в чем измеряется температура вспышки
ХИМИЯ НЕФТИ
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА
Понятие температуры вспышки
называется температура, при которой нефтепродукт, нагреваемый в стандартных условиях, выделяет такое количество паров, которое образует с окружающим воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.
Для индивидуальных углеводородов существует определенная количественная связь температуры вспышки и температуры кипения, выражаемая соотношением:
Для нефтепродуктов, выкипающих в широком интервале температур, такую зависимость установить нельзя. В этом случае температура вспышки нефтепродуктов связана с их средней температурой кипения, т. е. с испаряемостью. Чем легче фракция нефти, тем ниже ее температура вспышки. Так, бензиновые фракции имеют отрицательные (до минус 40°С) температуры вспышки, керосиновые 28-60°С, масляные 130-325°С. Присутствие влаги, продуктов распада в нефтепродукте заметно влияет на величину его температуры вспышки. Этим пользуются в производственных условиях для заключения о чистоте получаемых при перегонке керосиновых и дизельных фракций. Для масляных фракций температура вспышки показывает наличие легкоиспаряющихся углеводородов. Из масляных фракций различного углеводородного состава наиболее высокую температуру вспышки имеют масла из парафинистых малосернистых нефтей. Масла той же вязкости из смолистых нафтено-ароматических нефтей характеризуются более низкой температурой вспышки.
Методы определения температуры вспышки
Стандартизованы два метода определения температуры вспышки нефтепродуктов в открытом (ГОСТ 4333-87) и закрытом (ГОСТ 6356-75) тиглях. Разность температур вспышки одних и тех же нефтепродуктов при определении в открытом и закрытом тиглях весьма велика. В последнем случае требуемое количество нефтяных паров накапливается раньше, чем в приборах открытого типа. Кроме того, в открытом тигле образовавшиеся пары свободно диффундируют в воздух. Указанная разность тем больше, чем выше температура вспышки нефтепродукта. Примесь бензина или других низкокипящих фракций в более тяжелых фракциях (при нечеткой ректификации) резко повышает различие в температурах их вспышки в открытом и закрытом тиглях.
При определении температуры вспышки в открытом тигле нефтепродукт сначала обезвоживают с помощью хлорида натрия, сульфата или хлорида кальция, затем заливают в тигель до определенного уровня, в зависимости от вида нефтепродукта. Нагрев тигля ведут с определенной скоростью, и при температуре на 10°С ниже ожидаемой температуры вспышки медленно проводят по краю тигля над поверхностью нефтепродукта пламенем горелки или другого зажигательного приспособления. Эту операцию повторяют через каждые 2°С. За температуру вспышки принимают ту температуру, при которой появляется синее пламя над поверхностью нефтепродукта. При определении температуры вспышки в закрытом тигле нефтепродукт заливают до определенной метки и в отличие от описанного выше метода нагревание его проводят при непрерывном перемешивании. При открывании крышки тигля в этом приборе автоматически подносится пламя к поверхности нефтепродукта.
Все вещества, имеющие температуру вспышки в закрытом тигле ниже 61°С, относятся к легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ), которые, в свою очередь, подразделяются на:
Пределы взрываемости
Температура вспышки нефтепродукта характеризует возможность этого нефтепродукта образовывать с воздухом взрывчатую смесь. Смесь паров с воздухом становится взрывчатой, когда концентрация паров горючего в ней достигает определенных значений. В соответствии с этим различают нижний и верхний пределы взрываемости смеси паров нефтепродукта с воздухом. Если концентрация паров нефтепродукта меньше нижнего предела взрываемости, взрыва не происходит, так как имеющийся избыток воздуха поглощает выделяющееся в исходной точке взрыва тепло и таким образом препятствует возгоранию остальных частей горючего. При концентрации паров горючего в воздухе выше верхнего предела взрыва не происходит из-за недостатка кислорода в смеси. Нижний и верхний пределы взрываемости углеводородов можно определить соответственно по формулам:
В гомологическом ряду парафиновых углеводородов с повышением молекулярной массы как нижний, так и верхний пределы взрываемости понижаются, а интервал взрываемости сужается от 5-15% (об.) для метана до 1,2-7,5% (об.) для гексана. Ацетилен, оксид углерода и водород характеризуются самыми широкими интервалами взрываемости, поэтому они наиболее взрывоопасны.
