводородов по отношению к горению газов что не соответствует экспериментальным фактам, см. А наиболее эффективными ингибиторами будут бромхладоны, т. Действие ингибитора описывается как повышение энергии активации бруттореакции горения. Существует некая критическая температура, при которой наблюдается тушение. В итоге получается критическое условие для тушения, записываемое в виде АЕЕоАЕЕ0кр, где Ео энергия активации бруттореакции в отсутствие ингибитора, АЕ повышение энергии активации бруттореакции за счет введения ингибитора. Реально описанный подход к оценке эффективности ингибиторов ничего не объясняет и предсказывать эффективность того или иного ингибитора на предложенной основе нельзя, т. АЕ можно получить только исходя из экспериментальных данных по влиянию ингибитора на процесс горения. Кроме того, величина АЕ зависит, по утверждению авторов, от концентрации ингибитора. В предлагается проводить выбор перспективных ингибиторов горения на основе анализа требований по огнетушащей эффективности, токсичности, времени жизни в атмосфере и озоноразрушающему потенциалу. Характерно, что химический механизм реакции горения совсем не привлекается к рассмотрению. Согласно такой концепции, идеальная замена хладонам должна содержать атом йода или брома для огнетушащей эффективности, ненасыщенные связи углеродуглерод, полярные заместители или атомы йода для уменьшения времени жизни в атмосфере. Ненасыщенная связь должна быть двойной.