Исследование поведения температуры вспышки в растворах легковоспламеняющихся жидкостей — микромасштабный непрерывно закрытый тигельный тестер температуры вспышки

Введение – Поведение при температуре вспышки

Температура вспышки, критический параметр, характеризующий летучесть и воспламеняемость жидких или твердых веществ, имеет большое значение в различных отраслях промышленности. В частности, в таких секторах, как покрытия, пестициды, фармацевтика и тонкие химикаты, где обычно используются растворы легковоспламеняющихся жидкостей и воды, определение температуры вспышки играет решающую роль в выявлении рисков пожара и взрыва, а также в разработке мер контроля.   В этом исследовании поведения температуры вспышки, проведенном с использованием микромасштабного непрерывного закрытого тестера для определения температуры вспышки FP CC-420A, была изучена связь между температурой вспышки и концентрацией трех типичных растворов легковоспламеняющейся жидкости в воде. Кроме того, был проведен сравнительный анализ между традиционным методом закрытого тестера (ASTM D6450) и усовершенствованным методом закрытого тестера (ASTM D7094), чтобы понять различия в результатах испытаний.

Микромасштабный непрерывный закрытый тестер температуры вспышки (FP CC-420A)

Подготовка образца

В эксперименте использовались три вещества: этанол, акриловая кислота и диметилацетамид, которые смешивались с чистой водой для приготовления растворов различной концентрации.

Таблица 1. Информационный лист о материале

Экспериментальные результаты

Значения температуры вспышки растворов этанола, акриловой кислоты и диметилацетамида показали монотонный рост с разбавлением, как показано на рисунке 1. Несмотря на то, что эти растворы не следуют строго закону Рауля, согласно которому мольная доля паровой фазы горючих компонентов обычно увеличивается с мольной долей жидкой фазы, давление насыщенного пара горючих жидкостей в разбавленных растворах остается относительно низким. Следовательно, для достижения нижнего предела воспламеняемости (НПВ) органических паров требуется более высокая температура.

Рис. 1 Кривые разбавления температуры вспышки (a) этанола, (b) акриловой кислоты и (c) диметилацетамида

Пределы обнаружения температур вспышки для трех образцов были определены как 1,6% для этанола, 56% для акриловой кислоты и 61% для диметилацетамида. Ниже этих пределов, из-за слишком высокого давления инертного водяного пара в испытательной камере, вспышка воспламенения органических паров произойти не может. Кроме того, предел обнаружения положительно коррелирует со значениями температуры кипения и температуры вспышки в открытом тигле чистых веществ. Следовательно, можно сделать вывод, что чем выше летучесть и воспламеняемость образца, тем шире диапазон концентраций, в пределах которого может произойти вспышка воспламенения.

Оба метода ASTM D6450 и ASTM D7094 продемонстрировали высокую согласованность в определении значений температуры вспышки при отдельных концентрациях. Однако различия в размере образца, скорости нагрева, подаче воздуха и т. д. привели к изменениям в пределах обнаружения концентрации, как показано на рисунке 2 и в таблице 1. Накопление концентрации паров до LFL в процессе тестирования является сложным нелинейным, многофакторным связанным процессом, в котором предел концентрации не показывает четкой корреляции с методом обнаружения.

Рис. 2 Фазовые диаграммы равновесия газ-жидкость для бинарных систем (а) этанола, (б) акриловой кислоты и (в) диметилацетамида с водой.

Заключение

Температура вспышки легковоспламеняющихся жидких водных растворов монотонно увеличивается с разбавлением, в то время как диапазон определяемых концентраций зависит от летучести и воспламеняемости чистых веществ, а также от применяемого метода испытаний.