Что называют температурой 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:

Источник

Температура вспышки

Температура вспышки — наименьшая температура горючего вещества, при которой пары над поверхностью горючего вещества способны вспыхивать при контакте с открытым источником огня; устойчивое горение при этом не возникает. Вспышка — быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением. Как правило, при отсутствии указания на метод измерения используется метод Пенски-Мартенса.

По температуре вспышки из группы горючих жидкостей выделяют легковоспламеняющиеся. Легковоспламеняющимися называются горючие жидкости с температурой вспышки не более 61 °C в закрытом тигле (з. т.) или 66 °C в открытом тигле (о. т.).

Содержание

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.

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 Пенски-Мартенсу 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.

Расчёт

Температура вспышки индивидуальных веществ в закрытом тигле

Таблица 1 Структурная группа , °C Структурная группа , °C C − C -2,03 C = O 11,66 C −… C -0,28 C ≡ N 12,13 C − H 1,105 N − H 5,83 C − O 2,47 O − H 23,90 C = C 1,72 C − F 3,33 C − N 14,15 C − S 2,09 C − Cl 15,11 C = S -11,91 C − Br 19,40 H − S 5,64 Si − H 11,00 P − O 3,27 Si − C -4,84 P = O 9,64 Si − Cl 10,07

Таблица 2 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

Таблица 3 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

Таблица 4 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:

[1]

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:

[1]

где , и — константы, значения которых приведены в таблице 2; — стандартная теплота сгорания вещества, кДж/моль.

Если известна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то температура вспышки, °C, рассчитывается по формуле:

[1]

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:

[2]

Значения коэффициентов a и b для различных классов органических веществ приведены в таблице 3.

Температура вспышки смесей горючих жидкостей в закрытом тигле

Температура вспышки смесей горючих жидкостей , °C, рассчитывается по формуле:

[1]

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:

[3]

где — температура вспышки легкокипящего компонента смеси, °C; — гомологическая разность по температуре вспышки в рассматриваемом ряду, °C; — массовая доля высококипящего компонента в жидкой фазе; — разность между числом углеродных атомов компонентов смеси; — коэффициент, учитывающий нелинейный характер зависимости от : при ; при .

Температура вспышки индивидуальных веществ в открытом тигле

Температуру вспышки в открытом тигле вычисляют по формуле, используя величины эмпирических коэффициентов из таблицы 4:

[1]

Если для исследуемой жидкости известна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то температуру вспышки в открытом тигле вычисляют по формуле:

[4]

Температура вспышки и связанные с ней параметры некоторых веществ

Примечания

Литература

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Температура вспышки» в других словарях:

температура вспышки — Минимальная температура жидкости, при которой в регламентированных условиях над ее поверхностью образуются пары, способные образовывать воспламеняемую паровоздушную смесь. [ГОСТ Р МЭК 60050 426 2006] температура вспышки Наименьшая температура… … Справочник технического переводчика

ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ — ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ, наиболее низкая температура, при которой воспламеняющаяся жидкость, нагреваемая при проверяемых условиях, выделяет достаточное количество пара, чтобы воспламениться (в виде вспышки) при соприкосновении с огнем … Научно-технический энциклопедический словарь

температура вспышки — (flash point) – это самая низкая температура, при которой пары нагреваемого нефтепродукта образуют с окружающим воздухом такую смесь, которая вспыхивает от открытого огня, но быстро гаснет из за недостаточно интенсивного испарения. EdwART.… … Автомобильный словарь

Температура вспышки — 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 еще недостаточна для последующего… … Словарь черезвычайных ситуаций

ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ — самая низкая в условиях специальных испытаний температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары (газы), способные к вспышке от источника зажигания. Т. в. относится к показателям пожаровзрывоопасности веществ и… … Российская энциклопедия по охране труда

Температура вспышки — (лакокрасочного материала) в закрытом тигле – минимальная температура лакокрасочного материала, при которой над его поверхностью в условиях специальных испытаний образуются пары, способные воспламеняться в воздухе от источника зажигания,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ — минимальная темп pa, при к рой происходит воспламенение паров нефтепродуктов при поднесении к ним огня. Т. в. определяется специальными приборами (Бренкен, Абель Пенского, Мартенс Пенского). Т. в. важнейшая величина, позволяющая определять… … Технический железнодорожный словарь

температура вспышки — точка возгорания Словарь русских синонимов … Словарь синонимов

температура вспышки — 3.15. температура вспышки (flash point): Наименьшая температура, при которой рабочая жидкость образует над поверхностью достаточное количество пара, вспыхивающего при приближении открытого источника огня. Горение не распространяется и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

температура вспышки — pliūpsnio temperatūra statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Mažiausia temperatūra, iki kurios reikia pašildyti produktą, kad standartinėmis sąlygomis iš jo išsiskyrę garai akimirksniu užsiliepsnotų, jei yra liepsnos šaltinis … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Источник