автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Фототепловое воспламенение хлорсодержащих горючих смесей и исследование возможности его предотвращения

Министерство внутренних дел РФ ВЫСШАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ШКОЛА МВД РФ

На правах рукописи

БЕЛИКОВ АНАТОЛИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ

■ХОТОТЕПЛОВОЕ ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ХЛОРСОДЕРЖАИЩ ГОРЮЧИХ СМЕСЕЙ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

Специальность 05.26.01. "Охрана труда и пожарная

безопасность".

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

Работа выполнена на кафедре процессов горения Высшей инженерной пожарно-технической школы МВД РФ.

Научные руководители - кандидат химических наук,

доцент Бегишев И. Р. - доктор технических наук, профессор Поляков Ю, А.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Баратов А. Н. - кандидат технических наук, доцент Евтеев А. М.

Ведущая организация - ШО "ГИПХ"

____. ета

Д 0152.03.01 в Высшей инженерной пожарно-технической школг МВД РФ по адресу: 129366, Москва, ул. Б. Галушкина, д. Л, аул. 503.

г диссертацией можно познакомиться в библиотеке

ВИП'ГШ МВД РФ.

'Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим Вас направлять в ВШТГШ МВД РФ по указанному адресу.

Телефон для справок 283-19-05.

Ученный секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Т. Г. Меркушкина

года в

разослан

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса является создание современных технологий. В настоящее время в химической промышленности разрабатывается ряд новых технологий прямого хлорирования, в которых для инициирования реакции применяют ультрафиолетовый свет. Одним из таких процессов является фотохлорирование 1,1-дифторэтана, направленное на получение озонобезопасного хладона-142 (1,1,1-хлордифторэтана). Опыт показывает, что при инициировании химического процесса излучением, его пожа-ровзрывооласность может существенно возрастать. Поэтому для обеспечения пожаровзрывобезопасности фотохимических процессов необходимо учитывать особенности воздействия света на реагирующие системы.

В настоящее время отсутствуют результаты экспериментальных и теоретических исследований фототеплового воспламенения хлорсодержащих горючих смесей и влияние на него различных физико-химических факторов, позволяющих разработать научно обоснованные методы и системы пожа-ровзрывозащиты технологического оборудования фотохлорирования.

Цель исследования. Основной целью работы является исследование фототеплового воспламенения хлорсодержа-щих горючих смесей и влияния на него различных физико-химических факторов: интенсивности света, начальной температуры, давления, геометрии реакционного сосуда и соотношения реагентов.

Исследование возможности ингибирования и флегма-тизации фототеплового воспламенения, а также возможности предотвращения фототеплового воспламенения путем прекращения инициирования реакции в начальный момент разви-

тия взрывного процесса.

Научная новизна. Впервые исследованы взрывные режимы реакции фотохлорирования галоидуглеводородов. Установлены критические параметры фотовоспламенения. Изучена возможность предотвращения теплового взрыва в процессах прямого хлорирования углеводородов, протекающих под действием УФ-света.

Практическая ценность работы. Проведенные исследования критических параметров фототеплового воспламенения смесей галоидуглеводородов с хлором позволяют определить безопасные условия проведения фотохимического процесса. Разработанный способ предотвращения фототеплового воспламенения путем прекращения инициирования реакции, позволяет решить задачи пожаровзрывозащиты фотореакторов. Разработанные на основе проведенных исследований рекомендации, позволяют обеспечить пожаро- и взрывобезопасность технологического процесса производства хладона 142 фотохлорированием 1,1-дифггорэтана.

Реализация результатов исследования. Результаты диссертационной работы реализованы при обеспечении по-жаровзрывобезопасности технологического процесса производства озонобезопасного хладона 142 фотохлорированием 1,1-дифторэтана

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на-

1. IX Всесоюзном симпозиуме по горению и взрыву (г.Суздаль, ноябрь 1989г.).

2. VI Всесоюзной конференции по химии фггороргани-ческих соединений (г. Новосибирск, июнь 1990г.).

3. VI Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов по физической химии "<Хмзхимия-90" (г.Москва, июнь 1990г.).

4. 111 Всесоюзной школе-семинаре по макроскопической кинетике, химической и магнитной газодинамике

(г.Томск, сентябрь.1990г. ).

