Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

IMPROVEMENT OF FIRE EXTINGUISHING IN CASE OF A SPILL VOLATILE LIQUIDS

Shikhamadov S.M. 1 Adamyan V.L. 1
1 Don State Technical University
In article questions of improvement of suppression of the fires at a spill of flammable liquids in production rooms at depressurization of processing equipment are considered. Corrosion which can be the cause of depressurization of devices is the frequent reasons of damage of processing equipment. In article the scheme of possible scenarios of development of emergencies is provided in the shop of receiving the easily evaporating liquid with the indication of the main reasons for their emergence. Methods of synthesis of the nonionic and anion surfactants making a basis of foams for suppression of the fires are given also possible mutual dissolution of the burning substance and water solution of foaming agent of which foam consists is shown. Besides, one of the effective fire extinguishing gas mixes consisting of 70% of bromic ethyl and 30% of carbonic acid on toxicity belongs to narcotic substances which effect is shown at concentration higher than 7% (on volume). In this regard LVZh flood fire extinguishing in rooms is offered by the inert gas lowering concentration of oxygen indoors to 15-17%. Also in article use of inert gas by his sublayer giving in the burning device is offered. At the same time небходимо to consider physical and chemical properties of the burning substance.
fire
foam
powders
sub-layer extinguishing
flammable liquids
inert gas
helium

Для хранения легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) самыми популярными считаются резервуары. Как правило, последние, в силу своих габаритов, размещаются в поднебесье. Однако, при проведении технологических процессов, особенно при пилотных исследованиях, во многих производствах промежуточные емкости могут располагаться в помещении. При этом аппараты постоянно или временно сообщаются с внешней средой через открытые люки, дыхательные линии, предохранительные клапаны или имеющие открытые поверхности испарения.

Наибольшую пожарную опасность для производства продуктов нефтехимии собой нарушения режима работы технологического оборудования и связанные с ними повреждения и аварии, при которых за короткий промежуток времени может образоваться горючая концентрация не только внутри аппаратов, но и снаружи вследствие выхода значительного количества ЛВЖ. Для предотвращения образования паро- воздушно- газовой смеси необходимо:

- обеспечить полную герметизацию аппаратов, в которых хранится горючее вещество;

- поддерживать давление в аппаратах, равное проектному [1].

Горючая среда образуется в результате образования трещин, свищей, сквозных отверстий в емкостях, контактных аппаратах смесителях, теплообменниках. Количество паров жидкости, которое выходит из "дышащего" аппарата в атмосферное пространство, определяется по формуле

где - количество выходящих из резервуара паров нефтепродукта за один цикл "дыхания", кг/цикл;

- объем газового пространства соответственно в начале и конце "дыхания", м3;

- атмосферное давление соответственно в начале и конце "дыхания", Па;

- концентрация насыщенных паров жидкости соответственно при температурах , об. доли;

- средняя концентрация насыщенного пара в резервуаре, об.доли:

- молекулярная масса жидкости, кг/кмоль;

Одной из частых причин повреждения технологического оборудования является коррозия, которая может быть причиной его разгерметизации. Схема возможных сценариев развития аварийных ситуаций в цехе получения легкоиспаряющейся ЛВЖ с указанием основных причин их возникновения показана на рисунке 1.

Ликвидация пожаров легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) осуществляется применением пенных стволов.

Пена на основе углеводородных ПАВ довольно быстро разрушается при контакте с поверхностью жидких углеводородов и при тепловом воздействии факела пламени [4]. Огнетушащая эффективность пены зависит от ее кратности и размера пузырьков. Наиболее эффективной на практике для поверхностного тушения является пена кратностью 100 и с размером пузырьков, по возможности, менее 1 мм. Чем меньше размер пузырька, тем выше эффективность, но для высокой кратности, например 150, эффективность существенно снижается из-за уноса пены из зоны пожара восходящими конвективными потоками и ветром.

Рисунок 1. Схема возможных сценариев развития аварийных ситуаций в цехе получения легкоиспаряющейся жидкости с указанием основных причин их возникновения

ПАВы подразделяются на классы: неионогенные и анионные [1,2.4].

