1.7.2 Легкозаймисті рідини. Оцінка пожежної небезпеки деяких представників легкозаймистих рідин.

Всі горючі рідкі НХР залежно від температури спалаху парів класифікують на декілька розрядів.

Температура спалаху парів tсп — це найменша температура речовини, при якій в умовах спеціальних випробувань над її поверхнею утворюється пара або гази, що здатні спалахувати від джерела запалювання, але швидкість їх утворення ще не достатня для стійкого горіння, тобто має місце тільки спалах – швидке згоряння горючої суміші, що не супроводжується утворенням стиснутих газів. Горіння при цьому не виникає.

Відповідно до ДСТУ 22.72 – 06 пожежна безпека, загальні вимоги/, рідини, які здатні горіти діляться на легкозаймисті /ЛЗР/ і горючі рідини /Г.Р.

Легкозаймисті рідини (далі ЛЗР) – це рідини, які мають температуру спалаху парів до 61 оС в закритих тиглях, або до 65 оС у відкритих тиглях. Виділяють три розряди:

1-й розряд – особливо небезпечні ЛЗР з температурою спалаху нижче

(-18 оС) в закритому тиглі або нижче (-13 оС) у відкритому тиглі;

2-й розряд – постійно небезпечні ЛЗР з температурою спалаху від (-18 оС до +23 оС) у закритому тиглі або від (-13 оС до +27 оС) у відкритому тиглі;

3-й розряд – ЛЗР небезпечні при підвищеній температурі повітря з температурою спалаху від (+23 оС до +61оС) в закритому тиглі, або від (+27 оС до + 65 оС) у відкритому тиглі.

Температура спалаху та займання легко займистих рідин відрізняється на 5-15 С. Чим нижча температура спалаху рідини, тим меншою є ця різниця, і, відповідно, більш пожежонебезпечною ця рідина.

Характерною особливістю для ЛЗР є те, що більшість з них, навіть при звичайних температурах у виробничих приміщеннях, можуть утворювати пароповітряні вибухонебезпечні суміші.

На практиці окрему групу ЛЗР складають НХР, які мають температуру спалаху парів до (+45 0С). Серед великої різноманітності до них відносять діетиловий етер, метанол, етанол, ацетон, ацетальдегід, металоорганічні сполуки, бензин, природний газ, тощо. Відповідно за температурою спалаху парів вони відносяться до легкозаймистих рідин, але кожні мають свої особливості:

Діетиловий етер (ефір) C2H5–O–C2H5, називають медичним або сірчаним ефіром - безбарвна легкорухома рідина з температурою кипіння +35,6 °С, замерзання (–117) °С. Ефір погано розчиняється у воді (один об’єм ефіру розчиняється в 10 об’ємах води), легший за воду, має специфічний запах. Діетиловий етер дуже схильний до електролізації. Розряди статичної електрики можуть виникати особливо під час переливання або зливання ефіру і можуть служити причиною його спалахування. Надійне заземлення апаратів або ємностей з ефіром, може виключити накопичення зарядів статистичної електрики.

Пари ефіру майже в 2,5 рази важчі за повітря і утворюють з ним вибухові суміші: нижня концентраційна межа поширення полум’я (далі НКМПП) 1,7 %, верхня концентраційна межа поширення полум’я (далі ВКМПП) 49,0 %. Під час роботи з ефіром слід завжди пам’ятати, що його пари можуть поширюватися на значну відстань, зберігаючи при цьому здатність до горіння. Тому основний засіб обережності під час роботи з ефіром – віддалення його від відкритого вогню або інших яких-небудь джерел запалювання.

Температура спалаху діетилового етеру (-45) °С, а температура самоспалахування +164 °С. При підпалюванні ефір горить блакитним полум’ям з виділенням великої кількості тепла +2737 кДж.

При самоспалахуванні полум’я ефіру швидко збільшується так як верхній шар його швидко нагрівається до температури кипіння. В процесі горіння ефір прогрівається в глибину. Швидкість росту прогрітого шару складає 45см/год.