5. Семинаре по тепловому взрыву, организованном секцией "Горение газов" при Научном совете АН СССР по проблеме "Теоретические основы процессов горения" (г. Санкт-Петербург,июнь 1991г.).

6. XI Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы предотвращения и тушения пожаров на объектах народного хозяйства" (г. Москва,ноябрь 1991г.).

7.Х Симпозиум по горению и взрыву. (г.Черноголовка, сентябрь 1992г. )

8. Международной научно-технической конференции "Взрывобезопасность технологических процессов" (г.Севе-родонецк, октябрь 1992г. )

Публикации. По материалам диссертации опубликованы в научных печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, включающего 136 библиографических наименований, и приложения. Материалы диссертации изложены на 185 страницах машинописного текста, содержат 71 рисунок и 4 таблицы.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных и теоретических исследований фототеплового воспламенения горючих хлорсоде-ржащих смесей и его зависимости от различных физико-химических факторов;

- результаты исследований возможности предотвращения фототеплового воспламенения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования фототеплового воспламенения горючих хлорсодержащих смесей и возможности его предотвращения, сформулированы цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приве-

\

Л''ны основные положения, выносимые на защиту, изложена структура и объем диссертации.

В первой главе дается литературный обзор теоретических и экспериментальных работ по направлению проведенных исследований.

Рассмотрено воспламенение и горение систем, содержащих свободный хлор, отмечены слабые звуковой и световой эффекты при их воспламенении. Распространение пламени возможно не сплошным фронтом. Кроме этого, наблюдалось двухстадийное сгорание углеводородов в хлоре. Радиационные потери по механизму хемилюминесценции могут доходить до 467. полного теплового эффекта. Это обусловлено высокими значениями концентраций и времени жизни возбужденных продуктов реакции. Отсюда не высокая температура в зоне горения (Ттси =1530*75К),что объясняется пиролизом галоидуглеводородов. Равновесная температура горения Т, <1500К и умеренно изменяется от соотношения реагентов. Пределы распространения пламени для таких систем по строго фиксированы. В такой ситуации предлагается критерием взрывоопасности избрать величину максимального роста давления или температуры в закрытом сосуде.

«Хотохимические реакции хлорирования протекают по неразветвленному радикально-цепному механизму. В некоторых случаях длина цепей достигает 10®. Энергия активации реакции 1030кДж/моль. Активные начальные центры реакции появляются в результате фотодиссоциации хлора. При низких давлениях обрыв цепей преимущественно происходит на стенке реакционного сосуда, а с повышением давления увеличивается вероятность обрыва цепей в объеме. Различные примеси вызывают период индукции, изменяя концентрацию начальных центров реакции. Кислород при низких температурах оказывает ингибирующее действие па реакции хлорирования.

Такие смеси, какН,+С11( Н2+С.1г +С1Г, С1г )Гг спорны воспламеняться под действием мощного светового ,«пульса. Фотовоспламенение в таких системах имеет теп-' )вой характер. Расчеты показывают, что увеличение :сла активных начальных центров реакции в горючей ¡еси может привести к расширению концентрационных пре-лов воспламенения и повышению скорости распроотране-я пламени.

Проведенный анализ основных методов и систем по-ровзрывозашиты технологического оборудования показал, о они не учитывают специфических особенностей фотохи-ческих процессов и требуют дополнительных исследоЕа-й для надежного предотвращения фототеплового воспла-нения.

В первой главе работы были сформулированы задачи ссертационного исследования.

Во второй главе представлены результаты зкспери-нтального исследования фототеплового воспламенения зовых смесей предельных галоидуглеводородов с хлором влияние на него различных физико-химических факторов.

Разработана методика изучения фототеплового восп-менения горючих хлорсодержавдх смесей, основанная на ализе температурных режимов процессов фотохлорирова-д. Описана экспериментальная установка, на которой эводились исследования. Реакционные смеси набирали металлический цилиндрический реакционный сосуд с пошью вакуумной системы. Испольэоваяи различные реакци-

-1 -2

1ые сосуды диаметром от 1,5*10 до 5,0-10 м и дли--1 -2

\ от 5-10 до 20-10 м. Облучение реагентов произво-ш через торцевое кварцевое окно ртутно-кварцевой той ДРТ-1000, Температурный режим процесса регистри-¡али на запоминающем осциллографе С8-13 с помощью сротермопариого датчика диаметром 20-106м.