С повышением температуры смеси интервал ее взрываемости слегка сужается. Так, при 17°С интервал взрываемости пентана равен 1,4-7,8% (об.), а при 100°С составляет 1,44-4,75% (об.). Присутствие в смеси инертных газов (азота, диоксида умерода и др.) также сужает интервал взрываемости. Увеличение давления приводит к повышению верхнего предела взрываемости.
Пределы взрываемости паров бинарных и более сложных смесей углеводородов можно определить по формуле:
Температура вспышки — описываем досконально
Температурой вспышки нефтепродуктов называется температура, при которой пары образца, нагреваясь, вспыхивают при поднесении источника огня, смешиваясь с воздухом. Температура вспышки измеряется в открытом и закрытом тигле, и для первого это значение всегда выше на несколько градусов.
Определение температуры вспышки важно для достоверной информации о свойствах нефтепродукта и оценки его качества. Также этот параметр используется для разделения производственных помещений и оборудования на классы пожароопасности.
Механизм
Для каждой горючей жидкости можно определить давление насыщенных паров. С повышением температуры оно растёт, таким образом, количество горючего вещества на единицу объёма воздуха над жидкостью также растёт с ростом температуры. При достижении температуры вспышки содержание горючего вещества в воздухе становится достаточным для поддержания горения. Достижение равновесия между паром и жидкостью требует, однако, некоторого времени, определяемого скоростью образования паров. При температуре вспышки скорость образования паров ниже, чем скорость их горения, поэтому устойчивое горение возможно лишь при достижении температуры воспламенения.
Понятие температуры вспышки
Температурой вспышки называется температура, при которой нефтепродукт, нагреваемый в стандартных условиях, выделяет такое количество паров, которое образует с окружающим воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.
Для индивидуальных углеводородов существует определенная количественная связь температуры вспышки и температуры кипения, выражаемая соотношением:
Для нефтепродуктов, выкипающих в широком интервале температур, такую зависимость установить нельзя. В этом случае температура вспышки нефтепродуктов связана с их средней температурой кипения, т. е. с испаряемостью. Чем легче фракция нефти, тем ниже ее температура вспышки. Так, бензиновые фракции имеют отрицательные (до минус 40°С) температуры вспышки, керосиновые 28-60°С, масляные 130-325°С. Присутствие влаги, продуктов распада в нефтепродукте заметно влияет на величину его температуры вспышки. Этим пользуются в производственных условиях для заключения о чистоте получаемых при перегонке керосиновых и дизельных фракций. Для масляных фракций температура вспышки показывает наличие легкоиспаряющихся углеводородов. Из масляных фракций различного углеводородного состава наиболее высокую температуру вспышки имеют масла из парафинистых малосернистых нефтей. Масла той же вязкости из смолистых нафтено-ароматических нефтей характеризуются более низкой температурой вспышки.
Температура вспышки различных нефтепродуктов
По температуре вспышки жидкие нефтепродукты классифицируются на легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ). Температура вспышки горючих жидкостей имеет значение выше 61⁰С для закрытого тигля и выше 65⁰С для открытого. Жидкости, вспыхивающие при температуре, не достигшей этих значений, относят к легковоспламеняющимся. ЛВЖ делятся на 3 разряда:
Температура вспышки дизельного топлива – один из важных показателей его качества. Она напрямую зависит от самого вида топлива. Например, современное ДТ ЕВРО вспыхивает при достижении значения в 55⁰С и выше.
Температура вспышки топлива для тепловозов и судовых двигателей выше, чем для дизтоплива общего применения. А летнее топливо, нагреваясь, вспыхивает на 10-15⁰С раньше, чем зимнее и арктическое.
У легких нефтяных фракций низкая ТВЗ, и наоборот. Например:
Измерение
Из-за сложностей прямого измерения температуры вспышки газов и паров, за неё принимают минимальную температуру стенки реакционного сосуда, при которой наблюдают вспышку. Эта температура зависит от условий тепломассообмена как внутри реакционного сосуда, так и самого сосуда с окружающей средой, объёма смеси, а также каталитической активности стенки сосуда и ряда других параметров.