Ефір здатний самозаймається від контакту з сильними окисниками: хлором, озоном, пероксидом натрію, нітратною кислотою, хлоратом калію з сульфатною кислотою.

При тривалому зберіганні, ефір поступово окислюється киснем повітрям, утворюючи пероксидні дуже нестійкі сполуки, ці сполуки стають причиною сильних вибухів під час небезпечної роботи з ними.

Наприклад, такою сполукою може бути діетилпероксид С2H5–O–O–C2H5.

Утворення пероксидних сполук активізується під впливом світла. Тому зберігають діетиловий етер в стальних цистернах, бочках або бутлях темного забарвлення. Для видалення пероксидів, до ефіру додають ферум II cульфат FeSO4, який окислюється утвореними пероксидними сполуками до Fe2(SO4)3, після цього ефір відганяють.

Метанол, метиловий спирт, деревний спирт, карбінол - СН3ОН – безбарвна рідина з специфічним запахом, легкозаймиста рідина з температурою спалаху парів (+ 6 °С). Етанол С2Н5ОН має подібний вигляд і подібний запах з температурою спалаху (+13 0С), не багато відрізняються за температурю кипіння: 64,5 та 78,40С.

Добре розчиняються у воді (у будь – яких співвідношеннях), а також розчиняються в багатьох органічних розчинниках. Температура плавлення метанолу (–97,1°С). Концентраційні межі поширення полум’я для метанолу становлять НКМПП 7%, ВКМПП 35,5 %. Температура самоспалахування відповідно +440 °С. Теплота згорання метанолу 783, 8 кДж/моль.

Найбільша відмінність метанолу та етанолу полягає в біологічній дії.

Метанол відноситься до отруйних речовин (метаболічних отрут). Вживання 10 – 15 г метанолу викликає втрату зору, а 20–30 г вже є смертельною дозою. Перша допомога при отруєні метиловим спиртом – прийом в середину до 0,5 л горілки (40% розчину етанолу). Етиловий спирт розводить метанол і виводить його з організму. Але дуже сподіватися на таку процедуру не варто. Вдається вона дуже рідко, коли розведеною водою метанолу було випито у перерахунку на чистий дійсно 15–20 г а не по 200–300 мл розведеного, тобто 100–150 г у перерахунку на чистий.

Ацетон (диметилкетон, пропанон) СН3СОСН3.– безбарвна рідина, легко кипляча, легколетюча, має низьку температуру спалаху, з характерним ефірним запахом. Температура кипіння 56,1 ºС, температура плавлення (–95,5) ºС, густина 790 кг/м3 температура самоспалахування 535ºС, температура спалахування (–5) ºС, спалаху (–18) ºС, теплота згорання 31012,8 кДж/кг.

Ацетон добре розчиняється в воді, спиртах, ефірах, мінеральних і рослинних оливах, скипидарі та інших речовинах, є добрим розчинником, ацетатцелюлози, смол, жирів. Ацетон – токсичний, у малих дозах викликає наркотичний стан, у великих – отруєння, в основному печінки. Пари ацетону у два рази важчі за повітря і утворюють з ним вибухові суміші. Концентраційні межі поширення полум’я: НКМПП – 2,2%, ВКМПП – 13%. Температурні межі поширення полум’я: НТМПП (–20)ºС, ВТМПП +6ºС. Від джерела запалювання ацетон легко спалахує і горить світляним полум’ям:

При горінні ацетон прогрівається в глибину, утворюючи гомотерміальний шар; швидкість росту прогрітого шару досягає 60 см/год. Температура прогрітого шару досягає (+56 оС). Швидкість вигорання ацетону з вільної поверхні складає 20 см/год. Певну пожежну небезпеку мають водні розчини ацетону. Водний розчин, який містить 10 % (масов.) ацетону, є легкозаймиста рідина з температурою спалаху (-11 ºС).

Цю властивість ацетону необхідно враховувати при використанні водяних розчинів його в технологічному процесі, а також під час гасіння ацетону, що горить в резервуарах.

