пенообразователь для тушения пожаров "снежок-1"

Формула изобретения

Пенообразователь для тушения пожаров, включающий нормальные первичные алкилсульфаты, карбамид и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бутанол и регулятор pH - гидроксид натрия, а в качестве нормальных первичных алкилсульфатов содержит нормальные первичные алкилсульфаты аммония фракции С₁₂-С₁₄, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Нормальные первичные алкилсульфаты аммония фракции С₁₂-С₁₄ - 12-13

Бутанол - 7-8

Карбамид - 5-10

Гидроксид натрия - 0,05-0,10

Вода - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химическим средствам тушения пожаров и защите от химических отравляющих веществ, а именно к пенообразователям для тушения пожаров.

Известен пенообразующий состав для тушения пожаров (авт. свид. СССР 1106523, МПК⁶ А 62 D 1/02, 1984 г.) содержащий вторичные алкилсульфаты фракции С₆-С₁₆, хромат циклогексиламина, воду и в качестве добавки, стабилизирующей пену, низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вторичные алкилсульфаты фракции С₆-С₁₆ - 20-30

Хромат циклогексиламина - 0,05-1,00

Диметилсилоксановый каучук - 0,75-1,5

Вода - Остальное

Пенообразующий состав готовят путем растворения в воде при комнатной температуре компонентов в предлагаемых соотношениях. Наличие диметилсилоксанового каучука приводит к стабилизации устойчивости пены и повышению огнетушащей ее эффективности.

Недостатком этого состава является биологическая его жесткость из-за входящего в него стабилизатора пены - диметилсилоксанового каучука, приводящего к низкой пенообразующей способности и изменению максимального значения кратности, а также его токсичность при наличии антикоррозийного компонента - хромата циклогексиламина. Снижение кратности пены означает уменьшение объема пены, полученной из единицы объема пенообразующего раствора, и отрицательно влияет на ее огнетушащую способность.

Известен также состав пенообразователя для тушения пожаров (авт. свид. СССР 1353446, МПК⁶ А 62 D 1/02, 1987 г.), содержащий вторичные алкилслуьфаты натрия, хромат циклогексиламина, воду, а в качестве добавки, стабилизирующей пену - мочевину, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вторичные алкилсульфаты натрия - 16-21

Хромат циклогексиламина - 0,05-0,08

Мочевина - 20-35

Вода - Остальное

Для приготовления пенообразователя расчетное количество вторичных алкилсульфатов смешивают с раствором хромата циклогексиламина. Затем в раствор вводят порциями расчетное количество мочевины.

Достоинством этого состава пенообразователя является отсутствие корродирующего действия на стальные поверхности, обусловленного наличием хромата циклогексиламина.

Недостатком состава является сравнительно низкая пенообразующая способность (кратность пены) водных растворов алкилсульфатов натрия и высокая токсичность циклогексиламина как компонента, связующего хромовую кислоту в виде соли, диссоциирующей с образованием хромат -ионов.

Наиболее близким к предлагаемому по химическому составу, биологической разлагаемости компонентов, а также по коррозийной активности по отношению к стальным поверхностям является состав пенообразователя для тушения пожаров "Снежок" (патент Украины 24670, МПК⁶ А 62 D 1/02, 1997 г., заявка Российской Федерации 97102987, опубл. 20.09.1998, по которой выдан патент РФ N 2110307, опубл. 10.05.1998), содержащий нормальные вторичные или первичные алкилсульфаты натрия фракции С₆-С₁₆ (нормальные вторичные или первичные алкилсульфаты натрия С₆-С₁₆ с атомами в алкильных радикалах), мочевину, полиэтиленгликоль с молекулярной массой 400-5000, а для снижения токсичности антикоррозийного компонента вместо хромата циклогексиламина хромат мочевины и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нормальные вторичные или первичные алкилсульфаты натрия фракции С₆-С₁₆ - 16-21

Мочевина - 20-35

Полиэтиленгликоль с молекулярной массой 400-5000 - 0,16-0,21

Хромат мочевины - 0,041-0,065

Вода - Остальное

Для приготовления пенообразователя расчетное количество алкилсульфатов натрия, мочевины и полиэтиленгликоля растворяют в воде. Раствор хромата мочевины готовят путем растворения в воде эквимолярных количеств хромового ангидрида и мочевины. Для приготовления пенообразователя смешивают расчетные количества этих растворов.

