CC BY
32
ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ В МАТЕРИАЛОВ
Канд. хим. наук, начальник организационно-научного и редакционноиздательского отдела Уральского института ГПС МЧС РФ
С. Г. Алексеев
ИЛТ
Начальник лаборатории ГУ “Судебно-экспертное учреждение федеральной противопожарной службы “Испытательная пожарная лаборатория” по Пермскому краю
А. В. Пищальников
Д-р техн. наук, старший научный сотрудник, заведующий кафедрой физики и теплообмена Уральского института ГПС МЧС РФ
Н. М. Барбин
Канд. техн. наук, заместитель начальника по научной работе Уральского института ГПС МЧС РФ
С. А. Орлов
Начальник сектора ГУ “Судебно-экспертное учреждение федеральной противопожарной службы “Испытательная пожарная лаборатория” по Пермскому краю
А. С. Авдеев
Д-р хим. наук, доцент, профессор кафедры органической химии Уральского государственного технического университета (УГТУ-УПИ)
Е. Н.Уломский
УДК 618.841
ПОКАЗАТЕЛИ П0ЖАР0ВЗРЫВ00ПАСН0СТИ ПРОТИВОВИРУСНОГО ПРЕПАРАТА ТРИАЗАВИРИНА И ПОЛУПРОДУКТОВ ЕГО СИНТЕЗА
Эмпирическими, полуэмпирическими и экспериментальными методами определен ряд показателей пожаро-взрывоопасности лекарственного препарата триазавирина (дигидрат натриевой соли 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она) и двух полупродуктов его синтеза — 5-амино-3-меркапто-1,2,4-три-азола и 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазол.
В Уральском государственном техническом университете (УГТУ-УПИ) создан противовирусный препарат широкого спектра действия триа-завирин (I). В ходе проведенных испытаний установлено, что он эффективен для лечения гриппа, парагриппа, клещевого энцефалита, птичьего гриппа (штамм И5№). Принцип его действия основан на том, что он является антиметаболитом, встраивающимся в вирусную нуклеиновую кислоту и тем самым препятствующим размножению вируса [1]. Учитывая, что испытания препарата триазавирина (I) вступают в завершающую стадию, на повестку дня ставятся вопросы, связанные с разработкой технологического регламента по его производству Согласно ст. 21 ФЗ от 21.12.1994 г. № 69-ФЗ “О пожарной безопасности” в своей технической документации изготовители должны указывать показатели пожарной опасности веществ и материалов.
Авторами проведена работа по определению показателей пожаровзрывоопасности триазавирина (I) и полупродуктов его синтеза (II) и (III). При этом были использованы эмпирические, полуэмпи-рические и экспериментальные методы определения этих показателей.
о
N.
//
N
(I)
N
Шу2И,0
N
№
Ш
(II)
N.
14'
■№И
ОТ,
-ОТ
ОТ,
(III)
Триазавирин (I) по химической номенклатуре ШРАС называется дигидратом натриевой соли
Таблица 1. Физико-химические свойства соединений (I)—(III)
Соеди- нение Брутто-формула Элементный состав, % Спектральные данные
(молекулярная масса, кг/кмоль) Т„л ,оС С Н N № 0 Я ИК (КВг), см-1 ПМР (ОМЯО-ФО, м.д.
(I) С5Н3^,Ж038-2Н20 (286,2) 130 (300-305) 20,98 1,06 29,36 8,03 16,77 11,20 12,59 1675, 1519, 1302 2,52 (3Н, с, ЯСН3)
(II) С2Н4^Я (116,14) 305 20,68 3,47 48,24 27,61 3533, 3427 ^Н), 2929, 2850 (СН), 1273 (ЯСН3) 2,51 (3Н, с, ЯСН3), 6,02 (2Н, уш. с, Ж2), 11,89 (1Н, уш. с, NH)
(III) СзН(^ (130,17) 130 27,68 4,65 43,04 24,63 3380-2621 №, ЯН), 1641 (С=Я), 1140 (С-^ 5,62 (2Н, уш. с, NH2), 9,20-12,80 (2Н, уш. с, NH, ЯН)
Примечания. 1. Внешний вид соединений (1)-(111) — порошок желтого цвета. 2. В отличие от триазолов (II) и (III) триазавирин (I) хорошо растворим в воде.
Таблица 2. Показатели пожаровзрывоопасности соединений (Г)-(Ш)
Соеди- нение кДж/кг НКПВ, г/м3 р ± вЗр5 кПа ар/ат, МПа/с ^тш, МДж Температура, оС Способность гореть и взрываться под воздействием воды и кислорода воздуха
Метод воспла- менения самовос- пламенения тления
А Б*
(I) 7288,7 110 90/224 528 39,6 ~10-13 261 429 Отсут. Отсут.
(II) 13603,4 59 48/121 560 42,0 253 431 Отсут. Отсут.
(III) 16867,6 47 41/101 554 41,6 301 333 Отсут. Отсут.
* В числителе — значение для частиц вещества размером 40-50 мкм, в знаменателе — -размером < 10 мкм.
2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-триазин-7(4Н)-она. В процессе нагревания соединения (I) при 130°С происходит дегидратация (потеря химически связанной воды), а при 300-305°С наблюдается процесс плавления. Триазавирин (I) получают в результате многостадийного синтеза через 5-амино-3-меркапто-1,2,4-триазола (II) и 5-амино-3-метилтио-1,2,4-триазол (III). Основные физико-химические свойства соединений (Т)-(Ш) представлены в табл. 1.
Расчет нижней теплоты сгорания Qн для соединений (Х)-(Ш) осуществлен по формуле Менделеева [2] (результаты расчета приведены в табл. 2.):
Qн = 339,4[С] + 1257[Н] - 108,9([0] - [Б]) -
- 25,1(9[Н] + Ж), (1)
где [С], [Н], [0], [Б], Ж— процентное содержание углерода, водорода, кислорода, серы и влаги соответственно.