Ацетон самозаймається при контакті з сильними окисниками: пероксидом натрію, хромовим ангідридом, суміш сульфатної кислоти з перманганатом калію або з калій хлоратом (бертолетовою сіллю КСІО3) і ін.

Бензин – це найлегша фракція нафти, містить вуглеводні від С5 – С11, початкова температура кипіння (+ 65 - 75 °С), а в цілому інтервал кипіння (+30 - 120 °С).

Бензини мають температуру спалаху від (–37)°С до (–17)°С – є легкозаймистою рідиною 1 розряду, температура самоспалахування від +250 °С до +440 °С температурні межі поширення полум’я. Нижня температурна межа поширення полум’я (далі НТМПП) (–37)°С – (–17)°С; верхня температурна межа поширення полум’я (далі ВТМПП) (–17)°С – (10)°С. Його застосовують як пальне автомашин, літаків з поршневими двигунами. Його використовують також як розчинник олій, олив, каучуку, для очищення тканин тощо. Вживають як моторне паливо, розчинники для жирів, каучуку, смол, у медицині тощо. Для підвищення детонаційної стійкості до нього додавали тетраетилсвинець, ізооктан та ін. Випари бензину отруйні, тому під час роботи в приміщеннях, де є випари бензинів, треба вживати запобіжних заходів.

Природний газ - суміш газів, що утворилася в надрах землі при анаеробному розкладанні органічних речовин. Як правило, це суміш газоподібних вуглеводнів (метану 80-97%, етану, пропану, бутану тощо), що утворюється в земній корі та широко використовується як високоекономічне паливо на електростанціях, у чорній та кольоровій металургії, цементній та скляній промисловості, у процесі виробництва будматеріалів та для комунально-побутових потреб, а також як сировина для отримання багатьох органічних сполук.

Метан (СН4) – це найпоширеніший і найбільш відомий із насичених вуглеводнів. Це – основний компонент природного газу, який використовується в побуті. Метан постійно утворюється в природі за рахунок анаеробного розкладу рослинних залишків деякими видами мікроорганізмів. Тому він часто виділяється з дна болота (болотний газ) або в шахтах та рудниках (рудничний газ). В шахтах він утворює з повітрям вибухонебезпечні суміші і є причиною дуже багатьох аварій на шахтах та рудниках.

Безбарвний газ, без запаху, малорозчинний у воді, легший за повітря (відносна густина d = 0,55). Атоми гідрогену в молекулі метану можуть заміщуватися на атомами хлору, брому, йоду і флуору.

З хлором метан утворює суміш, яка вибухає при дії на нею прямого сонячного світла, або інших сильних джерел світла ( полум’я магнію, ацетилену та ін.). Це пояснюється тим, що молекула хлору, поглинаючи енергію світлових променів дисоціює на атоми, які активно взаємодіють з метаном:

CH4 + Cl2 → C + 4HCl.

Відбувається вибух, внаслідок якого утворюється вуглець і хлорид гідрогену.

Вибух суміші метану з хлором може відбуватися і під час її нагрівання до 150°С. Отже, недопустимо спільне зберігання балонів з хлором та метаном.

Максимальна температура полум’я досягає приблизно +2000 °С. Суміш метану з повітрям вибухонебезпечна. Під час вибуху метано–повітряної суміші розвивається тиск до 700 кПа. Тому дуже важливо на виробництвах де можливе утворення метану, або в копальнях, де може виділитися природний газ, слідкувати за складом повітря і в аварійних випадках приймати необхідні заходи. Показники пожежонебезпечності метану: температура самоспалахування 537°С, концентраційні межі поширення полум’я: НКМПП – 5% об.; ВКМПП – 15% об.

Для попередження вибуху при аварійному виділенні метану і для гасіння факелу полум’я в закритих об’ємах використовують вогнегасні засоби, що флегматизують процес горіння – це карбон діоксид СО2 і азот N2. Для вогнегасіння потрібно карбон діоксиду 26% об., а азоту – 39% об.