Достоинством этого состава пенообразователя является более низкая токсичность по сравнению с известными аналогами ввиду использования хромата мочевины вместо хромата циклогексиламина, а также биологическая "мягкость" поверхностно-активной основы - вторичных или первичных алкилсульфатов натрия.

Недостатком этого состава являются сравнительно низкая огнетушащая эффективность пены, получаемой из его рабочих растворов, повышенная вязкость и нарушение однородности при температурах ниже 10^oС, низкая растворимость поверхностно-активной основы в воде при температуре ниже 13^oС, относительно высокая токсичность хромата мочевины и достаточно высокая стоимость ввиду высокого содержания таких компонентов, как вторичные или первичные алкилсульфаты натрия фракции С₆-С₁₆ и мочевина.

Заявленное техническое решение направлено на повышение огнетушащей эффективности пены, расширение температурного диапазона использования пенообразователя и снижение стоимости его состава.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в повышении огнетушащей эффективности пены за счет создания синергетического эффекта дополнительно введенным компонентом, в снижении температурного использования пенообразователя при температуре воды ниже 13^o-15^oС, в уменьшении коррозийной активности пенообразователя и его водных растворов за счет регулировки рН, а также снижения стоимости состава за счет уменьшения процентного содержания первичных алкилсульфатов и мочевины.

Сущность изобретения заключается в том, что пенообразователь для тушения пожаров "Снежок-1", включающий нормальные первичные алкилсульфаты, карбамид (мочевину) и воду, дополнительно содержит бутанол (н-бутиловый спирт), в качестве нормальных первичных алкилсульфатов содержит нормальные первичные алкилсульфаты аммония С₁₂-С₁₄, а в качестве регулятора рН - гидроксид натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Первичные алкилсульфаты аммония фракции С₁₂-С₁₄ - 12-13

Бутанол - 7-8

Карбамид - 5-10

Гидроксид натрия - 0,05-0,10

Вода - Остальное

В качестве нормальных первичных алкилсульфатов использованы нормальные первичные алкилсульфаты аммония фракции С₁₂-С₁₄.

Бутанол позволяет повысить растворимость алкилсульфатов аммония и снизить температуру застывания пенообразователя. В его отсутствие температура застывания пенообразователя равна минус (0,20,1)^oС.

Введение бутанола в состав пенообразователя в количестве 7% дает возможность снизить температуру застывания до минус (1,80,2)^oС и обеспечивает его однородность при низких температурах (вплоть до температуры застывания).

Присутствие бутанола в количестве более 7 мас.% позволяет получать пену средней кратности из рабочих растворов пенообразователя при их температуре, близкой к 0^oС. При меньшем содержании бутанола, а также в его отсутствие пеногенерация при низких температурах рабочих растворов резко ухудшается либо становится невозможной.

Использование бутанола в качестве сорастворителя позволяет обеспечить однородность пенообразователя при пониженных температурах и расширить температурный диапазон использования.

Наличие в составе пенообразователя бутанола и карбамида приводит к синергетическому эффекту повышения огнетушащей эффективности пены, получаемой из рабочих растворов пенообразователя на основе алкилсульфатов аммония. В качестве горючего использован н-гептан.

В таблице 1 показано влияние добавок бутанола и карбамида на огнетушащую эффективность пены средней кратности, получаемой из рабочих растворов пенообразователей на основе первичных алкилсульфатов аммония фракции С₁₂-С₁₄ при тушении н-гептана.

Введение бутанола в количестве 7-8% позволит снизить количество мочевины, что при повышении огнетушащей эффективности пены позволит снизить стоимость состава пенообразователя.

