Вопрос 4. Тепловое проявление химических реакций как источник зажигания горючей смеси. Причины появления данных источников зажигания и способы обеспечения пожарной безопасности.

Многие вещества и материалы при определенных условиях могут вступать в химическое взаимодействие с положительным тепловым эффектом реакций (экзотермичностью) при контакте с воздухом, водой или друг с дру­гом, а также могут саморазлагаться при нагревании или механических воздействиях. Выделяющегося при этом в зоне реакции тепла может быть достаточно для нагреве веществ и материалов до их самовоспламенения.

Вещества, самовоспламенение которых происходит на воздухе. К ним относятся две группы веществ: самовоспламеняющиеся (Т_св≤Т_раб) и самовозгорающиеся (Т_св>Т_раб).

Первую группу составляют вещества, которые в условиях производства нагреты выше температуры окружающей среды. Так, мазут с Т_св = 380°С на установках вакуумной трубчатки обращается с температурой до 400 °С, на установках термического крекинга — до 500°С,

пиролизный газ с Т_св = 540°С нагревается на установках по производству этилена до 850 °С.

При аварийном вы­ходе таких высоконагретых продуктов из аппаратов наружу и контакте с воздухом произойдет их самовоспламенение. В эту же группу входят вещества, температура которых по условиям технологии не превышает температуру окружающей среды. К ним относятся, например, желтый фосфор с Т_св = 30°С, триизобутилалюмипий с Т_св=-40 °С, этилалюминийхлорид с Т_св = -60 °С и другие.

Профилактика воспламенения веществ, температура самовоспламенения которых не превышает рабочей температуры, обеспечивается исключением их контакта с воздухом путем надежной герметизации технологиче­ского оборудования и предупреждения его повреждений.

Вторую группу составляют вещества, которые при температуре окружающей среды или после предварительного нагрева до T<T_св под воздействием первоначального импульса склонны к самовозгоранию на воз­духе. Самовозгорание представляет собой сложный физико-химический процесс возникновения тления или пламенного горения в результате теплового самонагревания. Самовозгорание наблюдается при резком увеличении скорости экзотермических реакций в объеме вещества, когда интенсивность тепловыделения превышает интенсивность его рассеивания.

В зависимости от первоначального импульса разли­чают:

- тепловое (нагрев извне),

- химическое (нагрев при контакте с химически активным веществом),

- микробиологическое (нагрев в результате жизнедеятельности микроорганизмов) самовозгорание.

К веществам, обладающим склонностью к самовозгоранию, относятся масла и жиры растительного и животного происхождения, каменный и древесный уголь, торф, технический углерод (сажа), некоторые металлы в порошкообразном виде (алюминий, цинк, титан и др.), скипидар, олифа, ком­бикорма, сернистые соединения железа и т. п.

Процесс самовозгорания определяется скоростью самонагревания веществ. Длительность процесса самовозгорания (она колеблется от нескольких минут до нескольких месяцев) зависит от большого числа различных факторов, которые в сложном взаимодействии друг с другом определяют скорость протекания экзотермических реакций и условия аккумуляции тепла.

Профилактику самовозгорания веществ в производственных условиях обеспечивают путем снижения скорости протекания химических реакций и биологических процессов, а также устранения условий аккумуляции тепла.

Снижение скорости протекания химических реакций и биологических процессов осуществляют различными методами:

- ограничением влажности при хранении веществ и материалов;

- снижением температуры хранения веществ и материалов (например, зерна, комбикормов) путем искусственного захолаживания;

- хранением веществ (например, пищевых продуктов) в среде с пони­женным содержанием кислорода;

- уменьшением удельной поверхности контакта самовозгорающихся веществ с воздухом (брикетирование, гранулирование порошкообразных веществ);

- пассивированием химически активных веществ, например технического углерода, путем частичной и постепенной их дезактивации кислородом воздуха;

- применением антиокислителей и консервантов (например, при хранении комбикормов);

- устранением контакта с кислородом воздуха и химически активными веществами (перекисными соединениями, кислотами, щелочами и т.п.) путем раздельного хранения самовозгорающихся веществ в герметичной таре.