Исследовали газовые смеси дифторэтана, дифторметана и дихлорметана с хлором.

При воздействии УФ-света такие смеси интенсивно разогреваются. При высокой скорости инициирования процесс имеет взрывной характер при любых начальных концентрациях горючего и окислителя. Из этого следует, что фототепловой взрыв в таких системгос не имеет концентрационных границ.

Па рис. 1,2,3 и 4 показаны температурные зависимости процесса фотохимического хлорирования смесей с различным содержанием 1,1-дифторэтана при атмосферном давлении и комнатной температуре. Величина максимального разогрева определяется составом смеси. При уменьшении интенсивности света режим процесса плавно меняется от взршдюго к стационарному. Четкой границы по интенсивности УФ'излучения разделяющей эти режимы нет. На рис. 2 при высокой интенсивности света (кривые 1,2) максимальная температура разогрева превышает 1300К, происходит воспламенение смеси. Таким образом, смеси 1,1-дифторэтана с хлором под действием света способны воспламеняться уже при комнатной температуре и атмосферном давлении. По результатам исследования смесей различных составов была построена зависимость максимальной температуры разогрева от содержания в смеси дифторэтана (рис.5). Для высоких значений интенсивности УФ-излуче-ния (кривые 1-4) на зависимости четко выражена высокотемпературная область,в которой происходит воспламенение смеси. Заметно, что с уменьшением интенсивности

«О

света она сужается, а при 1<0,067-10 (или 1<1,31-10 квант• м*2-с"') полностью исчезает, то есть воспламенения смеси не происходит.

Основной вклад в разогрев смеси вносит первая стадия замещения атома водорода на хлор. При воздействии света максимальной интенсивности (1„=1,96*10 квант-м-с )

т. к

500 «О

300

Рис. 1. Зависимость температуры от времени в центре реакционного сосуда для смесей с мольной долей дифтор-этана/-0,10 при различных интенсивностях света: 1 -1-10; 2 - 1-0,333*1„; 3 -1-0,111-10; 4 -1-0,037-10; 5 - 1-0,012-10; 6 - 1-0,004-1р.

Т. К 1300

900

500

{00

Рис. 2. Зависимость температуры от времени в центре реакционного сосуда для смесей с мольной долей дифтор-этанад-0,25 при различных интенсивностях света: 1 - 1-1,; 2 - 1-0.111-10; 3 -1-0,056-1„; 4 -1-0,037-10; 5 - 1-0,012-10; 6 - 1-0,004-10.

/Г1

Р\1

гк А

О { I 3 к гС

T.K 800

600

400 200

0 i 1 3 к 5 т,с

Рис.3. Зависимость температуры от времени в центре реакционного сосуда для смесей с мольной долей дифтор-этана«С=0,50 при различных интенсивностях света: 1 - 1 = 1,; 2 - 1-0,333-10; 3- 1-0,111-10; 4 -1-0,056-1в; 5 - 1-0,037-10; 6 - 1=0,012-10; 7 - 1-0,004-1,.

Т.к ]

V1

Ш'4\-75----

MV У3

350 --г,--

300

Рис. 4. Зависимость температуры от времени в центре реакционного сосуда для смесей с мольной долей дифтор-этана«с=0,90 при различных интенсивностях света: 1 - I-I, ; 2 - I-0.333-Ie; 3 - 1=0,111-1„; 4 - 1-0,037-10; 5 -1=0,018-10; б - 1=0,015*1в; 7 - 1=0,012-10; 8 - 1-0,004-10.

(yl

/3

о г к б

на смеси 1,1,1-хлордифторэтана и хлора, наибольший разогрев составляет всего 10К.

Расчетная температура адиабатического разогрева для смесей богатых горючим практически совпадает с измеренной. Для эквимолекулярной смеси дифторэтана и хлора адиабатическая температура разогрева составляет 1080К, а экспериментально измеренная 930К. В смесях с высоким содержанием хлора разогрев смеси происходит не только в результате последовательного замещения атомов водорода на хлор, но и в результате присоединения атомов хлора по месту разрыва С-С связи.