Показатель применяется для определения допустимой температуры нагревания горючих веществ при различных условиях хранения и перевозки. Наиболее известным способом измерения температуры вспышки является определение в закрытом тигле по методу Пенского — Мартенса ASTM D93, ГОСТ 6356. Для температур ниже 20-50 градусов Цельсия используют другие методы.
Также существуют методы экспериментального определения температуры вспышки жидкостей в открытом тигле.
Пределы взрываемости
Температура вспышки нефтепродукта характеризует возможность этого нефтепродукта образовывать с воздухом взрывчатую смесь. Смесь паров с воздухом становится взрывчатой, когда концентрация паров горючего в ней достигает определенных значений. В соответствии с этим различают нижний и верхний пределы взрываемости смеси паров нефтепродукта с воздухом. Если концентрация паров нефтепродукта меньше нижнего предела взрываемости, взрыва не происходит, так как имеющийся избыток воздуха поглощает выделяющееся в исходной точке взрыва тепло и таким образом препятствует возгоранию остальных частей горючего. При концентрации паров горючего в воздухе выше верхнего предела взрыва не происходит из-за недостатка кислорода в смеси. Нижний и верхний пределы взрываемости углеводородов можно определить соответственно по формулам:
Пределы взрываемости смесей индивидуальных углеводородов и других горючих веществ с воздухом, % (об.).
В гомологическом ряду парафиновых углеводородов с повышением молекулярной массы как нижний, так и верхний пределы взрываемости понижаются, а интервал взрываемости сужается от 5-15% (об.) для метана до 1,2-7,5% (об.) для гексана. Ацетилен, оксид углерода и водород характеризуются самыми широкими интервалами взрываемости, поэтому они наиболее взрывоопасны.
С повышением температуры смеси интервал ее взрываемости слегка сужается. Так, при 17°С интервал взрываемости пентана равен 1,4-7,8% (об.), а при 100°С составляет 1,44-4,75% (об.). Присутствие в смеси инертных газов (азота, диоксида умерода и др.) также сужает интервал взрываемости. Увеличение давления приводит к повышению верхнего предела взрываемости.
Пределы взрываемости паров бинарных и более сложных смесей углеводородов можно определить по формуле:
Расчёт
Температура вспышки индивидуальных веществ в закрытом тигле
| Класс соединений | |||
|---|---|---|---|
| Соединения, состоящие из: атомов C, H, O, N; атомов C, H, O, N, Cl | -45,5 -39,6 | 0,83 0,86 | -0,0082 -0,0114 |
| Соединения, содержащие атомы F, Br | -57,4 | 0,79 | -0,0147 |
| Элементоорганические соединения, содержащие атомы S, Si, P, Cl | -45,5 | 0,83 | -0,0082 |
| Класс веществ | a | b |
|---|---|---|
| Алканы | -73,22 | 0,693 |
| Спирты | -41,69 | 0,652 |
| Алкиланилины | -21,94 | 0,533 |
| Карбоновые кислоты | -43,57 | 0,708 |
| Алкилфенолы | -38,42 | 0,623 |
| Ароматические углеводороды | -67,83 | 0,665 |
| Альдегиды | -74,76 | 0,813 |
| Бромалканы | -49,56 | 0,665 |
| Кетоны | -52,69 | 0,643 |
| Хлоралканы | -55,70 | 0,631 |
| Структурная группа | , °C | Структурная группа | , °C |
|---|---|---|---|
| C − C | 3,63 | Si − H | -4,58 |
| C −… C | 6,482 | −SiCl3 | 50,49 |
| C = C | -4,18 | O − H | 44,29 |
| C − H | 0,35 | S − H | 10,75 |
| C − O | 4,62 | P − O | 22,23 |
| C = O | 25,36 | P = O | -9,86 |
| C − N | -7,03 | N − H | 18,15 |
| C − S | 14,86 |
Температура вспышки веществ, молекулы которых содержат структурные группы, представленные в таблице 1, рассчитывается по формуле, °C:
где — температура кипения жидкости при 101 кПа, °C;
— число структурных групп j-го вида в молекуле; — эмпирические коэффициенты, значения которых приведены в таблице 1.
