Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей и способ его получения


 


Владельцы патента RU 2520095:

Шэньси Джей энд Ар Фаер Файтинг Ко., Лтд. (CN)

Каталитический охлаждающий агент для устройства пожаротушения с термоаэрозолем и способ его получения. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей включает: эндотермический охлаждающий материал: 50-95 масс.%; каталитическая добавка: 1-30 масс.%; технологическая добавка: 0,5-5 масс.%; связующий агент: 2-6 масс.%. Эндотермический охлаждающий материал представляет собой карбонат марганца, оксалат марганца, фосфат марганца, манганат калия, перманганат калия или композиционный эндотермический охлаждающий материал, состоящий из карбоната марганца и дополнительного охлаждающего агента. Каталитическая добавка представляет собой оксид метала или гидроксид. Технологическая добавка представляет собой стеарат, графит или их смесь. Связующий агент представляет собой композиционный раствор силиката щелочного металла и водорастворимого высокомолекулярного полимера. Заявлены также способы получения охлаждающего агента в форме крупных кусков, таблеток, сферических гранул или прутков ячеистого строения. По сравнению с известным уровнем техники является высокоэффективным и дает хороший охлаждающий эффект, позволяет снизить вторичное ухудшение свойств огнегасящего вещества и исключить присутствие токсичного газа в продукте огнегасящего вещества, чтобы снизить токсичность огнегасящего вещества и опасность его для окружающей среды. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

 

Область техники

Настоящее изобретение принадлежит к области газового пожаротушения в сфере противопожарных технологий и относится к охлаждающему агенту для охлаждения дыма в ходе тушения пожара с помощью термоаэрозоля и способу его получения, более конкретно к каталитическому охлаждающему агенту с превосходным охлаждающим эффектом и способу его получения.

Уровень техники

Инициатором огнегасящего вещества на основе термоаэрозоля является вид пиротехнического состава, который дает сильную реакцию горения и высвобождает большое количество тепла, когда он выделяет огнегасящее вещество на основе термоаэрозоля. Чтобы избежать вторичного возгорания, огнегасящее вещество необходимо охлаждать. В известном уровне техники общие способы охлаждения включают внутреннее химическое охлаждение, внешнее химическое охлаждение, внешнее физическое охлаждение с помощью охлаждающей среды или низкотемпературного источника, внешнее физическое охлаждение посредством структурного проектирования и внешнее физическое охлаждение с помощью физического охлаждающего агента и т.д.

В CN 1593695 A описан способ внешнего физического охлаждения посредством структурного проектирования, и в способе используют огнестойкие перегородки и камеры для блокировки и изоляции пламени и тепла от огнегасящего вещества на основе термоаэрозоля; однако устройство слишком велико и опасность вторичного возгорания все еще существует.

В CN 101156981 А описан способ охлаждения огнегасящего вещества посредством эндотермического эффекта, обеспечиваемого высвобождением диоксида углерода высокого давления. Однако способ имеет следующие недостатки: трудно синхронизировать работу низкотемпературного источника с выделением огнегасящего вещества на основе термоаэрозоля, в результате на последней стадии высвобождения огнегасящего вещества оно может высвобождаться без охлаждения и, следовательно, возможны выбросы пламени и горячего остатка, приводящие к вторичному возгоранию; кроме того, устройство является более сложным и затраты на техническое обслуживание высокие.

В CN 1600391 A описан способ внешнего химического охлаждения, в котором используют охлаждающие брикеты с порами размером 4-8 мм, полученные связыванием охлаждающего агента, при различных соотношениях смеси, с фенольным альдегидом в качестве исходного материала. В способе охлаждения термоаэрозоля охлаждающие брикеты, полученные при различных отношениях смеси, укладывают в четыре слоя в устройство пожаротушения. При этом первый слой и четвертый слой заполняют охлаждающими брикетами, в основном состоящими из сульфата кальция, цеолита, оксида алюминия и карбоната кальция; второй слой заполняют охлаждающими брикетами, в основном стоящими из карбоната калия, карбоната натрия, карбоната кальция, бикарбоната калия и бикарбоната натрия; третий слой заполняют охлаждающими брикетами, в основном стоящими из карбоната калия, карбоната натрия, карбоната кальция, бикарбоната калия, бикарбоната натрия, гидроксида алюминия, гидроксида цинка и гидроксида меди. Однако охлаждающий агент имеет следующие недостатки: он может выделять токсичный газ SOz при высокой температуре и, следовательно, не является безопасным для окружающей среды; охлаждающие брикеты обладают низкой прочностью и плохой вибропрочностью и могут легко разрушаться;

охлаждающий эффект является неудовлетворительным; большое количество соединения щелочного металла образуется при эндотермическом разложении, что вызывает вторичное ухудшение свойств огнегасящего вещества.