К неионогенным ПАВам относятся этоксилаты, пропоксилаты и бутоксилаты, синтезированные на основе взаимодействия высших жирных спиртов с оксидом этилена, оксидом пропилена и оксидом бутилена, соответственно:

Реакции протекают в присутствии щёлочи при температуре до 160°С и давлении до 0,55МПа. Обычно используют C9—C15 спирты в сочетании с 6—7 молями эпоксидных соединений (оксидов этилена, пропилена или бутилена).

К неионогенным ПАВам относятся также алкилгликозиды, синтезируемые из высших спиртов и глюкозы:

К анионным ПАВам относятся карбоксиэтоксилаты, фосфаты и полифосфаты, сульфосукцинаты, алкилсульфаты и алкилэфиросульфаты [2].

Карбоксиэтоксилаты получают синтезом этоксилата с хлоруксусной кислотой.

Реакция протекает в присутствии щёлочи, кислота выделяется подкислением водного раствора и отделением водно-солевой фазы.

Фосфаты и полифосфаты получают добавлением порошкообразного оксида фосфора к безводным спиртам в безводной среде при 50—70 °С и интенсивном перемешивании:

Сульфосукцинаты получают этерификацией спиртов малиновым ангидридом при температуре до 100 °С и дальнейшим присоединением к эфиру сульфита натрия при нагревании:

Алкилсульфаты являются продуктом прямого сульфирования спиртов при последующей нейтрализации раствора щелочью.

Добавление в состав пенообразователя для тушения пожаров фторсинтетических ПАВ существенно увеличивает стойкость пены в зоне пожара. Однако стойкость пены не имеет никакого отношения к огнетушащей эффективности пены,

Помимо указанных веществ в состав пенообразователя могут входить, например, полисахариды. При тушении пеной водорастворимых (полярных) жидкостей, таких как спирты, эфиры, кислоты, ацетон , циановодорода и т.п. происходит взаимное растворение горящего вещества и водного раствора пенообразователя из которого состоит пена. Чтобы продлить «жизнь» пенного объема в зоне пожара в состав пенообразователя добавляются указанные вещества, которые полимеризуются и создают дополнительный каркас в пене.

Еще одна проблема – хранение пенообразователя в условиях низких температур – решается добавлением в состав пенообразователя этиленгликоля. Растворение всех без исключения компонентов пенообразователя в этом веществе позволяет сохранить их в «жидком» состоянии даже при температурах минус 45°С или минус 60°С. Качество пенообразователя, т.е. его огнетушащая эффективность существенно снижается, но, как утверждают некоторые специалисты, «находится в пределах требований ГОСТ Р».

В связи с вышеописанным я предлагаю тушение пожара разлива ЛВЖ в помещениях инертным газом.

Установки тушения пожаров газовыми составами предназначены для тушения и локализации пожаров в тех случаях, когда применение других средств тушения не дает требуемого эффекта или ограничено какими-либо условиями [5]. В качестве средств тушения в этих установках используют двуокись, углерода, инертные газы  (азот, аргон, гелий и др.) и легкоиспаряющиеся составы 3,5; 3,5в; Ж-Б (жидкостные — бромэтановые) и хладоны [3].

Огнегасительный состав «3,5», состоящий из 70% бромистого этила и 30% углекислоты (по массе), предназначен для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в помещениях и закрытых емкостях, а также разлитых на открытых площад­ках.

Из 1 кг состава «3,5» образуется 153 л углекислого газа (51,5%' объемных) и 144 л паров бромистого этила (48,5% объемных). Огнетушащая концентрация состава «3,5» в воздухе должна быть не более 7—8%, так как по токсичности относится к наркотическим веществам, действие которых проявляется при концентрациях выше 7% (по объему).

Все вышеописанное говорит в пользу использования в качестве огнетушащего вещества в закрытых помещениях инертные газы. При этом необходимо рассчитать объем инертного газа таким образом, чтобы концентрация кислорода в помещении понизилась до 15-17%.

Для тушения пожара в закрытых емкостях можно предложить подслойную подачу инертного газа. При этом необходимо учитывать плотность и вязкость ЛВЖ и тушащего газа. Так, например, для тушения ацетона возможно применить азот, для циановодорода можно предложить только гелий.