Аналогичные температурные режимы были исследованы при фотохлорировииие дифгор- и дихлорметани. 11ч рис. 6 показана зависимость температуры максимального разогрева в смесях дифторметана и хлора. Область воспламенения в этой смеси существенно шире. ^

Используя критерий достижения экстремума ■ ^— по зависимостям Тп(«с) (рис.5,6) были определены значения НКПВ и ВКПВ для дифторэтана 4^=13,0 %(об), ?а =34,0%(об), для дифторметана -13,5%(об),

fs =63,0%(об) и для дихлорметана Ч"н --47,0%(об). На рис.7 локазаны зависимости концентрационных пределов воспламенения от интенсивности света для смесей дифторэтана и г^фторметана с хлором. С уменьшением интенсивности enera области воспламенении сужаются и при определенных значениях интенсивности воспламенения не происходит ни три каких соотношениях реагентов. Критические значения штенсинности света для дифторэтана 1,К«1,31-Ю ж-шт- мг- с*, а для дифторметана 1СГ=1,10-1 OiS квант-м1-с1. Цанная величина аналогична минимальной энергии закига-1ия. При воспламенении смесей предельных гаюидуглево-юродов (дифторэтан, дифтормстап, дихлорметан) с хло-юм, как под действием непрерывного УФ-излучения, так и >т искрового разряда значения НКПВ практически совпада-

1100 700 300

11 * И О ¿„„Д-^чХ Л 11

г , 3 г" з

к 0 г , А |

о

0,2 0Л

0,6

0,5

Рис.5. Зависимость максимальной температуры разогрева смеси от содержания дифгорэтана при различных ин-

тенсивностях света: 1 - 1-1.; 2 - 1=0,333* I.

3 -

7 - 1=0,037-10; 8 - 1=0,012-10; 9 - 1=0,004-1,.

1=0.111-1,; 4 -1=0.067-1,; 5 -1=0.056-1,; б -1=0,045-1,; 1=0

т;к 1200

600 т

\ Ш

у 4 5 к ч

1 )

ч6 *

О 0,2 0,1< 0,6 0,8 *

Рис.6. Зависимость максимальной температуры разогрева смеси от содержания дифторметана при различных ин-тенсивностях света: 1 - 1 = !„; 2 - 1=0,111- I, ; 3 -1-0,037-10; 4 -1=0,012-1,; 5 -N0,006-1„; 6 -1=0,005-1,.

ет, а ВКПВ увеличивается, следовательно действие света повышает пожаровзрывоопасность данных систем.

Исследование влияния начальной температуры Т0 на фототепловое воспламенение проводили с газовыми смесями 1,1-дифторэтана и хлора при максимальной интенсивности света и постоянной общей концентрации реагентов. С повышением Тв во всем диапазоне соотношений реагентов происходит увеличение максимальной температуры разогрева смеси, система становится более критичной к тепловому взрыву. Концентрационная область воспламенения с повышением Т0 расширяется. При увеличении температуры до 393К НКПВ уменьшается на 37., а ВКПВ возрастает на 27..

Увеличение начального давления в реакционном сосуде также расширяет концентрационную область фототеплового воспламенения. При давлениях ниже р(|> =0,49-105Па фотовоспламенение смесей дифторэтана и хлора становится невозможным, НКПВ и ВКПВ при таком давлении смыкаются.

Исследование фототеплового воспламенения смесей дифторэтана и хлора в сосудах различного диаметра при комнатной температуре и атмосферном давлении показало, что воспламенение смесей возможно в сосудах только с диаметром d>l,8-10 м, таким образом диаметр d^l .S-IÓ'm является критическим для создания условий фототеплового воспламенения исследованных смесей. С увеличением диаметра реакционного сосуда до 3,6-10 м происходит приблизительно равное, как со стороны НКПВ, так и со стороны ВКПВ расширение области воспламенения. При дальнейшем увеличении диаметра до 5,0-10 м происходит незначительное уменьшение ВКПВ UY® ,5Х), а НКПВ при этом не изменяется.

