Взрывоопасные и пожароопасные свойства нефтепродуктов

Взрывоопасные и пожароопасные свойства нефтепродуктов

Согласно ГОСТ 12.1.004-85 «Пожарная безопасность. Общие требования», жидкости, способные гореть, делят на:

• легко воспламеняющиеся (ЛВЖ);
• горючие (ГЖ).

ЛВЖ — жидкости, имеющие температуру вспышки не выше 61 °С в закрытом тигле или 65 °С в открытом тигле.

ГЖ — жидкости, имеющие температуру вспышки выше 61 °С в закрытом тигле или 66 °С в открытом тигле.

В соответствии с международными рекомендациями ЛВЖ делят на три разряда:

• разряд — особо опасные, с температурой вспышки минус 18 °С в закры­том тигле, или минус 13 °С и ниже в открытом тигле;
• разряд — постоянно опасные, с температурой вспышки от минус 18 °С до плюс 23 °С в закрытом тигле, или выше минус 13 до плюс 27 °С в открытом тигле;
• разряд — опасные при повышенной температуре, с температурой вспышки выше 23 °С до 66 °С в открытом тигле.

По этой классификации автомобильные бензины относят к I разряду осо­бо опасных легко воспламеняющихся жидкостей; дизельные топлива — к го­рючим жидкостям, способным самостоятельно гореть после удаления источ­ника зажигания; смазочные масла также относят к разряду горючих жидко­стей; пластичные смазки относят к группе горючих веществ (ГВ), которые способны гореть после удаления источника зажигания.

Характеристики взрыво- и пожароопасности горючих:               

• температура вспышки;
• температура воспламенения; .
• температура самовоспламенения;
• область воспламенения (температурные (ТПВ) и концентрационные пре­делы взрываемости (КПВ)).

Температура вспышки — самая низкая температура вещества (в стандарт­ных условиях испытания), при которой над поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхнуть в воздухе от источника зажигания, однако скорость образования паров или газов недостаточна для длительного горе­ния. В зависимости от способа определения различают температуру вспышки в закрытом тигле и температуру вспышки в открытом тигле.

Температура вспышки позволяет судить о температурных условиях, при которых вещество становится огнеопасным. Она имеет принципиальное зна­чение для классификации нефтепродуктов и других горючих веществ по по­жарной опасности. Температура воспламенения — температура, при которой жидкость (го­рючее вещество — ГВ), нагреваемая в стандартных условиях, загорается при поднесении к нему пламени и горит не менее 5 секунд. Эта температура на несколько градусов превышает температуру вспышки.

Температура самовоспламенения — самая низкая температура, при кото­рой вещество в стандартных условиях может воспламеняться без открытого пламени. Воспламенение происходит в результате увеличения скорости экзо­термических реакций окисления паров ГВ в воздухе (или другого окислите­ля), заканчивающихся возникновением пламени.

Температуру самовоспламенения учитывают при:

• классификации газов и паров горючих жидкостей по группам взрывоо­пасности;
• выборе типа электрооборудования;
• определении температурных границ безопасного применения вещества при нагреве его до высоких температур;
• при расследовании причин пожаров.

Жидкости с низкой температурой вспышки имеют более высокие темпе­ратуры самовоспламенения, чем жидкости с высокой температурой вспыш­ки. Это объясняется разным механизмом процесса распространения пламени.

При наличии источника зажигания (пламени) в закрытом тигле фронт пламени заранее сформирован и для его распространения требуется лишь минимальная концентрация паров горючего вещества, способная гореть в воздухе, которая более быстро образуется у легко летучих жидкостей (бензи­ны).

В случае воспламенения жидкости от горячей поверхности критические условия воспламенения и распространения пламени более быстро создаются у тяжелых углеводородов, термически менее стойких к процессам распада и автокаталитического окисления. По этой причине более тяжелые углеводо­роды дизельного топлива самовоспламеняются при более низкой температу­ре, чем легкие термически стойкие углеводороды бензина. Область воспламенения газов (паров) в воздухе характеризуется граница­ми, в пределах которых смесь газа (паров) с воздухом способна воспламеняться от внешнего источника зажигания с последующим распространением пламе­ни.

Границы области воспламенения чаще всего выражаются концентрация­ми горючего вещества в смеси с воздухом в объемных процентах — концент­рационные пределы воспламенения, либо температурой — температурные пределы воспламенения (взрываемости). Концентрационные пределы взрываемости выражаются концентрацией горючего вещества в смеси с воздухом ниже и выше которых при заданных условиях пламя по смеси не распространяется.

Концентрационные пределы взрываемости паров некоторых горючих жидкостей в воздухе, % объемные

Горючее вещество	Пределы взрываемости		Горючее вещество	Пределы взрываемости
	нижний	верхний		нижний	верхний
Бензины			Топливо Т-1	1,40	7,50
автомобильные	0,75	5.20	Топливо Т-2	1,10	6,80
Бензины			Спирт
авиационные	0,98	5,48	этиловый	3,30	18,40

Эти пределы еще называются — концентрационными пределами распрос­транения пламени. Их два: нижний концентрационный предел распростране­ния пламени — НКПР и верхний — ВКПР.

Как будет показано ниже, понятия «взрываемость» и «распространение пламени» употребляется для характеристики одного и того же процесса — горения и различаются лишь по величине скорости процесса.

Нижний концентрационный предел взрываемости горючих газов веществ - наименьшая концентрация вещества в воздухе при атмосферном давлении, при которой смесь способна воспламеняться от внешнего источника зажига­ния с последующим распространением пламени на весь объем смеси, сопро­вождающимся взрывом.

Верхний концентрационный предел взрываемости горючих газов вещест - наибольшая концентрация вещества в воздухе при атмосферном давлении, при которой смесь теряет свою способность воспламеняться от внешнего ис­точника зажигания с последующим распространением пламени.

