Огнетушащий бинарный хемоконденсационный состав



 


Владельцы патента RU 2475287:

Стенковой Владимир Ильич (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Каланча" (RU)
Селиверстов Владимир Иванович (RU)

Изобретение относится к области противопожарной техники, а именно - к огнетушащим бинарным хемоконденсационным составам, которые могут применяться для объемного, площадного и локального тушения пожаров класса А, В, С, и флегматизации взрывоопасных средств в ограниченном пространстве. Огнетушащий состав включает газообразный флегматизатор-пропеллент диоксид углерода в смеси с азотом или воздухом, жидкий щелочной флегматизатор - водный аммиак или его производные и кислотный нейтрализатор. В качестве щелочного флегматизатора состав содержит смесь водного аммиака брутто формулы NH3·nH2O, где n=0.5÷4 с нейтральным ингибитором-фторированным пленкообразующим пенообразователем и/или раствором соли цезия, а в качестве кислотного нейтрализатора и пропеллента взята смесь диоксида углерода со стабилизатором давления - азотом или воздухом и антифризом при следующем соотношении компонентов (мас.%): щелочной флегматизатор с нейтральным ингибитором - 30-60, кислотный нейтрализатор - пропеллент - остальное. При смешении компонентов состава образуется тонкодисперсный аэрозоль кластерного типа. Изобретение обеспечивает получение бинарного хемоконденсационного состава на водной основе, обладающего повышенными значениями тепловыделения и высокой эффективностью пожаротушения, при высокой экологичности, технологичности и безопасности состава. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области противопожарной техники, а именно - к огнетушащим бинарным хемоконденсационным составам.

Предлагаемый состав может применяться для объемного, площадного и локального тушения пожаров класса А, В, С и флегматизации взрывоопасных средств в ограниченном пространстве.

Предшествующий уровень техники

Известен бинарный хемоконденсационный состав, состоящий из щелочной части на основе жидкого аммиака или его производных с газовым пропеллентом и из кислотной части - водного 50-80% раствора ортофосфорной кислоты с диоксидом углерода или его смеси с воздухом (Патент РФ №2393901 от 10.07.2008 г.).

Недостатком этого состава являются, во-первых, химическая агрессивность ортофосфорной кислоты, что вынуждает потребителя такого состава использовать дорогостоящие баллоны из высоколегированных сталей (см. Н.Н.Постников. «Термическая кислота, соли и удобрения на ее основе». М.: «Химия», 1976, с.335, а во-вторых, использование жидкого аммиака в производстве опасно из-за высокой токсичности паров аммиака, возможность термических ожогов (местного переохлаждения) при попадании на кожу человека, в-третьих, газообразный аммиак с воздухом создает взрывоопасные смеси.

К основному недостатку этого бинарного хемоконденсационного состава, выбранного нами за прототип, является его низкая экзотермичность, что не позволяет во время тушения при синтезе огнетушащего вещества (ОТВ) фосфата аммония в зоне пожара получать удовлетворительный выход водяного пара, снижающего концентрацию кислорода в очаге пожара до критической.

Раскрытие изобретения

Задачей данного изобретения является создание огнетушащего бинарного хемоконденсационного на водной основе, обладающего при совмещении (во время распыла) повышенными значениями тепловыделения, обеспечивающего перевод жидкой воды в пар, что, в конечном итоге, повышает эффективность пожаротушения при повышении экологичности, технологичности, безопасности и снижения материальных затрат. При этом при распылении и смешении бинарного состава образуется тонкодисперсный аэрозоль кластерного типа.

Поставленная цель достигается тем, что в огнетушащем бинарном хемокон-денсационном составе, включающем газообразный флегматизатор-пропеллент, диоксид углерода в смеси с азотом или воздухом, жидкий щелочной флегматизатор - водный аммиак или его производные, в качестве щелочного флегматизатора используют смесь водного аммиака брутто формулы NH3·nH2O, где n=0,5÷4 с нейтральным ингибитором - фторированным пленкообразующим пенообразователем и/или раствором соли цезия (галогенид, сульфат, фосфат, карбонат) при соотношении водный аммиак: нейтральный ингибитор от 99:1 до 80:20, а в качестве кислотного нейтрализатора и пропеллента взята смесь диоксида со стабилизатором давления - азотом или воздухом и антифризом - алкилкарбинолом и/или алкилкетоном при следующих компонентах состава (мас.%):

щелочной флегматизатор с нейтральным ингибитором 30-60
кислотный нейтрализатор - пропеллент остальное.