В RD 208627 описан охлаждающий агент для термоаэрозолей, полученный из следующих материалов: нитроцеллюлозы, пластификатора, стабилизатора, катализатора, технологической добавки и поглотителя тепла: 25-45% основного карбоната магния, или оксалата аммония, или основного фосфата магния. Недостатки охлаждающего агента заключаются в том, что он имеет низкое содержание эндотермического охлаждающего материала и, следовательно, охлаждающий эффект не является удовлетворительным, он обладает низкой прочностью и низкой вибропрочностью, и легко разрушается и забивает канал охлаждения, вызывая опасность взрыва, когда высвобождается огнегасящее вещество; составляющие его компоненты, такие как нитроцеллюлоза, пластификатор и стабилизатор, могут выделять токсичные газы, такие как СО, NOx и HCN, при высокой температуре; при разложении основного карбоната выделяется большое количество воды, которая образует вязкую электропроводящую жидкую мембрану на защищаемом веществе, вызывая вторичное ухудшение свойств.

Другие охлаждающие агенты для термоаэрозолей с подобными свойствами включают охлаждающие агенты для термоаэрозолей, описанные в RU 2120318, RU 2166975, RU 2142306, RU 214835, PCT/RU 2004/000342 (заявка CN 1845770 A) и т.д.

Хотя вышеописанные охлаждающие агенты характеризуются различными признаками, все они не могут обеспечить высокие эксплуатационные качества огнегасящего вещества в показателях высокой эффективности пожаротушения, контроля выделений токсичных газов, снижения вторичного ухудшения свойств, а также охлаждающий эффект и т.д.

Описание изобретения

С учетом недостатков известного уровня техники, в настоящем изобретении обеспечивают охлаждающий агент и способ его получения, причем указанный охлаждающий агент не только эффективно охлаждает огнегасящее вещество на основе термоаэрозоля до температуры безопасного высвобождения, но и позволяет достичь следующих целей:

1) основным исходным материалом является охлаждающий материал, который может поглощать большое количество тепла при низкой температуре и разлагаться, что повышает эффективность охлаждения;

2) конечная влажность и компонент, который образует влагопоглощающий продукт, могут быть снижены, что снижает вероятность вторичного ухудшения свойств огнегасящего вещества;

3) могут быть выбраны каталитические добавки, чтобы снизить содержание и даже устранить токсичные газы, такие как СО, NOx, NH3, HCN, в продукте огнегасящего вещества и снизить его опасность для окружающей среды;

4) благодаря каталитическому эффекту продуктов разложения охлаждающего агента и каталитической добавке в огнегасящее вещество, содержание активных составляющих в огнегасящем веществе может быть увеличено, посредством чего можно повысить эффективность огнегасящего вещества на основе термоаэрозоля при пожаротушении;

5) такие компоненты, как органический связующий агент, неорганический связующий агент, эндотермический охлаждающий материал, каталитическая добавка и формирующий поверхностное покрытие агент, можно сочетать подходящим образом, чтобы увеличить прочность и гладкость поверхности охлаждающего агента и улучшить вибропрочность охлаждающего агента.

Целей настоящего изобретения достигают следующим образом.

Термохимический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по настоящему изобретению включает эндотермический охлаждающий материал, каталитическую добавку, технологическую добавку и связующий агент и отличается тем, что имеет следующее содержание компонентов:

эндотермический охлаждающий материал: 50-95 масс.%

каталитические добавки: 1-30 масс.%

технологические добавки: 0,5-5 масс.%

связующий агент: 2-6 масс.%

Эндотермический охлаждающий материал представляет собой карбонат марганца, оксалат марганца, фосфат марганца, манганат калия, перманганат калия или композиционный эндотермический охлаждающий материал, состоящий из карбоната марганца и дополнительного охлаждающего агента, где дополнительный охлаждающий агент представляет собой карбонат, основной карбонат и оксалат металла I группы, II группы или группы переходных металлов, и в композиционном эндотермическом охлаждающем материале содержание карбоната марганца составляет не менее 50 масс.%; каталитическая добавка представляет собой оксид металла или гидроксид; технологическая добавка представляет собой стеарат, графит или их смесь; связующий агент представляет собой композиционный раствор силиката щелочного металла и водорастворимого высокомолекулярного полимера.

Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по настоящему изобретению дополнительно включает формирующий поверхностное покрытие агент, полученный из пленочного материала метилол- или гидроксиэтилцеллюлозы, содержание которого составляет 0-2 масс.%.

В химическом каталитическом охлаждающем агенте для термоаэрозолей по настоящему изобретению эндотермический охлаждающий материал предпочтительно представляет собой карбонат марганца; каталитическая добавка предпочтительно представляет собой оксид меди, цинка, железа, магния или никеля и/или гидроксид меди, цинка, железа, магния или никеля.

В химическом каталитическом охлаждающем агенте для термоаэрозолей по настоящему изобретению связующий агент предпочтительно представляет собой композиционный раствор, полученный из силиката натрия и поливинилового спирта или из силиката натрия и калиевой целлюлозы.

Содержание компонентов в химическом каталитическом охлаждающем агенте для термоаэрозолей по настоящему изобретению может быть определено в соответствии с техническими требованиями и функциональной целесообразностью в пределах области защиты изобретения.

Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по настоящему изобретению может находиться в форме крупных кусков, таблеток, гранул или прутков ячеистого строения, и его можно использовать по отдельности или в сочетании с физическим охлаждающим агентом, при этом химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей в форме таблеток может быть получен посредством следующих стадий:

стадия 1: взвешивание карбоната марганца или карбоната марганца, оксида цинка, оксида железа (III) и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания и перемешивание и смешивание их в течение 5-25 мин при высокой скорости;

стадия 2: добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 2-10 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 5-25 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием;

стадия 3: сушка полученной смеси в печи при 50°С-80°С в течение 2-6 ч, выгрузка, загрузка в смесительный бак, добавление стеарата цинка в соответствующем массовом количестве и перемешивание в течение 3-10 мин;

стадия 4: загрузка смеси в ротационную таблеточную машину и прессование смеси с получением таблеток при давлении 100-300 МПа с помощью не проходящего внутрь пуансона;

стадия 5: загрузка таблеток в дражировочную машину для нанесения покрытия на основе сахара на водяной орех (чилим), и нанесение на таблетки покрытия в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы в условиях 50-150°С и 20-50 об/мин.

Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей в форме сферических гранул может быть получен посредством следующих стадий:

стадия 1: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания и перемешивание и смешивание их в течение 5-25 мин при высокой скорости;

стадия 2: подача полученной смеси в гранулятор для водяного ореха, добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве и получение гранул в условиях 80-120°С и 20-50 об/мин;

стадия 3: после получения материала в виде гранул диаметром приблизительно 10 мм, нанесение на гранулы покрытия в растворе гидроксиэтилцеллюлозы соответствующей массы.

Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей в форме прутков может быть получен посредством следующих стадий:

стадия 1: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания и перемешивание и смешивание их в течение 5-25 мин при высокой скорости;

стадия 2: добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 2-10 мин при низкой скорости и затем проведение гранулирования в течение 5-15 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием;

стадия 3: немедленная подача полученных гранул в экструдер и экструдирование частиц с получением прутков диаметром 4-10 мм с 2-8 отверстиями диаметром 1-4 мм в каждом прутке при давлении 3-80 МПа;

стадия 4: нарезка прутков с получением цилиндров высотой 4-10 мм и сушка цилиндров в печи при 40°С-80°С в течение 2-6 ч и выгрузка цилиндров.

По сравнению с другими подобными охлаждающими агентами химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по настоящему изобретением имеет следующие очевидные преимущества.

1. Карбонат марганца или другой перманганат является предпочтительным в качестве эндотермического охлаждающего материала, и оксид или гидроксид металла, такой как оксид цинка или гидроксид цинка, является предпочтительным в качестве каталитической добавки.

Карбонат марганца оказывает превосходный охлаждающий эффект, он может полностью разлагаться при температуре 500°С и поглощать теплоту в количестве до 546 Дж/г. Оксиды металлов, образующиеся при разложении, такие как оксид марганца и оксид цинка, действуют совместно, снижая или даже устраняя токсичные газы, образовавшиеся из огнегасящего вещества, такие как СО, NOX, NO3 и HCN, путем каталитического окисления или разложения, тем самым снижая токсичность. В то же время вышеуказанные вещества объединяются с твердыми частицами в огнегасящем веществе, когда они вступают в контакт с огнегасящим веществом, и тем самым оказывают значительный каталитический эффект в ходе пожаротушения и улучшают эффективность огнегасящего вещества при пожаротушении. В уровне техники неизвестно использование карбоната марганца или оксалата марганца, фосфата марганца и манганта калия в качестве основного эндотермического охлаждающего материала.

