Огнетушащее средство для тушения нефти и нефтепродуктов

Изобретение относится к средствам тушения нефти и нефтепродуктов при их разливах, а также в замкнутых объемах. Средство содержит тушащий состав, нанесенный на гранулы из огнеупорного поризованного материала диаметром 10-50 мм с рабочим слоем толщиной 1-5 мм. Тушащий состав содержит бикарбонат кальция в количестве 0,2-0,8 вес.ч., жидкое стекло в количестве 0,2-0,8 вес.ч. и 0,1-0,3 вес.ч. ингибирующей добавки. Предложенное изобретение позволяет создать эффективное, дешевое и удобное в применении средство. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к средствам тушения нефти и нефтепродуктов как при их разливах, так и в замкнутых объемах.

Известные тушащие средства представляют собой: порошковые составы, пенообразующие композиции и инертные газы.

Недостатком порошковых составов является то, что при тушении возгорании нефтепродуктов они могут использоваться только в качестве кратковременных ингибиторов реакций горения.

Пенообразующие композиции неустойчивы в объеме горения и изготавливаются по сложной технологии из дорогостоящих реактивов.

Применение инертных газов целесообразно только в случае ограниченных объемов, т.к. при открытом горении нефтепродуктов невозможно эффективно снизить концентрацию кислорода по всему зеркалу горения. Также необходимость хранения и транспортировки газа в толстостенных металлических баллонах большого веса и объема, снабженных специальной напорной системой закачивания газа, делает их применение ограниченным и сложным (1).

Действие известных средств формально основывается на сбивании пламени в очаге горения, вытеснении их объема горения кислорода, укрыве зеркала горения от доступа кислорода, игибировании активных центров горения, а также на сочетании вышеприведенных факторов.

Наиболее близким к предлагаемому является порошковый состав для тушения пожаров, состоящий из бикарбоната натрия, талька или карбоната кальция и кремнийорганической добавки (2). Однако этот состав недостаточно стабилен при хранении, в связи с чем теряет огнетушащую эффективность, исключает возможность его повторного использования, а также при применении не создает условий устойчивого размещения средства на зеркале горения.

Задачей заявляемого изобретения является создание эффективного, удобного в применении и дешевого средства для тушения нефти и нефтепродуктов как на открытых пространствах, так и в замкнутых объемах.

Поставленная задача решаема предлагаемым огнегасящим средством для тушения нефти и нефтепродуктов, содержащим порошок на основе солей угольной и кремниевых кислот, причем тушащий порошок нанесен на гранулы из огнеупорного поризованного материала диаметром 10-50 мм, с рабочим слоем толщиной 1-5 мм, и состоит из бикарбоната кальция, жидкого стекла и ингибирующей добавки при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

Бикарбонат кальция	-0,2-0,8
Жидкое стекло	-0,2-0,8
Ингибирующая добавка	-0,1-0,3

Огнетушащее средство готовят следующим образом:

1. В смесителе в заданных пропорциях состав гомогенизируют.

2. После гомогенизации тушащая смесь наносится на гранулы поризованного материала, например керамзитового гравия.

3. После нанесения состава на гранулы полученное средство сушится.

4. После сушки слипшиеся гранулы средства дезинтегрируются и упаковываются.

Состав предлагаемого средства подобран на основании изучения литературных данных и интерпретации результатов экспериментальных исследований.

В основе процесса тушения нефти и нефтепродуктов предлагаемым огнетушащим средством лежат следующие физико-химические явления:

1. Так как удельный вес гранул средства меньше удельного веса нефти и нефтепродуктов, то при вбрасывании их в очаг пожара они плавают по зеркалу горения.

