О пожароопасности водных растворов этанола Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

С. Г. Алексеев

канд. хим. наук, начальник отдела Уральского института ГПСМЧС России, г. Екатеринбург, Россия

А. В. Пищальников

начальник ГУ "Судебно-экспертное учреждение ФПС "Испытательная пожарная лаборатория" по Пермскому краю, г. Пермь, Россия

И. А. Левковец

старший инженер ГУ "Судебно-экспертное учреждение ФПС "Испытательная пожарная лаборатория" по Пермскому краю, г. Пермь, Россия

Н. М. Барбин

д-р техн. наук, канд. хим. наук, старший научный сотрудник, заведующий кафедрой Уральского института ГПС МЧС России, г. Екатеринбург, Россия

УДК 618.840

О ПОЖАРООПАСНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЭТАНОЛА

Экспериментально определен ряд показателей пожаровзрывоопасности водных растворов этанола. Найдены эмпирические уравнения для расчета концентрации спирта, температур вспышки, воспламенения и самовоспламенения для водно-этанольных смесей.

Ключевые слова: этанол, раствор, температура вспышки, температура самовоспламенения, НКПВ, ВКПВ.

В настоящее время при оценке пожаровзрывоопасности водных растворов этанола и водочной продукции мы, как правило, ориентируемся на данные, приведенные в классических справочных пособиях [1,2]. Однако, как было показано ранее на примере водочной продукции, реальные показатели отличаются от литературных данных [3]. В связи с этим нами начата работа по уточнению ряда показателей пожарной опасности для данной продукции.

В ходе исследований установлено, что существует зависимость концентрации этанола в водно-спиртовой смеси С от плотности при температуре 20 °С, которая может быть описана уравнением

С = -1851,9рр-р + 2855,8рр-р - 1005,1

(г = 0,9986), (1)

где С — концентрация этанола, % (об.);

рр-р — плотность смеси (С2Н5ОН + Н20), г/мл; г — коэффициент корреляции. Существует также линейная зависимость концентрации этанола от коэффициента преломления пД для концентраций спирта от 5 до 45 % (об.) (см. таблицу):

С = 1819,9пД - 2424 (г =0,9993), (2)

где пД — коэффициент преломления (рефракции) при температуре 20 °С.

Уравнение (2) может быть использовано при экспресс-оценке по выявлению фальсифицированной водочной продукции. Так, например, коэффициент

преломления пД водочной продукции "Славянское застолье", "Русская тройка", "Пермская", "Зеленая марка", "Градус" и "Пять озер", изготовленной на основе ректификационного спирта марки "Экстра", равен 1,3539. Экспериментальные и рассчитанное по формуле (2) значения концентрации спирта в вышеупомянутых водочных изделиях составляют 40 % (об.).

При сопоставлении данных по плотности водных растворов этилового спирта, приведенных в справочниках [1, 2], с информацией, данной в специальной литературе [4, 5], установлено, что фактически в этих справочниках указано содержание этанола не в массовых, а объемных процентах.

На аттестованном оборудовании по национальному стандарту [6] определены температуры вспышки, воспламенения и самовоспламенения растворов этанола в интервале концентраций от 5 до 95 % (см. таблицу). Установлено, что зависимости температуры вспышки, воспламенения и самовоспламенения от концентрации удовлетворительно описываются уравнениями:

^всп(зт) =-15,821пС + 87 (г = 0,9942); (3)

^всп(от) = 191,55С 0,4346 (г = 0,9932); (4)

Гвос = 305,9С-0,5435 (г = 0,9926); (5)

ГСвс=-50,8831пС +694,5 (г = 0,9855), (6)

где 1пС — натуральный логарифм объемной концентрации спирта.

© Алексеев С. Г., Пищальников А. В., Левковец И. А., Барбин Н. М., 2010

0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНаСТЬ 2010 ТОМ 19

31

Показатели пожарной опасности водных растворов этанола и спиртовой продукции

Показатели пожарной опасности

С*, % (об.) ^всп(зг), °С (з.т.) ^всп(от), °С (о.т.) Т °С вос Т °С свс

Объект испытаний Эксперимент оз (5) и о ^ р( Е § Эксперимент оз (5) и о ^ р( с § Эксперимент оз (5) и [-4 '—) о ^ р( с § Эксперимент Прогноз по (6), (7)

ЕЮИ + Н20 96,2 - 11,5 15 - 13 26 - 14 26 - - 462 450

ЕЮН + Н20 95/93 13 14 15 26 - 26 26 - 26 456 - 463 455

Et0H + Н20 90/90 16 16 16 28 - 27 28 - 27 459 - 466 465

Et0H + Н20 85/86 18 - 17 29 - 28 29 - 27 469 - 468 472

Et0H + Н20 80/81 19 18 18 29 - 29 29 - 28 479 - 472 475

Et0H + Н20 75/76 20 - 19 29 - 29 29 - 29 479 - 475 479

Спирт ароматный 75 - - - - 18 - - 18 - - 520 - -

Спирт ароматный ржаных отрубей 75 - 16 - - 18 - 20 - - - 495 - -

Et0H + Н20 70/72 21 20; 20-22 20 30 22 30 30 - 30 479 468 478 482

Et0H + Н20 65/65 21 21 31 31 31 - 31 480 - 482 482

Спирт коньячный 62 - - - - 27 - - - 32 - 507 - -

Et0H + Н20 60/60 23 22 22 32 - 32 32 - 32 480 - 486 489

Et0H + Н20 56 - 22 23 - 22 34 - 25 34 - 470 491 499

Et0H + Н20 55/55 23 26 24 34 - 34 34 - 34 491 480 495 502

Et0H + Н20 50/49 26 25 25 34 - 35 34 - 35 500 - 501 506

Et0H + Н20 45 27 27 38 - 37 38 - 37 509 - 507 509

(43; 44)