2. Композиционный раствор, приготовленный из силиката щелочных металлов и водорастворимого высокомолекулярного полимера, является предпочтительным в качестве связующего агента.

Композиционный связующий агент устраняет недостатки композиционной системы с единственным неорганическим связующим агентом, такие как высокая хрупкость, низкая пластичность, низкая теплостойкость и низкая вибрационная прочность. Композиционный материал имеет высокую плотность и высокую прочность, хотя и добавляют небольшое количество композиционного связующего агента.

3. Пленочный материал метилол- или гидроксилцеллюлозы является предпочтительным в качестве формирующего поверхностное покрытие агента.

Формирующий поверхностное покрытие агент повышает гладкость поверхности композиционной системы и дополнительно увеличивает прочность, износостойкость и вибростойкость композиционной системы и предотвращает разрушение охлаждающего агента и высыпание его из устройства пожаротушения в процессе транспортировки.

4. Поскольку содержание элемента Н в композиционной системе низкое, только небольшое количества влаги образуется в ходе реакции; кроме того, продукт разложения композиции не содержит веществ, склонных к влагопоглощению и являющихся сильно растворимыми, продукт не взаимодействует с влагой в огнегасящем веществе, окружающей среде и в нем самом, следовательно, он не образует вязкую электропроводящую жидкую пленку (капли); поэтому снижается коррозия и снижается вторичное ухудшение свойств огнегасящего вещества, или оно не увеличивается. Кроме того, композиционная система не содержит элемент N, так что она не образует токсичных газов, таких как NOX, NO3 и HCN, которые повышают токсичность огнегасящего вещества.

5. Композиция может быть получена в виде крупных кусков, таблеток, сферических гранул или прутков ячеистого строения посредством гранулирования, прессования пуансоном или экструзии, и ее можно использовать по отдельности или в сочетании с физическим охлаждающим агентом.

Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по настоящему изобретению может обеспечить одновременное достижение следующих технических результатов: высокую эффективность охлаждения, по существу отсутствие влаги и влагопоглощающего продукта, снижение или отсутствие увеличения вторичного ухудшения свойств огнегасящего вещества; снижение токсичности огнегасящего вещества посредством каталитического окисления и снижение опасности для окружающей среды; улучшение эффективности огнегасящего вещества при пожаротушении посредством увеличения содержания активного компонента в огнегасящем веществе и значительного каталитического эффекта; повышение прочности и гладкости поверхности и улучшение вибростойкости охлаждающего агента посредством сочетания органического/неорганического связующего агента и обработки поверхности агентом, формирующим покрытие.

Подробное описание воплощений

Воплощение 1

Получают охлаждающий агент следующего состава:

карбонат марганца 80 масс.%
оксид цинка 5 масс.%
оксид железа(III) 5 масс.%
основной карбонат магния 5 масс.%
силикат натрия 2,5 масс.%
поливиниловый спирт 1 масс.%
гидроксиэтилцеллюлоза 1 масс.%
стеарат цинка 0,5 масс.%

Способ получения охлаждающего агента включает: взвешивание карбоната марганца или карбоната марганца, оксида цинка, оксида железа(III) и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, перемешивание и смешивание в течение 15 мин при высокой скорости; добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 5 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 10 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием; загрузка полученной смеси в печь и сушка в течение 4 ч при 60°С, выгрузка смеси, загрузка в смесительный бак, добавление стеарата цинка в соответствующем массовом количестве и перемешивание в течение 5 мин; загрузка смеси в ротационную таблеточную машину и прессование смеси с получением таблеток диаметром 8 мм при давлении 2300 МПа с помощью не проходящего внутрь пуансона; загрузка полученных таблеток в дражировочную машину для нанесения покрытия на основе сахара на водяной орех и нанесение на таблетки покрытия в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы в условиях 100°С и 30 об/мин.

Осуществляли загрузку 200 г таблеток охлаждающего агента, полученных вышеуказанным способом, в генератор, содержащий 100 г агента, образующего термоаэрозоль S-типа, и загрузку генератора в испытательную камеру пожаротушения объемом 1 м3 для испытания на пожаротушение обычного гептана на масляном поддоне диаметром 100 мм; загрузку 4 кг таблеток охлаждающего агента, полученных вышеуказанным способом в генератор, содержащий 2 кг агента, образующего термоаэрозоль S-типа, и загрузку генератора в испытательную камеру пожаротушения объемом 20 м3, для испытания на пожаротушения распылением в холодном состоянии и проводили измерение газообразных компонентов огнегасящего вещества после распыления и предела огнестойкости блока питания АТХ обычного настольного ПК в огнегасящем веществе. Результаты испытаний представлены в прилагаемой таблице.