Исследование возможности ингибирования и флегма-тизации (1ототеплового воспламенения проводили для наиболее взрывоопасных смесей 1,1-дифторэтана и хлора с соотношением 1:3 при комнатной температуре, атмосферном

0,6 ом 0,2

О

Рис. ?. Зависимость концентрационных пределов фототеплового воспламенения от интенсивности света для смесей : 1- С^Н^ — С14; 2 - С^Нд—С!^.

л

V' 1 Л

/

с

- 4

оя Цс[б0,8 1/1.

Рис. 8. Зависимость максимальной температуры разогрева реакционной смеси СдДН^- С1Л( 1:3) от содержания флегматизатора : 1 - аргона; 2 - хладона 142.

давлении и максимальной интенсивности света. Кислород и воздух оказывают сильное ингибирующее действие на реакцию фотохлорирования. Механизм ингибирующего действия связан с конкурирующим взаимодействием галоидалкильно-го радикала с кислородом, которое можно рассматривать как стадию обрыва реакционных цепей. При содержании в смеси 4,0%(об) кислорода или 8,0%(об) воздуха воспламенения уже не происходит. В качестве флегматизаторов фототеплового воспламенения горючих смесей 1,1-дифтор-этана и хлора использовали аргон и хладон 142. На рис.8 показаны зависимости максимальной температуры разогрева смеси от содержания флегматизатора. Минимальные флегма-тизирующие концентрации аргона и хладона 142 соответственно равны 31,0 и 7,0%(об). Таким образом, в качестве флегматизатора фототеплового воспламенения смесей 1,1-дифторэтана с хлором целесообразно использовать озонобезопасный хладон 142, как наиболее эффективный и являющийся продуктом данной реакции.

В третьей главе проведен теоретический анализ, разработана математическая модель и вычислены критические параметры теплового воспламенения, инициированного непрерывным излучением.

Математически моделировали тепловой взрыв в длинном цилиндрическом сосуде для неразветвленной цепной реакции, инициированной непрерывным излучением и подчиняющейся уравнению Аррениуса. Рассмотрен случай равномерного инициирования реакции по всему объему. Учитывали изменения концентрации активных часстиц, при преобладании одного типа обрыва цепей (рекомбинации атомов хлора). Расход реагентов не учитывался. Предполагали, что теплопередача от внутренних слоев реакционной смеси к стенке реакционного сосуда осуществляется в основном за счет теплопроводности. В результате изменение темпе-

ратуры внутри реакционного сосуда описывается дифференциальным уравнением:

где 0,- К/б-С - коэффициент температуропроводности,

ДсТ) . ^2ин«]№1Ь(1/'С0)-ехр(-Е/й-Т)

- функция, описывюшая тепловыделение в результате происходящей химической реакции,

- с краевыми условиями:

при Т. =0 Т=Т0, ГС1] =[Ш =0;

при г- -И Т-Т0.

Поставленная задача решена численным методом сеток.

Рассматривали задачу на классическом примере не-разветвленной цепной реакции водорода с хлором, однако при наличии кинетических данных возможно использование разработанной модели для любой неразветвленной цепной реакции.

Вычисления производили на ЭВМ ЕС-1035. На рис.9 показано изменение температуры по радиусу реакционного сосуда. С течением времени (кривые 1-5) температура и скорость ее нарастания увеличивается, разогрев превышает 2000К, происходит воспламенение реагирующей смеси. Температура максимальна в центре реакционного сосуда и уменьшается до Т0по мере приближения к стенке.

На рис. 10 приведены результаты вычислений температуры в центре реакционного сосуда. При скорости инициирования У^скэ'моль-м'с1 реакция выходит на стационарный режим, а при У1>105моль-м^с1 температура неограниченно возрастает, то ест4 происходит тепловой взрыв. Режим реакции очень критичен по отношению к скорости инициирования, значение ад^ -1б3моль-м*с4является пре-

1500 1100 700

V

ч Згггагаа^

0 £ 3 Ч г-{02,м

Рис.9. Изменение температуры по радиусу реакционного сосуда для. взрывного режима реакции в различные моменты времени: 1 - V =0,111 с; 2 - Т=0,113 с; 3 - С-0.115 с; 4 - т=0,117 с; 5 - Т=0,118 с.