Для органических соединений, молекулы которых состоят из атомов С, Н, О и N, а также для галоидорганических и элементоорганических соединений, содержащих атомы S, Si, P и Cl, температура вспышки может быть рассчитана по формуле:
Если известна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то температура вспышки, °C, рассчитывается по формуле:
где — парциальное давление паров горючей жидкости при температуре вспышки, кПа; — коэффициент диффузии пара в воздух, см²/с; — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения.
Наиболее точно величина рассчитывается по линейной зависимости температуры вспышки от температуры кипения, выполняющейся в пределах отдельных классов химических соединений:
Значения коэффициентов a и b для различных классов органических веществ приведены в таблице 3.
Температура вспышки смесей горючих жидкостей в закрытом тигле
где — мольная доля i-го компонента в жидкой фазе; — мольная теплота испарения i-го компонента, кДж/моль; — температура вспышки i-го компонента, °C; R — универсальная газовая постоянная.
Величина может быть рассчитана по интерполяционной формуле:
где — температура кипения i-го компонента.
Температура вспышки бинарных смесей жидкостей, принадлежащих к одному гомологическому ряду, рассчитывается по формуле:
Температура вспышки индивидуальных веществ в открытом тигле
Температуру вспышки в открытом тигле вычисляют по формуле, используя величины эмпирических коэффициентов из таблицы 4:
Если для исследуемой жидкости известна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то температуру вспышки в открытом тигле вычисляют по формуле:
Температура вспышки в закрытом тигле
Температура вспышки в закрытом тигле
Температурой вспышки нефтепродуктов называется температура, при которой пары образца, нагреваясь, вспыхивают при поднесении источника огня, смешиваясь с воздухом. Температура вспышки измеряется в открытом и закрытом тигле, и для первого это значение всегда выше на несколько градусов.
Определение температуры вспышки важно для достоверной информации о свойствах нефтепродукта и оценки его качества. Также этот параметр используется для разделения производственных помещений и оборудования на классы пожароопасности.
Методы определения
ГОСТ предлагает 2 основных метода определения температуры вспышки:
— в закрытом тигле,
— в открытом тигле.
Тигли – химические сосуды, предназначенные для нагревания, плавления, сжигания и других операций с опытными материалами, включая различное топливо.
Исследование в открытом тигле менее точное, потому что пары образца свободно смешиваются с воздухом и их необходимый объем набирается дольше. В паспорте качества нефтепродукта указывается температура вспышки в закрытом тигле (ТВЗ), как наиболее достоверная.
Для ее измерения сосуд наполняют топливом до указанной отметки и нагревают при непрерывном перемешивании. При открывании крышки сосуда над поверхностью смеси автоматически появляется открытый огонь. Измерение проводится через каждый градус нагревания, и во время открытия крышки помешивание останавливается. За температуру вспышки принимается значение, при котором с появлением источника огня возникает синватое пламя.
Существуют также специальные аппараты для определения температуры вспышки. Такое устройство включает следующие элементы:
Температура вспышки различных нефтепродуктов
По температуре вспышки жидкие нефтепродукты классифицируются на легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ). Температура вспышки горючих жидкостей имеет значение выше 61⁰С для закрытого тигля и выше 65⁰С для открытого. Жидкости, вспыхивающие при температуре, не достигшей этих значений, относят к легковоспламеняющимся. ЛВЖ делятся на 3 разряда:
Температура вспышки дизельного топлива – один из важных показателей его качества. Она напрямую зависит от самого вида топлива. Например, современное ДТ ЕВРО вспыхивает при достижении значения в 55⁰С и выше.
Температура вспышки топлива для тепловозов и судовых двигателей выше, чем для дизтоплива общего применения. А летнее топливо, нагреваясь, вспыхивает на 10-15⁰С раньше, чем зимнее и арктическое.
У легких нефтяных фракций низкая ТВЗ, и наоборот. Например:
Температура вспышки
Температура вспышки – самая низкая в условиях специальных испытаний температура ГЖ, при которой над её поверхностью образуются пары (газы), способные к вспышке от источника зажигания. При нагреве до температуры вспышки устойчивое горение из-за недостаточной интенсивности испарения жидкости не достигается.
