CC BY
38
УМЕНЬШЕНИЕ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ АВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИМЕНЕНИЕМ АДСОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
М.М. Журов, научный сотрудник Гомельский инженерный институт МЧС Республики Беларусь,
г.Гомель
При аварийных разливах нефтепродуктов (далее НП) необходимо всегда учитывать их огнеопасность. НП представляют собой горючие легковоспламеняющиеся жидкости, пары которых с воздухом образуют взрывоопасные смеси. При температуре вспышки выше над открытой поверхностью жидкого топлива образуется горючая смесь. Если эту смесь поджечь, то пламя будет распространяться по поверхности жидкого топлива со скоростью 1,2-1,4 м/сек. В замкнутом сосуде пламя распространяется со скоростью 0,3-0,6 м/сек.
Оценка пожарной опасности разливов НП производится по следующим основным характеристикам:
- температуре вспышки (температурные пределы вспышки);
- температура воспламенения;
- температуре самовоспламенения;
- потенциал горючести;
- концентрационным пределам взрывоопасных смесей.
Температура вспышки тесно связана с температурой кипения, т.е. с
испаряемостью. Чем легче нефтепродукт, тем лучше он испаряется, тем ниже его температура вспышки. Например, бензиновые фракции имеют отрицательные температуры вспышки (до -40°С), керосиновые фракции имеют температуры вспышки в пределах 28-60°С, фракции дизельного топлива - 50-80°С, более тяжелые, масляные фракции - 130-325°С. Температуры вспышки различных НП могут быть как положительными, так и отрицательными. Температурные пределы вспышки нефти и нефтепродуктов, зависят от их испаряемости и упругости паров, колеблется в очень широких пределах: от - 35 до 36°С для сырых нефтей, от - 36 до - 7°С для бензина, от 15 до 60°С для керосина, от 60 до 120°С для мазута, от 130 до 325°С для масла.
Для воспламенения паров НП необходимо наличие источника зажигания. Температура самовоспламенения нефтепродуктов не имеет прямой связи с температурой их воспламенения. Если легкие нефтепродукты воспламеняются при более низких температурах, чем тяжелые, то самовоспламенение тяжелых нефтепродуктов происходит при более низких температурах, чем легких. Температура самовоспламенения НП в свою очередь зависит от его молекулярной массы: с увеличением
молекулярной массы уменьшается (если бензины самовоспламеняются при температурах выше 500°С, то дизельные топлива при 300-330°С).
При количественной оценке горючести вещества используют потенциал горючести. Вещества, горючие в конкретной среде, имеют отрицательный потенциал; негорючие вещества имеют положительный потенциал; потенциал веществ или смесей, предельных по горючести, равен нулю.
Концентрационные пределы воспламенения для жидкостей определяются по справочной литературе, экспериментально или расчетным путем. С точки зрения пожарной безопасности при разливах НП необходимо не допустить образования горючей среды. А для любой горючей жидкости всегда существует такой интервал температур (от Тн до Тв), при котором концентрация насыщенных паров над зеркалом жидкости
Рис. 1. Изменение концентрации паров жидкости от её температуры:1 - концентрация насыщенных паров; 2 - концентрация ненасыщенных паров
В свою очередь, уменьшив или исключив образование паров горючих НП над зеркалом их разлива (т.е. уменьшив или исключив область предельных концентраций воспламенения), уменьшиться и их пожарная опасность. Это также приведет к изменению как температуры вспышки, так и температуры воспламенения, самовоспламенения и уменьшению потенциала горючести. Тем самым при сочетании этих определенных условий, может быть приостановлена (локализована) аварийная ситуация, связанная с разливами НП.
Авторами работы для ликвидации аварийных разливов НП предлагается использовать природный негорючий, экологически безопасный адсорбент на основе глин. В тоже время необходимо отметить, что на территории Республики Беларусь существуют хорошего качества полезные ископаемые глины, в том числе и бентонитового класса (табл.),
пригодные для получения адсорбентов. Адсорбционные свойства которых определяются в основном развитой межфазной поверхностью (глины), адсорбционные процессы которых протекают в межслоевом пространстве разбухших пакетов [1].
Таблица
Основные сведения о месторождениях глинистых пород
Примечания: Степень освоенности месторождений - Ср - неразрабатываемые (сырьевые базы), Рз - неразрабатываемые (резервные базы), Нр - неразрабатываемые (ненамеченные к освоению). Сферы применения - К-кирпич, Кр - керамзит, Ц - цемент, КК - керамические камни.
Важной особенностью природных адсорбентов является возможность их модификации и активации с помощью различных методов обработки. В ходе проведения исследовательской работы авторами предложен новый модификатор. Показана возможность применения для целей модификации - отходов Гомельского жирокомбината, дешевого продукта.
Новизной выполненной работы явился технологический прием, позволяющий исключить применение органического растворителя. Так применение планетарной мельницы для измельчения глины до модификации было использовано и совмещено с модификацией путем нанесения модификатора (промазывания) на стенки размольных стаканов. Так как при размоле происходит образование новых активных
поверхностей вещества (увеличивается удельная поверхность), то и модификация происходила более полно и количество модификатора при тех же результатах процесса удалось уменьшить до 2-3%. Дальнейшие лабораторные исследования показали, что такой модификатор обеспечивает необходимую степень гидрофобности адсорбента, позволяющую использовать его для удаления нефтяных загрязнений с водных поверхностей, а также повышает сродство материала к адсорбируемому веществу (рис. 2).
Рис. 2. Поглощение слоя нефти разработанным адсорбентом
При нанесении избыточного количества порошка адсорбента на зеркало нефти происходит уменьшение как минимум потенциала горючести, т.к. сам адсорбент - негорючая основа. Поэтому применение разработанного адсорбента при аварийных разливах нефтепродуктов позволит уменьшить как их пожарную опасность, так и скорость распространения пламени по поверхности, температуру вспышки и воспламенения образовавшегося агломерата.
Список использованной литературы
1. Шапорина М.Н. Использование природных минералов в природоохранной деятельности. Материалы научно-практической конференции с международным участием «Природные минералы на службе здоровья человека». Новосибирск, 2001. - С. 99-101.
2. Бобрышева С.Н., Журов М.М., Кашлач Л.О. Новые результаты разработки отечественных адсорбентов для нефти и нефтепродуктов. / ЧС: образование и наука, 2012. - № 2(7). - С. 28-33.