Физическая сущность изобретения

Физическая сущность данного изобретения заключается в использовании внутренней энергии (энтальпии) исходных компонентов при синтезе нового огнетушащего вещества (или веществ), которая согласно законам термодинамики может быть как положительной (экзотермическая реакция, протекающая с выделением тепла), так и эндотермической (синтез при принудительном нагревании). Рассмотрим в нашем случае два типа реакции получения ОТВ: фосфата аммония и карбоната аммония:

NH3+NH4H2PO4→(NH4)2 HPO4+780 кДж/кг,

т.е. при получении 1 кг аммофоса (смеси моно- и диаммонийфосфата) в среднем выделяется ≈800 кДж.

Учитывая, что используют 70% ортофосфорную кислоту, то и энергии соответственно выделится: 800 кДж·0.7=560 кДж.

1 дм3 воды при переводе ее в газообразное состояние (т.е. при t≥100°C) дает 1700 дм3 пара, т.е. с 1 кг воды получаем 1.7 м3 пара. Для перевода 1 кг воды в пар при t=0°C требуется 2675 кДж/кг (или 640 ккал/кг). Таким образом, при синтезе 1 кг аммофоса согласно патенту-прототипу можно перевести в пар: 560 кДж:2675кДж=0.2 кг воды или получить 1.7 м3/кг·0.2 кг=0.34 м3 пара.

По предлагаемому варианту заявки на изобретение реакции будут идти следующим образом:

Гидрокарбонат аммония NH4HCO3 уже при 20°С распадается на NH4OH - сильный ингибитор горения и диоксид углерода (СО2) - флегматизатор. Таким образом, с 1 кг термической смеси бинарного состава по предлагаемому изобретению получаем: 0,45 кг гидрата аммония (NH4OH) и 0,55 кг СО2, что соответствует 1 м3 CO2. Согласно реакции (2) можно перевести 3,4 кг воды в пар, т.е. получить 1.7 м3×3.4 кг=5.78 м3 пара и 1 м3 диоксида углерода. Отсюда получаем, что по газопроизводительности флегматизатора предлагаемый состав в (5.78+1) м3: 0.34 м3: ≈ в 20 раз может превосходить состав-прототип по патенту РФ №2393901. Водный аммиак - это жидкое удобрение и является не только некоррозионным, малотоксичным и экологически чистым веществом, но и на порядок дешевле ортофосфорной кислоты. При этом следует учитывать, что в водном аммиаке отлично растворяются соли цезия, которые при выпаривании из раствора образуют кластерную аэродисперсную систему.

Устойчивость к коагуляции дисперсной фазы образованного аэрозоля обеспечивает ПАВ - фторированный пленкообразующий пенообразователь, который придает аэрозольной частице определенный электрический заряд, что и противодействует коагуляции ультрадисперсных частиц огнетушащего аэрозоля.

Совокупность новых компонентов в сочетании с новыми соотношениями и известными позволяет подбирать составы с заданными свойствами и получать новые положительные эффекты.

Лучший вариант осуществления изобретения.

Инградиенты состава имеют широкую промышленную базу, недефицитны, дешевы, экологически чисты и не корродируют оборудование.

Предлагаемый огнетушащий бинарный хемоконденсационный состав снаряжается в два различных баллона: кислотный и щелочной. В первый баллон снаряжается диоксид углерода (основной пропеллент), азот или воздух (стабилизатор давления, обеспечивающий уменьшение весьма сильной барометрической зависимости диоксида углерода от температуры) и антифриз, например, этиловый спирт и/или диметилкетон. В щелочной баллон снаряжается водный аммиак, ПАВ и раствор солей цезия. Допускается вместо солей цезия применять его гидроксид.

Рецепты и основные характеристики состава-прототипа приведены в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных, заявляемый состав по газо (паро)производительности превосходит прототип в 8-34 раза, при этом состав не корродирует оборудование и аппаратуру из черного металла, не взрывоопасен, не токсичен и относится к малоопасному 4-му классу по категории опасности.