Нижний концентрационный предел распространения пламени или нижний концентрационный предел воспламенения пылей (далее НКПВ) связан эмпирической зависимостью (2) с нижней теплотой сгорания пылевидного вещества или ма-
териала [3]. Результаты расчета по уравнению (2) сгруппированы в табл. 2 и обозначены как метод А:
НКПВ =
800000
г/м
(2)
НКПВ пылевидных материалов имеет линейную зависимость от молекулярной массы вещества и его НКПВ в парообразном состоянии. Эта зависимость описывается уравнениями (3) и (4). Для крупнодисперсного аэрозоля химических соединений (размер частиц 40-50 мкм) используется формула (3), для мелкодисперсного аэрозоля (размер частиц менее 10 мкм) — формула (4) [4]:
НКПВ = 0,164Мф„, г/м3; НКПВ = 0,41Мф„, г/м3,
(3)
(4)
где М — молекулярная масса вещества (см. табл. 1), кг/кмоль;
Фн — НКПВ вещества в парообразной фазе, %. НКПВ веществ (Х)-(Ш) в парообразной фазе рассчитаны по уравнению (5) [5], коэффициенты Р найдены из полных уравнений горения соединений в кислороде (6)-(8):
Ф н = 100 К аР + Ь);
(5)
3
СзНзадаОзБ^О + 5,502 =
= 5С02 + 3,5Н20 + 3М + 0,5^0 + 802; (6)
С2Н^8 + 402 = 2С02 + 2Н20 + 2М + 802; (7)
СзНб^ + 5,502 = 3С02 + ЗН20 + 2М + 802. (8)
Из табл. 2 видно, что расчеты по уравнениям (2) и (3) дают примерно одинаковые результаты, отличие в расчетных показателях НКПВ веществ (1)-(111) составляет 13-19%. Использование формулы (4) дает высокие значения НКПВ, что объясняется тем, что мелкодисперсный аэрозоль по своим физико-химическим свойствам максимально приближается к таковым для парообразного состояния твердых веществ [4].
Максимальное давление аэровзвеси соединений (1)-(Ш) определено по формулам (9) и (10), исходные коэффициенты С1 рассчитаны по уравнениям (11)-(17) [3]:
Ртах = 0,7^; (9)
Р^ах = 0,34С 7С1 - 101,3, (10)
где Ртах — максимальное давление взрыва аэровзвеси вещества, рассчитанное в предположении адиабатичности процесса, кПа;
С7 = 2000 + 24,4С2(Сб - С5)/(СГС3) - С4/С3; (11)
С1 = 1 + (И0 + им + 1/2ин)/9,6Р; (12)
С2 = ИС + 1/2ИН+ 1/2им + 3,8Р; (13)
С3 = 53ис + 23ин+14им+110Р; (14)
С4 = (0,83ис + 0,33ин + 0,24им+ 1,8бР)-105; (15)
С5 = 8,5(7,6ис + 19,2ин - 4,3и0 - 4,3им)/Р + 255; (16)
Сб = (8,5-10-3-е„М)/р, (17)
где н1 — количество I атомов в молекуле.
Для нахождения максимальной скорости нарастания давления при взрыве аэрозвесей триазавири-на (I) и триазолов (II) и (III) применялась формула (18) при допущении, что максимальная скорость распространения пламени по аэровзвеси органических веществ (Х)-(Ш) равна 30 м/с [3]. Результаты вычислений представлены в табл. 2:
& = р ^ ёт тах Ь '
(18)
максимальная скорость распространения
пламени по аэровзвеси, м/с;
Ь — размер взрывного сосуда, м, при стандартных испытаниях Ь = 0,4 м.
Ориентировочно минимальную энергию зажигания аэрозолей органических веществ £тЬ можно оценить по формуле [6]:
Дтт = (10-а)/38.
(19)
Если принять, что средний диаметр частиц пыли й составляет 40-50 мкм, то значение £т1п будет лежать в пределах 10-13 МДж.
Для триазавирина (I) и триазолов (II) и (III) по стандартным методикам ГОСТ 12.1.044-89* “По-жаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения” на аттестованном оборудовании проведены эксперименты по определению их температур воспламенения, самовоспламенения и тления, а также способности гореть и взрываться под воздействием воды и кислорода воздуха. Полученные данные для соединений (!)-(Ш) представлены в табл. 2.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пат. № 2294936 РФ. Натриевая соль 2-метилтио-6-нитро-1,2,4-триазоло[5,1-с]-1,2,4-три-азин-7(4Н)-она, дигидрат, обладающая противовирусной активностью / О. Н. Чупахин,
В. Л. Русинов, Е. Н. Уломский [идр.].
2. Демидов, П. Г. Горение и свойства горючих веществ / П. Г. Демидов, В. А. Шандыба,
П. П. Щеглов. — М.: Химия, 1981.
3. Шебеко, Ю. Н. Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов: Руководство/Ю. Н. Шебеко, В. Ю. Навценя, С. Н. Копылов [идр.] — М.: ВНИИПО, 2002.
4. Монахов, В. Т. Методы исследования пожарной опасности веществ / В. Т. Монахов. — М.:
Химия, 1979.
5. Баратов, А. Н. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справоч. изд.: в 2-х кн. /А. Н. Баратов, А. Я. Корольченко, Г. Н. Кравчук [и др.]. — Кн. 1. — М.:
Химия, 1990.
6. Корольченко, А. Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли / А. Я. Корольченко. —
М.: Химия, 1986.
Поступила в редакцию 04.05.08.