Воплощение 2

Получают охлаждающий агент следующего состава:

карбонат марганца 95 масс.%
силикат натрия 2,5 масс.%
поливиниловый спирт 1 масс.%
гидроксиэтилцеллюлоза 1 масс.%
графит 0,5 масс.%

Способ получения охлаждающего агента включает: взвешивание карбоната марганца в соответствующем количестве, загрузка его в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 5 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 10 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием; загрузка полученной смеси в печь и сушка в течение 4 ч при 60°С, выгрузка смеси, загрузка в смесительный бак, добавление стеарата цинка в соответствующем массовом количестве и перемешивание в течение 5 мин; загрузка смеси в ротационную таблеточную машину и прессование смеси с получением таблеток диаметром 8 мм при давлении 200 МПа с помощью не проходящего внутрь пуансона; загрузка полученных таблеток в дражировочную машину для нанесения покрытия на основе сахара на водяной орех и нанесение на таблетки покрытия в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы в условиях 100°С и 30 об/мин.

Испытания полученных таблеток охлаждающего агента проводили, как описано в воплощении 1. Результаты испытаний представлены в прилагаемой таблице.

Воплощение 3

Получают охлаждающий агент следующего состава:

карбонат марганца 50 масс.%
оксид цинка 15 масс.%
оксид меди 15 масс.%
основной карбонат магния 15 масс.%
силикат натрия 2,5 масс.%
поливиниловый спирт 1 масс.%
гидроксиэтилцеллюлоза 1 масс.%
стеарат цинка 0,5 масс.%

Способ получения охлаждающего агента включает: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка, оксида меди и основного карбоната магния в соответствующих долях, загрузка их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, перемешивание и смешивание в течение 15 мин при высокой скорости; добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 5 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 10 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием; загрузка полученной смеси в печь и сушка в течение 4 ч при 60°С, выгрузка смеси, загрузка в смесительный бак, добавление стеарата цинка в соответствующем массовом количестве и перемешивание в течение 5 мин; загрузка смеси в ротационную таблеточную машину и прессование смеси с получением таблеток диаметром 8 мм при давлении 200 МПа с помощью не проходящего внутрь пуансона; загрузка полученных таблеток в дражировочную машину для нанесения покрытия на основе сахара на водяной орех и нанесение на таблетки покрытия в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы в условиях 100°С и 30 об/мин.

Испытания полученных таблеток охлаждающего агента проводили как описано в воплощении 1. Результаты испытаний представлены в прилагаемой таблице.

Воплощение 4

Получают охлаждающий агент следующего состава:

карбонат марганца 75 масс.%
оксид цинка 12 масс.%
основной карбонат магния 8 масс.%
силикат натрия 3 масс.%
поливиниловый спирт 1 масс.%
гидроксиэтилцеллюлоза 1 масс.%

Способ получения охлаждающего агента включает: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка и основного карбоната магния в соответствующих долях, загрузка их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, перемешивание и смешивание в течение 15 мин при высокой скорости; добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, и проведение гранулирования смеси с получением сферических гранул диаметром приблизительно 10 мм в условиях 100°С и 30 об/мин, и затем нанесение покрытия на сферические гранулы в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы.

Испытания полученных сферических гранул охлаждающего агента проводили, как описано в воплощении 1. Результаты испытаний представлены в прилагаемой таблице.

Воплощение 5

Получают охлаждающий агент следующего состава:

карбонат марганца 80 масс.%
оксид цинка 8 масс.%
основной карбонат магния 6 масс.%
силикат натрия 4 масс.%
поливиниловый спирт 1,5 масс.%
стеарат магния 0,5 масс.%

Способ получения охлаждающего агента включает: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка и основного карбоната магния в соответствующих долях, загрузка их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, перемешивание и смешивание в течение 15 мин при высокой скорости; добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 5 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 10 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием; загрузка полученных частиц в экструдер и экструдирование частиц в виде прутков диаметром 8 мм с 4 отверстиями диаметром 1 мм в каждом прутке при давлении 80 МПа, а затем нарезка прутков с получением цилиндров 8 мм высотой; сушка цилиндров в печи в течение 4 ч при 60°С и их выгрузка.