Таблица.
А.Компоненты состава Прототип патент РФ 2393901 Содержание, мас.% (Варианты исполнения)
Б. Характеристики 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7 8
А. Жидкий аммиак 8-10 - - - - - -
Вода 20-40 - - - - - -
Диоксид углерода + воздух 3-7 - - - - - -
Ортофосфорная кислота 40-48 - - - - - -
Пропеллент - азот остальное - - - - - -
Кислотный нейтрализатор
диоксид углерода - 56,0 49,5 38,8 56,0 49,5 38,8
азот или воздух - 10,5 4,0 0,8 10,5 3,0 0,8
антифриз:
этанол - 3,5 1,5 - - 1,0 0,2
диметилкетон - - - 0,4 3,5 1,5 0,2
Щелочной флегматизатор
водный аммиак - 29,7 40,5 48 29,7 40,5 48
ПАВ типа AAAF - 0,3 2,5 6 - 1 2
хлорид цезия - - 2,0 - - - -
сульфат цезия - - - 6 - - 2
карбонат цезия - - - - 0,3 - 2
йодид цезия - - - - - 1,5 2
бромид цезия - - - - - 2 2
фосфат цезия 2
Б. Характеристики
1. Выход газообразного флегматизатора с 1 кг смеси, м3/кг 0,2-0,34 0.95-2.38 0.95-2.38 0.95-2.38 0.95-2.38 0.95-2.38 0.95-2.38
2. Агрессивность к черным металлам + - -

1. Огнетушащий бинарный хемоконденсационный состав, включающий газообразный флегматизатор-пропеллент диоксид углерода в смеси с азотом или воздухом, жидкий щелочной флегматизатор - водный аммиак или его производные и кислотный нейтрализатор, отличающийся тем, что в качестве щелочного флегматизатора взята смесь водного аммиака брутто формулы NH3·nH2O, где n=0,5-4, с нейтральным ингибитором - фторированным пленкообразующим пенообразователем и/или раствором соли цезия при соотношении водный аммиак: нейтральный ингибитор от 99:1 до 80:20, а в качестве кислотного нейтрализатора и пропеллента взята смесь диоксида углерода со стабилизатором давления - азотом или воздухом и антифризом при соотношении диоксид углерода: стабилизатор давления: антифриз от 80:15:5 до 97:2:1 при следующих соотношениях компонентов состава, мас.%:

щелочной флегматизатор с нейтральным ингибитором 30-60
кислотный нейтрализатор - пропеллент остальное

2. Огнетушащий состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли цезия взят галогенид, или сульфат, или фосфат, или карбонат цезия, а в качестве антифриза взят алкилкарбинол и/или алкилкетон.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к средствам профилактики и тушения пожаров, а также может быть использовано для дегазации токсичных материалов, пылеподавления, в медицине, в фармацевтике и в сельском хозяйстве.
Изобретение относится к средствам профилактики и тушения пожаров, а также может быть использовано для дегазации токсичных материалов, пылеподавления, в медицине, в фармацевтике и в сельском хозяйстве.
Изобретение относится к пенным огнетушащим составам и может быть использовано для тушения пожаров классов А и В. .
Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к пенообразующим составам для тушения пожаров классов А и В. .

Изобретение относится к водным растворам-смачивателям для пожаротушения на основе поверхностно-активных веществ, снижающих поверхностное натяжение воды, повышающих ее смачивающие свойства и предназначенных для тушения пожаров класса А (твердых гидрофобных горючих материалов, таких как древесина, полимеры, резина, уголь, торф, ткани и т.п.).
Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к составам жидкостей, предназначенным для тушения пожаров в зоне расположения электрооборудования, находящегося под напряжением, и электронной техники.
Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к пенообразующим составам для тушения пожаров классов А, Б с применением пены низкой, средней и высокой кратности.
Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано для тушения пожаров классов А, Б. .

Изобретение относится к водным растворам пенообразователей на основе поверхностно-активных веществ и предназначено для тушения горючих материалов и легковоспламеняющихся жидкостей на открытом пространстве и в условиях объемных очагов возгорании в помещениях.