Устранение условий аккумуляции тепла осуществляют следующим образом:

- ограничением размеров штабелей, караванов или куч хранимого вещества;

- активным вентилированием воздухом (сена и других волокнистых растительных материалов);

- периодическим перемешиванием веществ при их длительном хранении; снижением интенсивности образования горючих отложений в тех­нологическом оборудовании с помощью улавливающих устройств;

- периодической очисткой технологического оборудования от самовозгорающихся горючих отложений.

Вещества, воспламенение которых происходит при контакте с водой или влагой воздуха. К таким веществам относятся щелочные металлы (натрий, калий и др.), карбиды (кальция, натрия, калия), негашеная известь, фосфористые кальций и натрий, сернистый натрий и т. п. Некоторые из них (на­пример, натрий и калий) реагируют с водой или влагой воздуха с интенсивным выделением водорода, который может воспламениться от теплоты реакции, так как температура в зоне контакта может развиваться до 600— 650 °С. Значительный нагрев и воспламенение образующегося ацетилена происходит также при взаимодействии карбида кальция с водой. При недостатке воды температура в зоне реакции может подняться до 900—1000 °С. А такие вещества, как карбиды щелочных металлов (натрия, калия), при контакте с водой способны реагировать со взрывом.

На практике нередки случаи пожаров (вскоре после дождя) на складах, где наряду с другими горючими веществами, хранится негашеная известь. Несмотря на то, что негашеная известь сама относится к негорючим ве­ществам, при контакте с небольшим количеством воды она способна разогреваться до 600 °С и более. Этой температуры оказывается достаточно для воспламенения, например, горючей упаковки (деревянных ящиков, меш­ковины и т. п.) или рядом расположенных горючих веществ и материалов при их совместном хранении с негашеной известью.

Пожары и взрывы происходят также при получении ацетилена из карбида кальция в стационарных и переносных газогенераторах при снижении количества (уровня) воды в реакционной зоне.

Предупреждение воспламенения веществ при взаимодействии с водой или влагой воздуха обеспечивают защитой их от контакта с водой и влажным воздухом путем:

- изолированного хранения веществ этой группы от других горючих веществ и материалов;

- поддержанием избыточного количества воды (например, в аппаратах для получения ацетилена из карбида кальция).

Вещества, воспламенение которых происходит при контакте друг с другом. К ним относится большая группа газообразных, жидких или твердых окислителей, таких, как жидкий кислород, перекиси (натрия, бария, водорода, бензоила и т. п.), галоиды (хлор, бром, фтор, йод), азотная кислота, селитры (азотнокислые калий, натрий, барий), хлораты (например, бертолетова соль), перхлораты (например, хлорнокислый натрий), перманганаты (марганцевокислый калий) и др. Эти вещества могут вызвать воспламенение органических горючих веществ или образовать смеси с органическими веществами, реагирующими со взрывом даже от слабого механического или теплового импульса (удар, трение, нагрев и т.п.). Например, перекись водорода, гидроперекись изопропилбензола, персульфат аммония широко используют в качестве катализаторов и инициаторов в технологических процессах полимеризации и поликонденсации при получении пластмасс, химических волокон и синтетических каучуков. Они способны вызывать воспламенение и взрывы при контакте со многими органическими соединениями.

Часто пожары происходят на складах, где хранится азотная кислота, которая является сильным окислителем. Азотная кислота способна воспламенить многие растительные вещества в измельченном виде (упаковочную стружку, древесные опилки, солому, вату и т.п.), так как при своем воздействии на них она выделяет кислород.

Пожары от воспламенения веществ при контакте друг с другом предупреждают раздельным складированием, а также устранением причин их аварийного выхода из аппаратов и трубопроводов.

Вещества, воспламенение которых происходит в результате саморазложения при нагревании или механическом воздействии. К этой группе относятся нестойкие химические, как правило, эндотермические соединения, такие, как взрывчатые вещества, перекиси, селитры, ацетилен, ацетилениды, порофоры и т. п. Эти вещества не только могут вызвать возникновение пожара, но и привести к полному уничтожению производственных установок, зданий и сооружений в результате их взрывного разло­жения.

Предупреждение воспламенения веществ, склонных к взрывному разложению, обеспечивают путем защиты от нагревания до критических температур, механических воздействий (ударов, трения, давления и т.п.).

Вывод по вопросу.

Таким образом, основные способы окраски и сушки изделий являются пожаровзрывоопасными, т.к. в этих процессах обращают­ся легковоспламеняющиеся растворители и разбавители. Источни­ками зажигания