Расчет температуры самовоспламенения для предельных углеводородов

К  предельным углеводородам относятся углеводороды, имеющие насыщенные углеродные цепи, т.е. все связи между атомами углерода одинарные. Насыщенными углеродными цепями являются цепи вида: СН₃  - С - С....С - СН₃

Задача. Рассчитать температуру самовоспламенения 2,3,3-триметилпентана. Определить безопасную температуру нагрева поверхности технологического оборудования.

Дано: 2,3,3 - триметилпентан.

Найти: Т_с/в, Т_без?

Решение:

1. Записываем структурную формулу соединения и нумеруем все атомы углерода в молекуле:  

2. Находим все углеродные цепи с одинаковым числом атомов углерода в молекуле заданного вещества:

С₁ = 5; 1-2-3-4-5; 8-2-3-4-5;              m₁ = 2

C₂ = 4; 1-2-3-6; 1-2-3-7; 8-2-3-6;

             8-2-3-7; 7-3-4-5; 6-3-4-5;   m₂ = 6                

C₃ = 3; 1-2-8; 7-3-6;                            m₃  = 2

3. Находим общее число перечисленных цепей:

 m₁ + m₂ + m₃ = 2 + 6 + 2 = 10

4. Проверяем количество цепей по числу концевых групп в молекуле по формуле:

10 = 10, следовательно, все цепи найдены.

5. Находим среднюю длину углеродной цепи по формуле:

 

6. По табл. 6 Приложения 2 для предельных углеводородов находим по средней длине цепи температуру самовоспламенения. Для углеводорода, имеющего среднюю длину углеродной цепи, равную 4 атомам углерода, температура самовоспламенения будет равна 686 К.

7. Рассчитываем безопасную температуру нагрева поверхности технологического оборудования:

Т_без £ 0,8 ∙ Т_с/в;    Т_без £  0,8 ^. 686 = 548,8 К

Ответ: расчётная температура самовоспламенения 2,3,3-триметилпентана составляет 686 К. Безопасная температура нагрева поверхности технологического оборудования при использовании данного вещества не должна превышать 548,8 К.

Расчет температуры самовоспламенения для предельных одноатомных спиртов

К предельным одноатомным спиртам относятся вещества, содержащие предельные углеродные цепи с одной гидроксильной группой.

Гидроксильной группой называется группа состава - ОН.

В спиртах углеродной цепью считаются цепи вида:

§ СН₃ ...СН₃;

§ СН₃...ОН, цепь такого вида увеличивается на 1 атом углерода (поправка + 1).

 

Задача. Рассчитать температуру самовоспламенения и определить безопасную температуру нагрева поверхности технологического оборудования 5-метил-2-этилгептанол-3.

Дано: 5-метил-2-этилгептанол-3.

Найти: Т_с/в, Т_без?

Решение:

1. Записываем структурную формулу вещества и нумеруем атомы углерода, гидроксильной группе также присваиваем номер:                               

2. Перечисляем цепи одинаковой длины:

    С₁= 8; 10-9-2-3-4-5-6-7;            m₁ = 1                 

    С₂= 7; 1-2-3-4-5-6-7; 

                  10-9-2-3-4-5-8;        m₂ = 2               

    С₃= 6; 1-2-3-4-5-8;  

                  11-3-4-5-6-7;       m₃ = 2                 

    С₄ =5; 10-9-2-3-11;  

                  11-3-4-5-8;        m₄ = 2                 

    С₅= 4; 1-2-3-11;  

                  8-5-6-7;    

                  1-2-9-10                    m₅ = 3        

 

3. Находим общее число перечисленных цепей:

 m₁ + m₂ + m₃ + m₄ + m₅ =1 + 2+ 2 + 2 + 3 = 10.

4. Проверяем общее число цепей в молекуле по количеству концевых групп:

;      = 10

10 = 10, следовательно, все цепи найдены.

 

5. Вычисляем среднюю длину цепи молекулы:

;

 

= 5,6

6. Используя данные табл. 7 Приложения 2 для предельных одноатомных спиртов определяем температуру самовоспламенения. Для предельного одноатомного спирта, имеющего среднюю длину углеродной цепи равной 5,6 атомов углерода, температура самовоспламенения будет равна 572 К.

7. Рассчитываем безопасную температуру нагрева поверхности технологического оборудования:

Т_без £ 0,8Т_с/в;    Т_без £ 0,8 ^. 572 = 457,6 (К)

Ответ: расчётная температура самовоспламенения 5-метил-2-этилгептанол-3 составляет 572 К. Безопасная температура нагрева поверхности технологического оборудования при использовании данного вещества не должна превышать 457,6 К.

Тесты для самоконтроля

 

1. В чем состоит сущность процесса самовоспламенения?

a. Возникновение горения за счет самонагревания вещества без воздействия источника зажигания.

b. Возникновение горения от нагретых веществ под действием источника зажигания.

c. Возникновение горения за счет нагревания вещества под воздействием источника зажигания.

 

2.Температура самовоспламенения бывает:

a. Стандартная и максимальная.

b. Стандартная и минимальная.

c. Минимальная и максимальная.

d. Расчетная и минимальная.

 

3.Температуру самовоспламенения рассчитывают по:

a. Температуре окружающей среды.

b. Агрегатному состоянию вещества.

c. Давлению в реакционной массе.

d. Средней длине углеродной цепи в молекуле.

 

4.Температура поверхности технологического оборудования составляет:

a. Hе более 80 % от температуры самовоспламенения.

b. Более 80 % от температуры самовоспламенения.

c. Hе выше температуры самовоспламенения.

d. Hе более 20 % от температуры самовоспламенения.

 

5. Пожарная опасность веществ возрастает, если температура самовоспламенения:

a. Увеличивается.

b. Уменьшается.

c. Постоянна.

d. Температура самовоспламенения не является показателем пожарной опасности.

 

6. Какое вещество более пожароопасно?

a. Изобутилбензол (Т самовоспламенения 428 ⁰С).

b. Ветинон (Т самовоспламенения 281 ⁰С).

c. Винилацетат (Т самовоспламенения 427 ⁰С)

d. Винилбутерат (Т самовоспламенения 410 ⁰С).

e. Гептан (Т самовоспламенения 223 ⁰С).

7. Назовите условие теплового самовоспламенения?

a. Тепловыделение значительно превышает теплоотвод.

b. Теплоотвод значительно превышает тепловыделение.

c. Тепловыделение равно теплоотводу.

d. Теплоотвод незначительно превышает тепловыделение.

e. Тепловыделение незначительно превышает теплоотвод.

 

8.Какое из веществ менее пожароопасно?

a. Метиловый спирт (Тсв. = 287 ^оС).

b. Бутиловый спирт (Тсв. = 387 ^оС).

c. Изобутиловый спирт (Тсв. = 381 ^оС).

d. Амиловый спирт (Тсв. = 315 ^оС).

e. Этиловый спирт (Тсв. = 215 ^оС).

 

9. Дайте определение температуре самовоспламенения?

a. Наименьшая температура источника зажигания, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение.

b. Наибольшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение.

c. Наибольшая температура источника зажигания, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение.

d. Наименьшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение.

 

10. Для чего предназначен прибор СТС?

a. Для определения температуры в зоне горения.

b. Для определения коэффициента горючести.

c. Для определения стандартной температуры самовоспламенения.

d. Для определения температуры горения.

e. Для определения температуры воспламенения.