2. Тушащий состав из смеси реагентов, покрывающий каждую гранулу керамзита, при нагревании выше 100°С начинает вспениваться и разлагаться с получением химических соединений, отсекающих доступ кислорода к поверхности горения:

Са(НСО₃)₂=УДП СаСО₃+СО₂+Н₂О

Как видно по уравнению реакции только из бикарбоната кальция получаются следующие продукты: ультрадисперсный порошок (УДП) карбоната кальция, вода и углекислый газ. Вода и углекислый газ образуют микросферу вокруг гранулы, а так как гранулы покрывают всю поверхность зеркала горения, то над ней генерируется тонкое «покрывало» из паров воды и углекислого газа, которое отсекает доступ кислорода воздуха к горящим углеводородам. Реакция разложения бикарбоната кальция проходит очень активно, а поэтому выделяющийся ультрадисперсный порошок карбоната кальция захватывается парами воды и взвешивается над поверхностью, что оказывает ингибирующее воздействие на активные центры реакции горения, частично разлагаясь при этом на СаО и СО₂ по формуле:

Во время прохождения двухступенчатой реакции разложения тушащего состава, над зеркалом горения, в большом количестве образуется «недожег» углерода, который оседает на поверхности нефтепродуктов, образуя пленку, которая препятствует активному испарению углеводородов.

В результате взаимодействия предлагаемого тушащего средства с огнем реализуются следующие огнегасящие факторы:

1. Отъем тепловой энергии из очага пожара на прохождение реакции диссоциации используемого тушащего средства - комплексного реагента.

2. Устойчивое укрытие зеркала горения от доступа кислорода воздуха слоем паров воды и углекислого газа.

3. Ингибирование активных центров (полупродуктов) реакции горения взвесью ультрадисперсного порошка СаСО₃ по схеме тройного столкновения молекул.

4. Укрытие поверхности углеводородов пленкой из неокисленного углерода.

5. Ингибирование пламени ингибирующей добавкой во всем объеме горения, в качестве которой можно использовать, например, фосфорно-аммонийные соли.

Выбор наиболее оптимальных технических параметров средства (размера гранул и толщина тушащего слоя) был осуществлен на основании проведенных экспериментальных испытаний. Испытания проводились с использованием искусственного очага возгорания, представляющего собой металлический короб размером 500×500 мм и высотой бортиков 70 мм, куда заливалась горючая смесь, состоящая из солярки, машинного масла и бензина, взятых в пропорции 5:2:3. Горючая смесь поджигалась факелом и разогревалась в течение 3 минут. После разогрева в нее вбрасывались гранулы тушащего средства в количестве, необходимом для полного укрытия зеркала горения. В течение 5 минут, после вбрасывания средства в короб, горение прекращалось. Гранулы и неокисленный углерод оставались плавать на поверхности горючей смеси, предотвращая испарение летучих углеводородов.

На основании проведенных экспериментальных исследований были подобраны оптимальные параметры средства - размер гранул и толщина тушащего состава.

Оказалось, что диаметр гранул должен составлять 10-50 мм ввиду того, что применение средства с диаметром гранул менее 10 мм нецелесообразно, так как это не способствует созданию условий устойчивого размещения средства на зеркале горения, а применение средства с диаметром гранул более 50 мм снижает эффективность пожаротушения вследствие образования между ними значительного по площади незащищенного пространства на зеркале горения. Толщина тушащего состава на гранулах средства менее 1 мм недостаточна для протекания химических процессов с требуемой эффективностью, а использование средства на гранулах которого толщина слоя тушащего состава более 5 мм приводит к снижению плавучести средства ввиду повышения удельного веса гранул.

Таким образом, предлагаемое огнегасящее средство является эффективным для тушения нефти и нефтепродуктов как при их разливах, так и в замкнутых объемах за счет устойчивого размещения на зеркале горения, а также является недорогим и удобным для хранения и транспортировки. Отработанные гранулы могут использоваться повторно.

Список литературных источников, использованных при составлении описания:

1. Баратов А.Н. Иванов Е.Н. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности. М: Химия, 1979.

2. АС СССР №446280, БИ №38, 15.10.74 (прототип).

1. Огнетушащее средство для тушения нефти и нефтепродуктов, содержащее тушащий состав на основе солей угольной и кремниевых кислот, отличающееся тем, что тушащий состав нанесен на гранулы из огнеупорного поризованного материала диаметром 10-50 мм с рабочим слоем толщиной 1-5 мм и состоит из бикарбоната кальция, жидкого стекла и ингибирующей добавки при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

Бикарбонат кальция	0,2-0,8
Жидкое стекло	0,2-0,8
Ингибирующая добавка	0,1-0,3

2. Огнетушащее средство по п.1, отличающееся тем, что тушащий состав может быть нанесен на гранулы керамзитового гравия.