Настой гвоздики 45 - 25,5 - - 30 - - 30 - - 546 - -

Водка "Пермская" 41 /40 27 - 28 36 - 38 37 - 41 500 - 506 509

Et0H + Н20 40 28 28; 25 29 37 26 39 39 28 39 511 535; 474 507 506

(39; 39)

Водка "Русская тройка", "Славянское застолье" 40/40 28 29 36 39 37 39 503 - 507 506

Водка "Зеленая марка", "Градус", "Пять озер", "Путинка", "Прикамье" 40/40 26-27 29 34-38 39 35-39 39 479-482 507 499-502

Коньяк 3-летней 40 - 32 - - 34 39 - 40 - - 623 - -

выдержки

Et0H + Н20 35 29 - 31 41 41 44 - 44 515 - 514 509

(33; 35)

Et0H + Н20 30 31 32; 28 33 42 32,5 44 48 36 48 517 518 521 516

(28; 31)

Et0H + Н20 25 34 31 36 45 36 47 56 39 53 527 534 531 526

(24; 26)

Морс черноплодной рябины 25 - 32,5 - - 39 - - 45 - - 648 - -

Рябина нежинская 24 - 30,5 - - 42,5 - - 44,5 - - 652 - -

Et0H + Н20 20 38 39; 39-40 40 55 43 52 62 Отсут. 60 535 570; 539 542 539

32

0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНаСТЬ 2010 ТОМ 19

Окончание таблицы

Показатели пожарной опасности

С*, % (об.) Твсп(зт), °С (з.т.) Гвсп(от), °С (о.т.) Т °С вос' ^ Т °С свс

Объект испытаний Эксперимент [1-3, 7] оз (5) н -( '—) о ^ р( Пр по Эксперимент [1-3, 7] оз (5) н -( '—) о m р( Пр по Эксперимент [1-3, 7] оз (5) н -( '—) о m р( Пр по Эксперимент [1-3, 7] Прогноз по (6), (7)

Портвейн, сахар 8 % 19 - 52 - - Отсут. - - Отсут. - - 616 --

Вино десертное, сахар 16 % 16 - 57 - - Отсут. - - Отсут. - - 623 --

ЕЮИ + Н20 15 45 - 44 57 - 59 71 - 70 568 - 557 563

(16; 15)

Вино столовое 10-14 - От- - - Отсут. - - Отсут. - - - --

красное сут.

ЕЮН + Н20 10 50 50; 51 74 - 70 Отсут. - - 572 615 577 580

(13; 9) 50-54

ЕЮН + Н20 5 (6; 4) 64 61 62 От-сут. - - Отсут. - - >700 750 --

* Над чертой приведены экспериментальные данные, под чертой — расчетные, полученные по уравнениям (1) и (2).

Найдена также линейная зависимость температуры самовоспламенения водных растворов спиртов от температуры вспышки в закрытом тигле:

Тсвс = 3,37Гвсп(зт) + 411,2 (г = 0,9902). (7)

Результаты расчета по уравнениям (1)-(7) показателей пожарной опасности водных растворов этилового спирта представлены в таблице в графах "Прогноз".

Выводы

В ходе исследования экспериментально определены температуры вспышки, воспламенения и самовоспламенения водных растворов этилового спирта. Предложены эмпирические уравнения для определения температур вспышки, воспламенения и самовоспламенения водно-спиртовых смесей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баратов А. Н., Корольченко А. Я., Кравчук Г. Н. и др. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справоч. изд.: в 2 кн. / Под ред. А. Н. Баратова и А. Я. Корольченко. — М. : Химия, 1990. — Кн. 2.

2. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник :в2ч. — М.: Асс. "Пожнаука", 2004. — Ч. 2.

3. Алексеев С. Г., Барбин Н. М., Авдеев А. С., Пищальников А. В. О взрывопожароопас-ности водочной продукции // Пожаровзрывобезопасность. — 2009. — Т. 18, № 2. — С. 20-23.

4. Яровенко В. Л., Устинников Б. А., Богданов Ю. П., Громов С. И. Справочник по производству спирта. Сырье, технология и технохимконтроль. — М. : Легкая и пищевая пром-сть, 1981.

5. Рабинович В. А., Хавин 3. Я. Краткий химический справочник. — Л. : Химия, 1978.

6. ГОСТ 12.1.044-89* ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения — Введ. 1991-01-01 // Сборник НСИС ПБ. — 2007. — № 3(31) (электронная версия).

7. ВСН 13-94. Инструкция по проектированию взрывопожароопасных производств спиртовых, ликероводочных и коньячных предприятий пищевой промышленности : утв. Комитетом РФ по пищевой и перерабатывающей промышленности 5 марта 1994 г.: ввод. в действие с 1 апреля 1994 г. [электронная версия]. URL : http://sabsyzran.narod.ru/gosts/vsn13-94.pdf (дата обращения 05.12.2008).

Материал поступил в редакцию 9 апреля 2010 г.

Электронные адреса авторов: [email protected], [email protected].

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2010 ТОМ 19 №5

33