Произведена замена хромат мочевины на гидроксид натрия для регулировки рН пенообразователя и его водных растворов, а также в целях снижения их коррозийной активности.

Нормальные первичные алкилсульфаты аммония фракции С₁₂-С₁₄ в количестве 12-13% при обычных температурах позволяет использовать воду жесткостью до 10 мг-экв/л.

Уменьшение содержания алкилсульфатов аммония в составе пенообразователя до значения менее 12% приведет к повышению критической интенсивности подачи рабочего раствора пенообразователя при тушении пеной средней кратности, т.е. к снижению огнетушащей эффективности пены.

В таблице 2 показана зависимость критической интенсивности подачи (Iкр) 6%-ных растворов пенообразователей на основе алкилсульфатов аммония в воде общей жесткостью до 2,5 мг-экв/дм³ от содержания ПАВ (С_ПАВ) алкилсульфатов аммония в их составе.

Увеличение содержания алкилсульфатов аммония до значений, превышающих 13% не вызовет изменения в критической интенсивности подачи рабочего раствора пенообразователя, а при тех же свойствах повлечет за собой повышение стоимости пенообразователя.

Содержание карбамида в составе пенообразователя в количестве 5-10% определено из требований температур застывания этого компонента (см. ДСТУ 3789-98 "Пенообразователи общего назначения для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний". К. Госстандарт, Украины, 1999, с. 3, табл. 1).

Введение этого компонента ниже 5% приведет к увеличению температуры застывания этого компонента. Стандартом предусмотрена температура застывания минус 3^oС (см. ДСТУ 3789-98, с. 3, табл. 1).

Увеличение содержания карбамида свыше 10% приведет к дальнейшему понижению температуры застывания, которая не предусмотрена стандартом, и повлечет за собой лишний расход карбамида, что приведет к увеличению стоимости состава пенообразователя.

Содержание бутанола в количестве 7-8%, а введенного в его состав карбамида не менее 5% позволит достичь значения температуры застывания пенообразователя минус 3^oС, регламентируемое стандартом ДСТУ 3789-98.

В таблице 3 показано влияние карбамида на температуру застывания пенообразователей на основе алкилсульфатов аммония фракции С₁₂-С₁₄.

Введение бутанола в состав пенообразователя менее 7% приведет к невозможности получения пены средней кратности из рабочих растворов пенообразователя при температуре ниже +13^oС из-за выпадения в осадок алкилсульфатов аммония и срыва процесса пеногенерации.

Увеличение содержания бутанола в составе пенообразователя более 8% приведет к уменьшению устойчивости и огнетушащей эффективности пены, так как спирты будучи полярными веществами имеют свойства разрушать пены. Кроме того, повышение содержания бутанола приведет к удорожанию пенообразователя.

В таблице 4 показано влияние бутанола на кратность и устойчивость пены средней кратности, получаемой из 6%-ных растворов пенообразователей на основе алкилсульфатов аммония фракции С₁₂-С₁₄ в воде общей жесткостью 2,5 мг-экв/дм³.

Содержание гидроксида натрия в составе пенообразователя в количестве 0,05-0,1 определено экспериментально с учетом требований стандарта по водородному показателю 1%-ного водного раствора (рН) (см. ДСТУ 3789-98, с. 3, табл. 1, п. 4).

Введение этого компонента в состав пенообразователя ниже 0,05% приведет к снижению рН ниже допустимого предела от 6,5 до 10,0 и повышению коррозийной активности (см. ДСТУ 3789-98, с. 3, табл. 1, п. 4).

Введение гидроксида натрия в состав пенообразователя более 0,1% приведет к повышению рН сверх нормы более 10,0 и увеличению коррозийной активности (см. ДСТУ 3789-98, с. 3, табл. 1, п. 4).

Компонентом, содержание которого значительно превышает содержание остальных компонентов, является вода, при перечислении ее указывают последний, а ее количественное содержание пишут: "остальное" до 100.