Испытания полученных цилиндрического и ячеистого охлаждающего агента проводили, как описано в воплощении 1. Результаты испытаний представлены в прилагаемой таблице.

Промышленное применение настоящего изобретения

Огнегасящее вещество термоаэрозоля, охлаждаемое с помощью охлаждающего агента по настоящему изобретению, можно эффективно использовать для пожаротушения в закрытых пространствах и частично занятых пространствах в строениях с жителями.

Преимущества охлаждающего агента по настоящему изобретения включают:

высокую эффективность охлаждения огнегасящего вещества термоаэрозоля;

высокую эффективность огнегасящего вещества термоаэрозоля при пожаротушении;

высокую прочность и гладкость поверхности;

высокую безопасность для окружающей среды; легкое и безопасное производство.

Таблица 1
Сравнение отношений компонентов и результаты испытаний
Компоненты Содержание компонентов, масс.% Охлаждаю-
щий агент на основе основного карбоната магния
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Карбонат марганца 80 95 50 75 80 80 60 65 70 90 85 75
Основной карбонат магния 5 15 6 10 98
Основной карбонат цинка 8 20 10 6 10
Карбонат кальция 10 5 5
Каталитические добавки
Оксид цинка 5 15 12 8 9
Оксид железа(III) 5 8
Оксид магния 5 15
Оксид меди 15 7
Гидроксид железа(III) 10
Гидроксид цинка 10
Технологические добавки
Стеарат цинка 0,5 0,5 0,5 1 1 1
Стеарат магния 0,5 1 1
Графит 0,5 0,5
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Связующие агенты
Силикат натрия 2,5 2,5 2,5 3 4 2,5 3 2 3 3 1,5 2,5 2
Поливиниловый спирт 1 1 1 1 1,5 1 0,5 1,5 1,5
Калиевая целлюлоза 1 1 1
Формирующие поверхностное покрытие агенты
Метилолцеллюлоза 0,5 1 0,5
Гидроксиэтилцеллюлоза 1 1 1 1 1 1 1
Сравнение результатов испытаний
Температура в инжекционном отверстии генератора, °С 187 163 246 212 152 197 214 257 221 176 203 188 387
Концентрация токсичных газов, ppm СО 3067 2652 4329 3604 2437 2667 3852 4336 3779 2543 2833 3123 8963
NOX 0 12 0 5 0 0 0 0 0 14 0 0 56
NH3, 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
HCN,
SOX
Продолжительность пожаротушения, с 37 53 61 38 33 45 63 67 58 41 35 42 не погашено
Огнестойкость блока питания АТХ >2 ч >2 ч >2 ч >2 ч >2 ч >2 ч >2 ч >2 ч >2 ч >2 ч >2 ч >2 ч 15 мин

1. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей, отличающийся тем, что он включает эндотермический охлаждающий материал, каталитическую добавку, технологическую добавку и связующий агент при следующем содержании компонентов химического охлаждающего агента:
эндотермический охлаждающий материал: 50-95 масс.%
каталитическая добавка: 1-30 масс.%
технологическая добавка: 0,5-5 масс.%
связующий агент: 2-6 масс.%,
где эндотермический охлаждающий материал представляет собой карбонат марганца, оксалат марганца, фосфат марганца, манганат калия, перманганат калия или композиционный эндотермический охлаждающий материал, состоящий из карбоната марганца и дополнительного охлаждающего агента, где дополнительный охлаждающий агент представляет собой карбонат, основной карбонат и оксалат металла I группы, II группы или группы переходных металлов и в композиционном эндотермическом охлаждающем материале содержание карбоната марганца составляет не менее 50 масс.%; каталитическая добавка представляет собой оксид металла или гидроксид; технологическая добавка представляет собой стеарат, графит или их смесь; связующий агент представляет собой композиционный раствор силиката щелочного металла и водорастворимого высокомолекулярного полимера.

2. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает формирующий поверхностное покрытие агент, полученный из пленочного материала метилол- или гидроксиэтилцеллюлозы, содержание которого составляет 0-2 масс.%.

3. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что эндотермический охлаждающий материал представляет собой карбонат марганца; каталитическая добавка предпочтительно представляет собой оксид меди, цинка, железа, магния или никеля и/или гидроксид меди, цинка, железа, магния или никеля.

4. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что связующий агент представляет собой композиционный раствор, полученный из силиката натрия и поливинилового спирта или из силиката натрия и калиевой целлюлозы.

5. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он включает:

карбоната марганца 80 масс.%
оксида цинка 5 масс.%
оксида железа(III) 5 масс.%
основного карбоната магния 5 масс.%
силиката натрия 2,5 масс.%
поливинилового спирта 1 масс.%
гидроксиэтилцеллюлозы 1 масс.%
стеарата цинка 0,5 масс.%

6. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он включает:

карбоната марганца 95 масс.%
силиката натрия 2,5 масс.%
поливинилового спирта 1 масс.%
гидроксиэтилцеллюлозы 1 масс.%
графита 0,5 масс.%

7. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он включает:

карбоната марганца 50 масс.%
оксида цинка 15 масс.%
оксида меди 15 масс.%
основного карбоната магния 15 масс.%
силиката натрия 2,5 масс.%
поливинилового спирта 1 масс.%
гидроксиэтилцеллюлозы 1 масс.%
стеарата цинка 0,5 масс.%

8. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он включает:

карбоната марганца 75 масс.%
оксида цинка 12 масс.%
основного карбоната цинка 8 масс.%
силиката натрия 3 масс.%
поливинилового спирта 1 масс.%
гидроксиэтилцеллюлозы 1 масс.%

9. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он включает:

карбоната марганца 80 масс.%
оксида цинка 8 масс.%
основного карбоната магния 6 масс.%
силиката натрия 4 масс.%
поливинилового спирта 1,5 масс.%
стеарата магния 0,5 масс.%

10. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он может находиться в форме крупных кусков, таблеток, сферических гранул или прутков ячеистого строения.

11. Способ получения химического каталитического охлаждающего агента для термоаэрозолей по п.10, отличающийся тем, что при получении охлаждающего агента в форме таблеток он включает следующие стадии:
стадия 1: взвешивание карбоната марганца или карбоната марганца, оксида цинка, оксида железа(III) и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, перемешивание и смешивание в течение 5-25 мин при высокой скорости;
стадия 2: добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 2-10 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 5-25 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием;
стадия 3: сушка полученной смеси в печи при 50°С-80°С в течение 2-6 ч, выгрузка, загрузка в смесительный бак, добавление стеарата цинка в соответствующем массовом количестве и перемешивание в течение 3-10 мин;
стадия 4: загрузка смеси в ротационную таблеточную машину и прессование смеси с получением таблеток при давлении 100-300 МПа с помощью не проходящего внутрь пуансона;
стадия 5: загрузка таблеток в дражировочную машину для нанесения покрытия на основе сахара на водяной орех и нанесение на таблетки покрытия в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы в условиях 50-150°С и 20-50 об/мин.

12. Способ получения химического каталитического охлаждающего агента для термоаэрозолей по п.10, отличающийся тем, что при получении охлаждающего агента в форме сферических гранул он включает следующие стадии:
стадия 1: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания и перемешивание и смешивание их в течение 5-25 мин при высокой скорости;
стадия 2: подача полученной смеси в гранулятор для водяного ореха, добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве и получение гранул в условиях 80-120°С и 20-50 об/мин;
стадия 3: после получения материала в виде сферических гранул диаметром приблизительно 10 мм, нанесение на гранулы покрытия в растворе гидроксиэтилцеллюлозы соответствующей массы.

13. Способ получения химического каталитического охлаждающего агента для термоаэрозолей по п.10, отличающийся тем, что при получении охлаждающего агента в форме прутков ячеистого строения он включает следующие стадии:
стадия 1: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания и перемешивание и смешивание их в течение 5-25 мин при высокой скорости;
стадия 2: добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 2-10 мин при низкой скорости и затем проведение гранулирования в течение 5-15 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием;
стадия 3: немедленная подача полученных частиц в экструдер и экструдирование частиц с получением прутков диаметром 4-10 мм с 2-8 отверстиями диаметром 1-4 мм в каждом прутке при давлении 3-80 МПа;
стадия 4: нарезка прутков с получением цилиндров высотой 4-10 мм и сушка цилиндров в печи при 40°С-80°С в течение 2-6 ч и выгрузка цилиндров.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области изготовления тепловых ячеек, предназначенных для встраивания в одноразовые нагревательные обертки. .

Изобретение относится к основанным на экзотермических химических реакциях способам получения тепловой энергии и может быть использовано, в частности, для нагрева пищевых продуктов перед их употреблением.

