表面活性剂对汽油闪点的影响(赵宇)

中国人民武装警察部队学院实验报告题目：表面活性剂对汽油闪点的影响系队消防工程系八队专业消防工程指导教师杨守生组长赵宇成员王天玺、何艳宝邵俊渝、汪琦超二○一三年十月表面活性剂对汽油闪点的影响摘要：利用闪点测定仪对各类可燃液体及其添加量对汽油闪点的影响进行了实验研究，发现各类可燃液体中低闪点可燃液体对汽油闪点影响显著，添加量不同时对汽油闪点的影响不同；高闪点可燃液体添加量增加，汽油闪点汽油显著变化；低闪点可燃液体添加量增加，汽油闪点明显下降。关键词：闪点、二元混合、可燃液体。1.绪论随着化学工业的不断发展及化工产品的多样化，各种化工产品在国民经济各部门中得到了广泛应用。我国生产的化工产品有数万种，其中85%具有燃烧爆炸危险性，所以这些易燃可燃物质在生产、运输、储存等各个环节都不同程度地存在着火灾危险性，增添了防火工作的艰巨性。因此，认识、了解易燃液体燃烧特性对于预防这些场所火灾的发生具有积极的意义。闪点、自燃点是表征易燃液体燃烧特性的重要参数，在可燃液体生产、运输、储存等各个环节当中经常要使用到这些参数。由于液体的燃烧是通过其挥发的蒸气与空气形成可燃性混合物，在一定的比例范围内遇火源点燃而实现的，因而液体的燃烧是液体的蒸气与空气中的氧进行的剧烈反应。所谓易燃液体实质上就是指其蒸气极易被引燃，多数易燃液体被引燃只需要0.5mJ左右的能量。由于易燃液体的沸点都很低，故十分易于挥发出易燃蒸气，且液体表面的蒸气压较大，加之着火所需的能量极小，故易燃液体都具有高度的易燃性。如甲醇的闪点为11.11℃，最小引燃能量为0.215mJ。当液体温度较低时，由于蒸发速度很慢，液面上蒸气浓度小于爆炸下限，蒸气与空气的混合气体遇到火源是点不着的。随着液体的温度升高，蒸气分子浓度增大到爆炸下限时，蒸气与空气的混合气体遇火源就能闪出火花，但随即熄灭。这种在可燃液体的上方，蒸气与空气的混合气体遇火源发生一闪即灭的瞬间燃烧现象称为闪燃。液体发生闪燃，是因为其表面温度不高，蒸发速度小于燃烧速度，蒸气来不及补充被烧掉的蒸气，而仅能维持一瞬间的燃烧研究意义：液体的火灾危险性与其闪点、沸点等物理化学性质密切相关。闪点是表征可燃液体火灾危险性的一项重要参数，在消防工作中有着重要依据，是甲、乙、丙类危险液体分类的依据。可燃液体生产、存储厂房和库房的耐火等级、层数、占地面积、安全疏散、防火间距、防爆设施等的确定和选择要根据闪点来确定；液体储罐、堆场的布置、防火间距，可燃和易燃气体储罐的布置、防火间距，液化石油气储罐的布置、防火间距等也要以闪点为依据。此外闪点还是选择灭火剂和确定灭火强度的依据。对于纯组分易燃可燃液体的闪点，我们可以通过查文献资料来获得。但是在实际生产中，经常使用混合易燃可燃液体，而这些混合液体闪点随组成、配比不同而变化，很难从文献上查得。因此，研究多元混合液体闪点变化规律具有重要意义。2实验部分2.1实验仪器及实验药品2.1.1实验仪器DS–ⅡSBD自动低温闭口闪点测定仪，天津消防科研所研制；2.1.2实验药品药品：石蜡；聚氧乙烯醚；汽油（均为分析纯）。2.2测试方法参照GB/T261–83《石油产品闪点测定法（闭口杯法）》2.3数据处理及实验方法2.3.1数据处理根据表面活性剂的可燃性和汽油的自身性质，可以将该实验视为二元混合液体的闪点测试实验，利用Taylor导出的特殊多项式来处理和分析实验数据。二元混合液体闪点经验计算公式：21122211XXbXbXbY其中的系数为：11Yb22Yb21121224YYYb以上公式中，X代表混合液体中某种物质的体积百分比，二元混合液体经验计算公式中121XX；Y代表混合液体的闪点。2.3.2实验方法2.3.3.1用DS–ⅡSBD自动低温闭口闪点测定仪测定闪点的实验方法：按照GB/T261–83试验方法准备好试样，然后按照实验与操作方法设定实验，再将油杯置于制冷器内，、并按下组件，微调组件方向使油杯盖盖严油杯。开机，仪器自检后显示“准备实验、系统测试、系统管理、打印数据”，接通气路，微调调气阀，引燃点火器，调整火焰大小，使之符合实验要求。按下确定键，根据仪器提示依次输入大气压，预闪点，控制方案号后启动实验，实验结束后自动打印和显示实验结果。2.3.3实验方案设计说明及步骤测试不同表面活性剂添加汽油后对汽油闪点的影响，然后测试效果显著的表面活性剂在不同浓度梯度时对汽油闪点的影响。表2.1给出了各组分间的质量百分数配比。表2.1双组分实验设计方案首先分别用聚氧乙烯醚和石蜡在相同浓度下对汽油的影响：实验测得值分类质量百分数闪点聚氧乙烯醚和汽油10%-28℃石蜡和汽油10%-35℃根据文献和实验测试记载，单组分汽油的闪点为-30℃。可以看出石蜡对汽油闪点的影响较大，再对不同浓度梯度的石蜡进行测试。利用Taylor导出的特殊多项式来计算理论闪点值。百分数X1X2Y110Y1201Y235%95%Y12注：X1为石蜡，X2为汽油。根据二元混合液体闪点经验计算公式：可以求得Y=-18.1℃,以下其他组分同理可求：编号M1M2M3N110%090%N12010%90%N2石蜡和汽油的混合液体石蜡密度p=0.88-0.915g/cm^390号汽油密度为0.72g/ml混合物浓度（质量百分数）5%10%15%20%25%闪点理论值-18.1℃-3.7℃6.3℃18.4℃31.8℃闪点测定值-34℃-35℃-33℃-35℃-30℃误差△15.9℃31.3℃39.3℃53.4℃61.8℃石蜡和汽油混合液体1,-18.12,-3.73,6.34,18.45,31.81,-342,-353,-334,-355,-30-40-30-20-1001020304012345百分数温度闪点理论值闪点测定值4结论DS–ⅡSBD自动低温闭口闪点测定仪对汽油在石蜡和聚氧乙烯醚两种表面活性剂不同浓度下组成的二元混合液体的闪点规律进行了实验研究,采用Taylor多项式,拟合出了常压下该二元液体闪点随组分配比变化的经验计算公式,并通过实验数据进行了验证。经验公式对给定组分的值与实际测试值有一定的误差,说明实验环境条件以及设备自身的误差、人为操作误差都可能影响实验结果。另一方面可以证明表面活性剂（石蜡和聚氧乙烯醚）跟汽油混合在一起能降低汽油的闪点，因此表面活性剂通过阻断汽油和氧气的接触以及自身的性质在一定程度上对汽油具有冷却作用，在灭火作战以及科研教学方面都发挥了重要的作用。参考文献:杨守生、王学宝.易燃液体二元混合物闪点、自燃点实验研究[M].。消防科学与技术2008年3月第27卷第3期