Рис. 10. Зависимость температуры от времени в центре реакционного сосуда с мольной долей водорода Л =0,5 при различных скоростях инициирования: 1 -

■ 1 бемоль• м^с*; 2 - юЛюль-кНс 13 -^=9-10 моль-м'^с* 4 - 6• 10''моль-м'с"1; 5 - У1=4-10 моль->?-с .

дольним для теплового взрыва в данных условиях.

Расчетом получены зависимости предельной скорости инициирования от начальной температуры, исходного давления, и соотношения реагентов в исходной горщ^^рмеси. ^х^^ Определены критические значения этих величин. Расчетные зависп,мости качественно совладают с полученными экспериментально.

В четвертой главе экспериментально исследована возможность предотвращения фототеплового воспламенения путем прекращения инициирования в начальный момент развития взрывного процесса.

11а рис. 11 приведены температурные режимы реакции Фотохлорирования наиболее взрывоопасной смеси 1,1-диф-торэтана и хлора в соотношении 1: 3. При времени экспозиции х »0,3с (кривые 1,2) происходит воспламенение смеси. При т «0,11с (кривые 3-6) взрывной процесс не развивается, разогрев смеси невысокий, реакция некоторое время протекает стационарно, а затем прекращается. Таким образом, при прекращении инициирования фотохимической реакции в начальный момент развития теплового взрыва воспламенения смеси не происходит. При данном способе взрывозащиты технологического оборудования в реакционный аппарат не вводится огнетушащее вещество. Ото повышает быстродействие системы взрьюоэашиты и снижает затраты на его реализацию. В качестве критериев развития взрывного процесса, а следовательно, и прекращения инициирования используется скорость нарастания температуры и (или) разогрев смеси. Экспериментально определены их критические значения для процесса фотохлорирования 1,1-дкфторзтана.

Разработана блок-схема автоматического устройства предотвращения фототеплового воспламенения (рис.12). В качестве пожарного извещателя (ПИ) выбрали малоинерци-

т.к иоо

70 О

300

Рис.11. Температурный режим реакции фотохлорирования дифторэтана («<«0,25) в центре сосуда при различном времени экспозиции: 1 - «С-5,ООс; 2 - т-0,30с; 3 --С-0,11с; 4 - Т -0,07 С; 5 - Т-0,06 с; б - 'С-О.ОЗ С.

Рис. 12. Структурная схема устройства предотврапвэ-1ия фототеплового воспламенения в реакционном аппарате.

Л Ад

Ш 65

0 1 2 3 Ь т,с

онныи тонкоиленочный ПИ, инерционность которого не превышает ю"'с. Дифференциатор (Д), усилители (У1,У|) и компаратор (К) реализованы на операционных усилителях К1!)ЗУД5. Согласующее устройство (СУ), для повышения быстродействия. выполнено по схеме двухполупериодного статического выключателя переменного тока на оптронном тиристоре То-:;:-40. Инерционность устройства составила 2-10*с.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования температурного поля показали, что очаг фо-тотеилового воспламенения находится на осевой цилиндрического реакционного сосуда вблизи кварцевого окна, через которое происходит инициирование реакции УФ-излучением. Поэтому, для повышения надежности предотвращения фототеплового воспламенения. ПИ необходимо размещать в указанном месте. Проведенные лабораторные испытания автоматического устройства показали надежность предотвращения фототеплового воспламенения.

ВЫВОДЫ

1. Газовые смеси галоидуглеводородов (дифторэтан, дифторметап, дихлорметан) с хлором пожаровзрывоопасны, они способны воспламеняться под действием УФ-света при комнатной температуре и атмосферном давлении. Минимальная интенсивность света, при которой происходит воспламенение смеси составляет для дифгорэтана 'мы "1,31'1(?1квант-м'с|, а для дифторметана -1,18-1(Р квант» м^с*1.

При высокой интенсивности света взаимодействие галоидуглеводородов с хлором протекает с прогрессирующим разогревом и имеет взрывной характер при любых соотношениях компонентов горючей смеси. Основной вклад в разогрев смеси вносит первая стадия замещения атома водорода на хлор.

Концентрационная область воспламенения горючих смесей, содержащих хлор при зажигании светом шире, чем

при зажигании электрической искрой. Расширение области воспламенения происходит в основном в сторону богатых смесей. При увеличении начальной температуры и давления в исходной горючей смеси концентрационная область фототеплового воспламенения расширяется.