Температуру вспышки определяют по двум методикам: в открытом и в закрытом тигле. Температура вспышки в открытом тигле всегда выше, чем в закрытом. Она ниже температуры воспламенения и температуры самовоспламенения. Негорючие жидкости температуры вспышки не имеют.
Температура вспышки относится к показателям пожаровзрывоопасности веществ и материалов. Будучи определённой по стандартному методу, она используется в целях обеспечения пожарной безопасности технологических процессов.
Литература: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность вещества и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
Температура воспламенения – наименьшая температура, при которой в условиях специальных испытаний вещество (материал) выделяет горючие пары (газы) со скоростью, достаточной, чтобы при воздействии источника зажигания возникло воспламенение и затем устойчивое горение. Значение температуры воспламенения позволяет определять пожаровзрывобезопасные условия проведения технологических процессов.Литература: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность вещества и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
Температура вспышки в закрытом и открытом тиглях – самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования ещё недостаточна для последующего горения. Температура вспышки в закрытом и открытом тиглях ориентировочно характеризует температурные условия, при которых горючее вещество становится огнеопасным или в закрытом сосуде, или в открытом сосуде, или при разливе. Температура вспышки в закрытом и открытом тиглях относится к показателям взрывопожарной и пожарной опасности веществ и материалов, которые, будучи определенные по стандартному методу, используются при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.Литература: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность вещества и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
Температура вспышки
Температура вспышки
Определение
Источник
минимальная температура, при которой происходит воспламенение паров образца от пламени в установленных условиях испытания при барометрическом давлении 101,3 кПа, при этом пламя распространяется по всей поверхности образца.
пункт 3.1 ГОСТ ISO 2719-2013 Нефтепродукты. Методы определения температуры вспышки в закрытом тигле Пенски-Мартенса
самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над поверхностью его образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения
пункт 39 ОСТ 78-2-73 Горение и пожарная опасность веществ. Терминология
минимальная температура, до которой материал или продукт должен быть нагрет, чтобы выделяемые пары на короткое времявоспламенялись в присутствии пламени в заданных условиях. ПРИМЕЧАНИЕ: Выражается в градусах Цельсия
температура жидкостей, при которой образуются пары, способные от прикосновения пламени вспыхивать, т. е. быстро, но спокойно сгорать, без сильного звука и разрушительного действия Н.П. Требезов «Пожарная тактика», С-петербург, собственное издание, 1913 год, с 12-13
Н.П. Требезов «Пожарная тактика», С-петербург, собственное издание, 1913 год, с 12-13
Температуру вспышки нефтепродуктов определяют «в открытом» и в «закрытом тигле». Согласно работе Гуревича И.Л. «Технология переработки нефти и газа» разница в определении состоит в следующем:
При определении температуры вспышки в открытом тигле нефтепродукт сначала обезвоживают с помощью поваренной соли, сернокислого или хлористого кальция, затем заливают в тигель до определенного уровня, в зависимости от вида нефтепродукта. Нагрев тигля ведут с определенной скоростью, и при температуре на 10° С ниже ожидаемой температуры вспышки медленно проводят по краю тигля над поверхностью нефтепродукта пламенем горелки или другого зажигательного приспособления. Эту операцию повторяют через каждые 2° С. За температуру вспышки принимают ту температуру, при которой появляется первое синее пламя над поверхностью нефтепродукта.
При определении температуры вспышки в закрытом тигле нефтепродукт заливают до определенной метки и в отличие от описанного выше метода нагревание его ведут при непрерывном перемешивании. При открывании крышки тигля в этом приборе автоматически подносится пламя к поверхности нефтепродукта
инженер пожарной безопасности
Размещено 05 марта 2020 года
Все права на текст статьи принадлежат автору. Копирование, распространение, использование и иные действия, за исключением ознакомления на данной странице сайта ptm01.ru запрещены.
Разрешено: копировать ссылку (url) на данную страницу и направлять скопированную ссылку неограниченному кругу лиц.