В зависимости от значений нижних пределов производства подразделя­ются на две категории:

А — где применяются вещества, нижний предел взрываемости которых 10 % и менее.

Б — где применяются вещества, нижний предел взрываемости которых более 10 %.

Автомобильные заправочные станции относятся к категории А. Концентрацию газа или пара в воздухе (внутри технологического аппарата), не превышающую 50 % нижнего предела взрываемости или выше на 50 % верхнего предела взрываемости, считают взрывобезопасной. Температурные пределы взрываемости выражаются температурой горю­чего вещества, ниже и выше которых при заданных условиях насыщенные пары горючего (максимально возможное давление паров жидкости при дан­ной температуре) в смеси с воздухом не воспламеняются.

Температурные пределы взрываемости нефтепродуктов в воздухе

Нефтепродукты	Температурные пределы взрываемости, °С		Нефтепродукты	Температурные пределы взрываемости, °С
	нижний	верхний		нижний	верхний
Бензины автомобильные	-39	-7	Дизельное топливо Л	69	119
Бензины Авиационные высокооктановые	-27	-4	Дизельное топливо 3 Мазут флотский	62 106	100 145
Топливо Т-1	25	57	Масла автомобильные	154	193
Топливо Т-2	-25	18	Масла авиационные	228	254

Понятия «взрываемость» и «взрывоопасный» требуют некоторого пояс­нения.

Взрывоопасными веществами считают те, которые способны к взрывча­тому превращению под действием мощного инициирования. Взрывчатое превращение — процесс быстрого физического или химического преобразования, сопровождающийся переходом потенциальной химической энергии в тепловую, которая преобразуется в механическую работу движения образующихся газов. Способность химических веществ к взрывчатым превращениям определя­ется их экзотермичностью, высокой степенью и скоростью газообразования.

Нефтепродукты — горючее, масла и специальные жидкости не являются взрывчатыми веществами. Они не взрываются от капсюля детонатора, под действием ударной волны и от трения.

Однако при смешении паров нефтепродуктов с воздухом возможно обра­зование взрыво-, пожароопасных смесей, воспламенение и горение которых, особенно в замкнутых объемах носит взрывной характер по скорости рас­пространения пламени и давления.

Взрыво-, пожароопасные свойства товарных нефтепродуктов зависят от химического и углеводородного состава продуктов, что связано с химичес­ким составом сырья и технологией производства. Поэтому ха­рактеристики свойств в численном выражении отличаются для различных производств.

Показатели взрыво-, пожароопасных свойств некоторых нефтепроудктов

Нефтепродукты	Температура самовоспла­менения паров в воздухе, метод “капли”, °С	Температура вспышки в закрытом тигле, °С	Температурные пределы взрываемости, °С
			нижний	верхний
Автобензин	355	-39	-39	-8
Дизельное топливо 3	340	78	69	119
Дизельное топливо Л	310	71	62	100
Топливо Т-1	345	28	25	57
Моторное масло МК-22	380	259	228	254
Мазут флотский Ф-12	390	158	106	133
Бензол	625	-14	-14	12
Этиленгликоль	380	120	112	124
Этиловый спирт	465	13	11	40

Автомобильные бензины представляют собой легко воспламеняющиеся горючие жидкости. Температура самовоспламенения автомобильных бензи­нов 255...370 °С, температура вспышки — минус 27 ... минус 39 °С, область воспламенения 0,76—5,16 % по объему, температурные пределы воспламене­ния нижний минус 27 ... минус 39, верхний минус 8 ... минус 27°С.

Взрывоопасная концентрация паров бензина в смеси с воздухом составля­ет 1... 6 %.

Дизельное топливо представляет собой горючую жидкость. Температура самовоспламенения топлива летнего 300 °С, зимнего 33 0 °С, арктического 330 °С. Взрывоопасная концентрация паров дизельного топлива в смеси с воз­духом 2—3 % по объему. Температура вспышки дизельного топлива:

Общего назначения

летнего......................................... выше 40 °С

зимнего………………………………………………выше 30 °С

арктического................................. выше 30 °С

Для тепловозных и судовых дизелей

летнего........................................... выше 61 °С

зимнего...........................................выше 40 °С

арктического.................................  выше 35 °С

Пожароопасные характеристики дизельного топлива различаются для топлив, полученных с различных нефтеперерабатывающих заводов.

Характеристики пожароопасности товарных дизельных топлив

Марка топлива	Нефтеперерабатывающий завод	Характеристики
		ТВз °С	ТВ0, °с	Твп °с	ТС, С	Gr мг/с
А-0,2	Горьковский	45	—	—	310	—
А-0,2	Ангарский	30	35	43	—	10,5
3-0,2	Бакинский	56	67	79	284	9,1
3-0,2	Московский	67	81	97	—	—
3-0,2	Рязанский	35	44	57	276	8,9
3-0,2	Рязанский	49	66	79	290	9,9
3-0,2	Ярославский	45	63	82	282	9,3
3-0,2	Ново-Уфимский	68	76	83	274	9,0
Л-0,2	Лисичанский	51	68	74	267	8,5
Л-0,5	Ново-Куйбышевский	62	72	81	282	8,5
Л-0,5	Московский	66	83	96	274	7,2
УФС	Киришский (образец 1)	54	74	94	262	8,2
УФС	Киришский (образец 2)	48	67	82	282	7,5

где ТВ₀ — температура вспышки в открытом тигле; ТВ_з — температура вспышки в закрытом тигле; ТС — температура самовоспламенения от нагретой поверхности; Т_вп — температура воспламенения в открытом тигле; G_r — массовая скорость горения;УФС — топливо утяжеленного фракционного состава.