4. Кислород ингибирует процесс фототеплового воспламенения хлорсодержащей горючей смеси. Если содержание 0гв системе С2Р2 Н^-С12превышает 4.ОХ ее воспламенение не происходит. Минимальная флегматизирующая концентрация аргона составляет 31,ОХ, а хладона 142 - 7,0 7.. Для обеспечения пожаровзрывобезопасности, процесс фотохлорирования дифторэтана целесообразно вести в присутствии хладона-142.

5. При наличии кинетических данных цепной реакции хлорирования математическая модель фототеплоЕого взрыва, основанная на уравнен/и теплопроводности, позволяет рассчитать критические значения скорости инициирования, при которых стационарный процесс переходит во взрыеной.

6. При прекращении инициирования реакции в начальный период развития фототеплового взрыва горючая смесь не воспламеняется. Критериями прекращения инициирования могут служить температура смеси и скорость ее нарастания.

7. Пожарный извешатель (преобразователь информации) следует размещать в реакционном аппарате вблизи источника света, так как в хлорсодержащей смеси скорость инициирования резко уменьшается вдоль направления светового потока.

8. Автоматическое устройство прекращения инициирования с быстродействием 2'103с позволяет предотвратить тепловое воспламенение системы в процессе прямого фотохимического хлорирования.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

). Расчет критических условий теплового воспламенения газовых смесей при действии постоянного источника излучения /Еегишев ПР., Беликов Л. К. , Паплаускас А. Б. , Поляков 1й А.//Пожарная техника, тактика и автоматические установки пожаротушения : Сборник научных трудов. • М. : ВИТГГШ МВД СССР.1989. -С. 154-163.

2. Воспламенение газовых смесей 1,1-дифторэтана с хлором под действием непрерывного источника света /Бе-гишец И.}'., Полуэктов В. Л. , Беликов Л. К. , Поляков к а л. //Химическая физика процессов горения и взрыва : Уа-Т'-ри-алы IX всесоюзного симпозиума по горению и взрыву. О-кции: Кинетика химических реакций. - Черноголовка: ЛН гот институт химической физики, -С. 12-15.

3. Бггишев И. Р. , Беликов А. К. , Поляков Ю. А. О возможности воспламенения реакционных газовых смесей при фотохлориропании фторзамещенных углеводородов// Химия фгорорганических соединений: Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции. - Новосибирск: АН СССР институт органической химии, 1990. -С. 133.

4. Беликов А. К. , Еегишев И. Р. Фототепловой взрыв в газовых смесях некоторых фтор- и хлорзамещенных углеводородов с хлором// Физическая химия: Тезисы докладов VI ^••союзной конференции. -М. : Н.ИФХИ, 1990. - С. 58-59.

:>. 1>;гишеь И. Р. , Беликов А. К. , Поляков Ю. А. Зажига-ии" газовых смесей предельных галоидуглеводородов с хлором непрерывным световым потоком// Макроскопическая кинетика, химическая и магнитная газодинамика: Тезисы докладов III Всесоюзной школы-семинара-Томск: НИЦЦУ, 1УЛ. -С. 332-333.

5. Богишев И. Р. , Беликов А. К. , Нечитайло В. Г." Фото-теплоное доспламенение газовых смесей дихлорметана и хлора // Физика горения и взры-

ва. -1991. -Т. 27. N2. -С. 21-25.

7. Беликов А.К.,Бегишев И. Р. Ингибирование кислородом фотовоспламенения газовых смесей галоидуглеводородов с хлором // Химическая физика процессов горения и взрыва: Материалы X Симпозиума по горению и взрыву. Секция: Кинетика химических реакций. - Черноголовка: Институт химической физики РАН, 1992.-С. 21-22.

8. Беликов А. К. .Бегишев И. Р., Поляков Ю.А. Предотвращение теплового взрыва в фотохимических процессах прямого хлорирования //Взрывобезопасность технологических процессов: Тезисы докладов научно-технической конференции. - Северодонецк: ГНИИТБХП, 1992. -С.45.

Соискатель

Ротапринт ВШТГШ МВД РФ. Тир.-///?

экз

. Зак. N ш