Для получения пенообразователя используют следующие компоненты:

Нормальные первичные алкилсульфаты аммония фракции С₁₂-С₁₄ технические в соответствии со стандартом СS 666141 (Чехия).

Бутанол технический в соответствии с ТУ 38.103702-90.

Карбамид технический в соответствии с ТУ 113-03-04-14-88

Гидроксид натрия технический в соответствии с ТУ 6-01-204847-05-90.

Воду питьевую в соответствии с ГОСТ 2874-82.

В таблице 5 показана зависимость тушения модельных очагов пожара от содержания компонентов пенообразователя.

Как видно из приведенных результатов, более высокая огнетушащая эффективность пены, образующейся из рабочих растворов предлагаемого пенообразователя, дает возможность сократить продолжительность тушения пожаров и расход пенообразователя на тушение.

В таблице 6 показана зависимость критической интенсивности подачи рабочего раствора пенообразователя от содержания его компонентов.

Как видно из приведенных результатов, повышение содержания компонентов пенообразователя не вызывает изменения в критической интенсивности подачи рабочего раствора пенообразователя, а при тех же свойствах повлечет за собой повышение стоимости пенообразователя.

В таблице 7 показана зависимость температуры застывания пенообразователя от повышения содержания его компонентов.

Как видно из приведенных результатов, повышение содержания компонентов пенообразователя приводит к снижению температуры его застывания.

В таблице 8 показана зависимость кратности и устойчивости пены средней кратности, а также критической интенсивности подачи рабочего раствора пенообразователя от содержания его компонентов.

Повышение содержания компонентов не влияет на кратность, устойчивость пены и постоянство критической интенсивности подачи рабочего раствора пенообразователя, как видно из приведенных результатов.

За состав прототипа принят состав пенообразователя, включающий компоненты, мас. %: нормальные вторичные или первичные алкилсульфаты натрия фракции С₆-С₁₆ 16-21; мочевина 20-35; полиэтиленгликоль с молекулярной массой 400-5 000 - 0,16-0,21; хромат мочевины 0,041-0,065; вода - остальное до 100.

Предложенный пенообразователь изготавливают следующим образом. Готовится раствор расчетных количеств карбамида и гидроксида натрия в воде. Этот раствор смешивается с расчетным количеством раствора алкилсульфатов аммония, к полученной смеси добавляют расчетное количество бутанола. Все тщательно перемешивают до получения однородности. Готовый состав представляет собой однородную жидкость желтого цвета без расслоения.

В таблице 9 приведены некоторые показатели качества прототипа и предлагаемого пенообразователя и требования ДСТУ 3789-98.

Данные таблицы 9 показывают, что температура застывания предлагаемого пенообразователя ниже температуры застывания пенообразователя-прототипа на 1,3^oС и соответствует требованиям ДСТУ 3789-98.

Критическая интенсивность подачи рабочего раствора предлагаемого пенообразователя при тушении н-гептана средней кратности ниже на (0,003-0,004) дм³/м²с, или на 9-12%.

Температурный диапазон применения предлагаемого пенообразователя шире температурного диапазона применения пенообразователя-прототипа и соответствует требованиям ДСТУ 3789-98.

Водородный показатель 1%-ного водного раствора предлагаемого пенообразователя соответствует требованиям ДСТУ 3789-98.

Стоимость предлагаемого пенообразователя на 5% ниже стоимости пенообразователя прототипа.

В таблице 10 приведены сопоставительные данные по огнетушащей эффективности пенообразователей в воде с различным содержанием минеральных солей, известного и предлагаемого.

Для получения сопоставительных данных в качестве речной воды используют пресную воду повышенной жесткости 30 мг-экв/л. Огневые испытания проводят в стандартных условиях.

Преимуществом изобретения является снижение на 5% пены пенообразователя, повышение огнетушащей эффективности по сравнению с известным при использовании пресной, речной воды в 1,2 раза.