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评估液体蒸气的可燃性危害

张贴者 The 福斯克Team 在13.07.13

作者:Paul Osterberg, Manager, Flammability 测验, 福斯克& Associates, LLC

易燃性限值(LFL,UFL)随着越来越多的人担心由于加工或处理危险材料而引起的火灾或爆炸,表征该材料的可燃性非常重要。燃料的可燃性已经被广泛研究了很多年,并且相对容易理解。本质上,发生火灾或爆炸需要三个要素:燃料,氧化剂和点火源。通过消除这些要求之一,不会发生火灾/爆炸。然而,由于具有极低的最小点火能量的易燃蒸气以及许多不同的点火源(已知和未知),消除点火源作为危险化学品的防火/防爆的唯一手段不是实用的预防手段。因此,需要其他手段来降低着火/爆炸的危险。这些围绕降低燃料和氧化剂的浓度以避免可燃气体/蒸气的浓度燃烧。

在化学工业中,化学物质的加工和处理可能导致形成易燃或易爆的气氛。对于液态化学品,这可能会在环境条件以外的温度下发生。图1显示了可燃化学品的易燃性与温度之间的关系。

图1:温度对可燃混合物的影响(Crowl,2003年)

温度对可燃混合物的影响

随着温度的升高并沿着易燃物质的蒸气压力曲线移动,会达到蒸气浓度足以产生易燃混合物的地步。此温度通常称为闪点(FP)。理论上,可燃性下限(LFL)应与闪点温度下的蒸气压曲线相交;结果,该温度也称为可燃性温度下限(LTFL)。但是,可能并不总是观察到这两个温度FP和LTFL与实验数据相似。了解这两点之间的差异将有助于更好地评估特定化学物质的可燃性危害,并有助于在处理过程中实施适当的安全预防措施。

为了了解可燃性温度下限和闪点之间的变化,进行了测试以比较结果。使用ASTM E1232“化学物质可燃性温度极限的标准测试方法”对可燃性测试的温度下限进行了修改,出于安全和环保目的,该标准修改为在5.3升不锈钢球形容器中使用保险丝点火源进行。正点火的标准是压力高于起始压力7%。闪点测试是根据ASTM D3278“小规模闭杯仪器对液体闪点的标准测试方法”进行的。这些测试是针对4种不同的化学品进行的,其结果汇总在表1中。

表1:可燃性结果的闪点和温度下限

化学制品

闪点 (°C)

LTFL(°C)

有机硫化合物

89.5

81

内酰胺环化合物

81.5

79

吡啶化合物1

100

92

吡啶化合物2

137

119

为这两个测试确定的值之间的偏差是在每个实验中使用的测试设备和方法不同的结果。可燃性限值受多种因素影响,并解释了两种测试结果之间的差异:

1. 容器尺寸和几何形状 –随着容器尺寸的增加,容器的热量损失 墙变得微不足道。通过最大程度地减少容器壁的热损失,可以增加热量 转移到燃烧反应,因此,促进火焰传播。这个 导致可燃区域变宽,并且在较低温度下可发生燃烧 temperatures.

2. 点火源位置 –容器中较低的点火源位置已显示出扩大 与中央点火源位置相比的易燃区域(范登·舒尔, Norman &Verplaetsen,2006年)。点火源较低时,较大比例的可燃混合物以最小的热损失参与燃烧反应。 因此,导致高压增加。

3. 混合物的均质性 –蒸气浓度的轻微变化可能导致混合物易燃或不易燃。在LTFL测试中,蒸气混合物为 搅拌以提供空气中燃料的均匀混合物,这与闪点测试不同 蒸气空间没有被搅拌,因此浓度梯度形成了形式。此外, LTFL测试提供了更均匀的容器加热以及更长的混合时间 使蒸气和液体达到平衡。所有这些因素都会影响 蒸汽空间中燃料的浓度过高,从而影响可燃性。

4. 火焰传播 –通常,由于火焰浮力,向上火焰传播的可燃区域要比向下火焰传播的可燃区域宽。在5.3L容器中进行的测试与火焰相比测量了向上的火焰传播 点式测试仪,用于测量火焰向下传播(欧盟项目SAFEKINEX)。这个  较宽的范围意味着LTFL的温度将低于FP。

这些结果表明,当务之急是 充分表征化学物质的易燃性危害。在评估易燃液体的危险时,仅使用闪点可能并不总是足以提供适当的安全预防措施,以避免易燃温度。如LTFL和FP测试所示,两个值之间可能会有较大的偏差。因此,使用闪点值的安全裕度可能并不总是足够的。更好的方法是进行LTFL测试,以评估有足够的蒸气用于火焰传播的温度。

For more information, contact AnnMarie 福斯克at [email protected], 630-887-5213

References
Crowl, D.A. (2003). Understanding Explosions. New York: American Institute of 化学制品Engineers.
EU-Project SAFEKINEX. Report on the experimental factors influencing explosion indices determination. Programme "Energy, Environment and Sustainable Development", Contract No: EVG1-CT-2002-00072, 2003-2006.
Van den Schoor, F., Norman, F., & Verplaetsen, F. (2006). Influence of the ignition source location on the determination of the explosion pressure at elevated initial pressure. Journal of Loss Prevention in the Process 产业领域, 459-462.

话题: 可燃粉尘, 燃烧危险, 可燃液体, 可燃气体, 易燃物质, LFL , 燃烧温度极限, LFTL, 测试

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