Изобретение относится к фторированным соединениям, способу их получения, огнетушащим композициям, включающим фторированные соединения, и способам тушения, контролирования или предотвращения пожаров с помощью таких композиций
Изобретение относится к средствам профилактики и тушения лесных и торфяных пожаров. Пенообразующий состав термостойкой пены включает коагулянт - основной хлорид алюминия, поверхностно-активное вещество - ПО-6ТС (А), триэтаноламин и воду. Пена отличается высокой устойчивостью к самопроизвольному разрушению, устойчивостью к термическому излучению и к открытому пламени. Пена пригодна для дегазации токсичных веществ и пылеподавления. Состав может быть использован в качестве заряда огнетушителей и в автоматических системах тушения пожаров. 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к отрасли пожаротушения, в частности к водным растворам пенообразователей на основе поверхностно-активных веществ, применяемых для тушения пеной низкой, средней и высокой кратности. Пенообразователь включает смесь поверхностно-активных веществ Штамекс CFM, фторированный Штамекс FM, углеводородный Штамекс CM, пенный Штамекс М, антифриз и воду, и для снижения времени тушения нефтепродуктов, содержащих добавки спиртов, эфиров или кетонов, включает фторированный Штамекс FM в соотношении с углеводородным Штамекс CM 2:1. Поверхностное натяжение водного раствора пенообразователя составляет не более 16,7 мН/м. Пенообразующая композиция обеспечивает высокую скорость растекания пены и предотвращение доступа большего количества горючих паров и газов в зону горения, сокращение времени тушения. Изобретение предназначено для тушения горючих жидкостей путем подачи пены на поверхность и в слой горючего. 6 ил., 3 табл.
Изобретение относится к пенообразующим составам многоцелевого назначения, предназначенным для получения пены низкой, средней и высокой кратности с использованием пресной и жесткой воды в концентрации 1 об.%, 3 об.% и 6 об.%. Изобретение может найти применение при пожаротушении, в частности при тушении пожаров классов А и В, при инертизации горных выработок, для подавления пыли в местах ее возникновения и т.д. Пенообразующий состав содержит натриевые соли алкилсульфатов первичных высших жирных спиртов фракции C8-C10 и натриевые соли α-олефинсульфонатов фракции C14-C16, взятые в массовом соотношении 100:(22-36), и воду. Технический результат изобретения - повышение устойчивости пены (время истечения 50% объема жидкости из пены) до 215-280 с, уменьшение общего содержания ПАВ в концентрате пенообразователя и снижение его вязкости при 20°С до уровня 25-40 мм2·с-1. 4 з.п.ф-лы, 3 табл.,16 пр.
Изобретение может быть использовано для профилактики и тушения пожара ацетона и полярных органических жидкостей пеной. Состав рабочего раствора пенообразователя готовят на пресной и морской воде при следующем содержании компонентов, мас.%: оксихлорид алюминия - 0,50; сульфат аммония - 0,20; поверхностно-активное вещество на основе алкилсульфата натрия - 0,40; уксусная кислота - 0,02; полиметилсилоксан ПМС 200/0,65 - 0,03; вода - остальное. Состав может быть использован с природной водой любой степени жесткости и солевым содержанием при профилактике и тушении пожаров, отличается высокой устойчивостью пены к самопроизвольному разрушению и термической устойчивостью к открытому пламени, позволяет исключить использование фторированных ПАВ, являющихся опасными загрязнителями водной среды. 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к водным растворам пенообразователя на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ) и предназначено для тушения твердых горючих материалов, горючих жидкостей и легковоспламеняющихся жидкостей как на открытом пространстве, так и в помещениях в условиях низких температур. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в повышении морозоустойчивости огнетушащего состава до - 52°С без выпадения твердой фазы и снижения огнетушащей эффективности. Огнетушащий состав на водной основе содержит пленкообразующий пенообразователь на основе фторорганических кислот и добавку на основе хлорида лития, снижающую температуру замерзания огнетушащего состава, при этом добавка включает мочевину при следующем соотношении компонентов в мас.%: Хлорид лития - 26÷29%; Мочевина - 8÷12%; Пленкообразующий пенообразователь - 14÷20%; Вода - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к пенообразующим составам, которые могут найти применение при пожаротушении, в частности при тушении пожаров классов А и В, при инертизации горных выработок, для подавления пыли в местах ее возникновения. Пенообразующий состав включает натриевую соль алкилсульфата первичного высшего жирного спирта фракции С10 и натриевые соли α-олефинсульфонатов фракции С14-С16, взятые в массовом соотношении 100:(0,025÷56,8), и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: натриевая соль алкилсульфата первичного высшего жирного спирта фракции С10 3,7-40,0; натриевые соли α-олефинсульфонатов фракции С14-С16 0,015-12,6; вода остальное. Технический результат: уменьшение общего содержания ПАВ в концентрате пенообразователя, снижение его кинематической вязкости при 20°C до уровня 11-30 мм2·с-1. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 20 пр.

Изобретение относится к пенным средствам профилактики и тушения пожаров термостойкой пеной. Состав термостойкой пены включает, мас.%: основной хлорид алюминия - 0,17, сульфат аммония - 0,06, поверхностно-активное вещество (ПАВ) - 0,09 и морскую воду - остальное. При этом в качестве ПАВ состав содержит алкилсульфат натрия, NaOSO3-R, где R=С7-С9. Концентрация компонентов в рабочем растворе на морской воде уменьшена по сравнению с прототипом, что способствует меньшему загрязнению окружающей водной среды при равной устойчивости пены. 2 табл.
Наверх