Изобретение относится к области химической промышленности, в частности к способам проведения реформинга углеводородов, и касается способа получения текучего теплоносителя, используемого в качестве косвенного источника тепла для проведения эндотермических реакций, продукты которых полностью независимы от текучего теплоносителя.
Изобретение относится к веществам, при взаимодействии которых происходят необратимые химические реакции, сопровождаемые выделением тепла, может быть использовано, в частности, в пищевой промышленности, а также для обработки призабойной зоны скважины.

Изобретение относится к пиротехническим бенгальcким свечам, предназначенным для сжигания на открытом воздухе при праздничных мероприятиях, например в новогодние дни, при эстрадных представлениях и т.д.

Изобретение относится к аэрозолеобразующему составу для тушения пожаров. Состав включает перхлорат натрия, перхлорат калия и порошок магния при следующем содержании компонентов, мас.%: перхлорат натрия - 35,0-42,0; перхлорат калия - 48,0-55,0; порошок магния - 8.0-10.0.

Изобретение относится к области обеспечения пожарной безопасности и взрывобезопасности, а именно к способам предотвращения воспламенения, взрыва и детонации водородо-воздушных смесей.

Изобретение относится к химическим средствам тушения пожаров, а именно к огнегасительным составам, содержащим газообразующие химически активные вещества, и может быть использовано для подавления очагов возгорания в закрытых объемах.
Изобретение относится к комбинированным средствам газового пожаротушения и может применяться для объемного тушения пожаров класса A1 B, C и флегматизации взрывоопасных средств в ограниченном пространстве, а также для локализации пожаров класса A1.
Изобретение относится к химическим средствам тушения пожаров, а именно к огнегасительным составам, содержащим газообразующие химически активные вещества, и может быть использовано для подавления очагов возгорания в закрытых объемах.

Изобретение относится к противопожарным химическим средствам, в частности к газовым составам химически активных веществ, предназначенных для предупреждения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей на промышленных предприятиях, транспортных и бытовых объектах.

Изобретение относится к химическим средствам тушения пожаров, включающим газообразующие химически активные вещества, а более конкретно, к составам, замедляющим химические реакции, содержащим органические соединения, и может быть использовано для защиты производственных помещений, где образуется водород в качестве целевого или побочного продукта при хранении и транспортировании водорода.

Изобретение относится к противопожарным химическим средствам, в частности к газовым составам химически активных веществ, предназначенным для предупреждения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей на промышленных, транспортных и бытовых объектах.
Изобретение относится к способу пожаротушения. Способ осуществляют с использованием огнетушащей композиции, образующей огнетушащее вещество при высокотемпературной сублимации, и пиротехнического аэрозольного огнетушащего агента. Огнетушащая композиция включает огнетушащий материал, который в процессе нагревания может сублимировать и выделять огнетушащее вещество, обладающее огнетушащими свойствами, в количестве от 90 мас.% до 95 мас.%, добавку и покрывающий поверхность агент при общем содержании от 5 мас.% до 10 мас.%. Пиротехнический агент, используемый в качестве источника тепла и энергии, воспламеняют для образования аэрозоля. При высокой температуре, достигаемой при горении пиротехнического агента, огнетушащая композиция нагревается, образуя большое количество огнетушащего вещества, которое распыляется вместе с аэрозолем. По сравнению с известными на данное время аэрозольными системами пожаротушения, газовыми системами пожаротушения и водными системами пожаротушения изобретение не требует высокого давления при хранении, является более безопасным, менее вредным для окружающей среды и обладает высокой огнетушащей эффективностью. 9 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу пожаротушения. Способ осуществляют с использованием огнетушащей композиции, образующей огнетушащее вещество при высокотемпературном разложении, и пиротехнического аэрозольного огнетушащего агента. Огнетушащая композиция включает огнетушащий материал, способный при нагревании разлагаться с выделением вещества, обладающего огнетушащим действием, в количестве от 90 мас.% до 95 мас.%, добавку и покрывающий поверхность агент при общем содержании от 5 мас.% до 10 мас.%. Пиротехнический агент, используемый в качестве источника тепла и энергии, воспламеняют для образования аэрозоля. При высокой температуре, достигаемой при горении пиротехнического агента, огнетушащая композиция нагревается, образуя большое количество огнетушащего вещества, которое распыляется вместе с аэрозолем. По сравнению с известными на данное время аэрозольными системами пожаротушения, газовой системой пожаротушения и системой пожаротушения на основе воды изобретение не требует давления при хранении, является более безопасным, менее вредным для окружающей среды и более эффективным. 11 з.п. ф-лы, 1 табл.
Наверх