Temperatura de ignición y autoignición. punto de inflamabilidad

punto de inflamabilidad es la temperatura a la que un producto petrolífero calentado en condiciones estándar emite tal cantidad de vapor que forma una mezcla combustible con el aire circundante, que se inflama al subir la llama y se apaga por falta de masa combustible en este mezcla.

Esta temperatura es una característica de las propiedades de riesgo de incendio de los productos derivados del petróleo y, sobre esta base, las instalaciones de producción y refinación de petróleo se clasifican en categorías de riesgo de incendio.

El punto de inflamación de las NP está relacionado con su punto de ebullición medio, es decir con evaporación. Cuanto más ligera es la fracción de aceite, menor es su punto de inflamación. Por lo tanto, las fracciones de gasolina tienen puntos de inflamación negativos (hasta -40 °C), las fracciones de queroseno y diésel de 35 a 60 °C, las fracciones de petróleo de 130 a 325 °C. Para fracciones de petróleo, el punto de inflamación indica la presencia de hidrocarburos volátiles.

La presencia de humedad y productos de descomposición en NP afecta significativamente el valor de su punto de inflamación.

Se estandarizan dos métodos para determinar el punto de inflamación: crisol abierto y cerrado. La diferencia entre los puntos de inflamación de las mismas NP en crisoles abiertos y cerrados es muy grande. En este último caso, la cantidad requerida de vapor de aceite se acumula antes que en los dispositivos de tipo abierto.

Todas las sustancias con un punto de inflamación en un crisol cerrado por debajo de 61 °C se clasifican como líquidos inflamables (líquidos inflamables), que, a su vez, se dividen en especialmente peligrosas (punto de inflamación por debajo de -18 °C), peligrosas permanentemente (punto de inflamación desde menos 18 °С a 23 °С) y peligroso a temperaturas elevadas (punto de inflamación de 23°С a 61°С).

El punto de inflamación de un producto de petróleo caracteriza la capacidad de este producto de petróleo para formar una mezcla explosiva con el aire. Una mezcla de vapores con aire se vuelve explosiva cuando la concentración de vapores de combustible en ella alcanza ciertos valores. De acuerdo con esto, se distinguen los límites inferior y superior de la explosividad de una mezcla de vapores de un producto petrolífero con aire.

Si la concentración de vapores de aceite es inferior al límite inferior de explosividad, no se produce explosión, ya que el exceso de aire existente absorbe el calor liberado en el punto de inicio de la explosión e impide así que se enciendan las partes restantes del combustible. Cuando la concentración de vapor de combustible en el aire está por encima del límite superior de la explosión no se produce debido a la falta de oxígeno en la mezcla.

El acetileno, el monóxido de carbono y el hidrógeno tienen los rangos explosivos más amplios y, por lo tanto, son los más explosivos.

punto de inflamabilidad llamada la temperatura mínima permitida a la cual la mezcla de vapores NP con aire sobre su superficie, cuando se eleva la llama, se enciende y no se apaga durante un cierto tiempo, es decir la concentración de vapores combustibles es tal que incluso con exceso de aire se mantiene la combustión.

La temperatura de ignición se determina con un dispositivo de crisol abierto, y su valor es decenas de grados más alto que el punto de inflamación en un crisol abierto.

Temperatura de autoignición se llama la temperatura a la cual el contacto de un producto petrolífero con el aire provoca su ignición y combustión estable sin traer una fuente de fuego.

La temperatura de autoignición se determina en un matraz abierto calentando hasta que aparece una llama en el matraz. La temperatura de autoignición es cientos de grados más alta que las temperaturas de flash e ignición (gasolina 400-450 ° C, queroseno 360-380 ° C, combustible diesel 320-380 ° C, fuel oil 280-300 ° C).

La temperatura de autoignición de los derivados del petróleo no depende de la volatilidad, sino de su composición química. Los hidrocarburos aromáticos, así como los derivados del petróleo ricos en ellos, tienen la temperatura de autoignición más alta y los hidrocarburos parafínicos la más baja.A mayor peso molecular de los hidrocarburos, menor temperatura de autoignición, ya que depende de la capacidad oxidante. Con un aumento en el peso molecular de los hidrocarburos, aumenta su capacidad oxidante y entran en una reacción de oxidación (provocando combustión) a una temperatura más baja.

punto de inflamabilidad- esta es la temperatura a la que un producto de petróleo calentado en condiciones estándar emite tal cantidad de vapor que forma una mezcla combustible con el aire circundante, que se enciende cuando se le acerca una llama.

Este indicador está estrechamente relacionado con el punto de ebullición, es decir, con evaporación. Cuanto más ligero sea el producto de petróleo, mejor se evapora, menor es su punto de inflamación. Por ejemplo, las fracciones de gasolina tienen puntos de inflamación negativos (hasta -40 °C), las fracciones de queroseno tienen puntos de inflamación en el rango de 28 a 60 °C, las fracciones de combustible diesel - 50 a 80 °C, las fracciones de petróleo más pesado - 130 a 325 ºC Los puntos de inflamación de varios aceites pueden ser positivos o negativos.

La presencia de humedad en los productos derivados del petróleo conduce a una disminución del punto de inflamación. Por lo tanto, al determinarlo en condiciones de laboratorio, el producto oleoso debe estar libre de agua. Hay dos métodos estándar para determinar el punto de inflamación: en un crisol abierto (GOST 4333-87) y cerrado (GOST 6356-75). La diferencia en la determinación del punto de inflamación entre ellos es de 20-30°C. Al determinar un destello en un crisol abierto, parte de los vapores formados vuelan al aire, y la cantidad requerida de ellos, necesaria para un destello, se acumula más tarde que en un crisol cerrado.

Por tanto, el punto de inflamación del mismo producto petrolífero, determinado en un crisol abierto, será mayor que en un crisol cerrado. Por regla general, el punto de inflamación en un crisol abierto se determina para fracciones de aceite de alto punto de ebullición (aceites, fuelóleos). Se considera que el punto de inflamación es la temperatura a la que aparece la primera llama azul en la superficie del producto oleoso y se apaga inmediatamente. El punto de inflamación se utiliza para juzgar las propiedades explosivas de un producto petrolífero, es decir, sobre la posibilidad de formación de mezclas explosivas de sus vapores con el aire. Hay límites explosivos inferior y superior.

Si la concentración de vapor de aceite en una mezcla con aire está por debajo del límite inferior, no ocurrirá una explosión, ya que el exceso de aire existente absorbe el calor liberado en el punto de explosión y así evita la ignición de otras partes del combustible.

Cuando la concentración de vapores de aceite en una mezcla con aire por encima del límite superior de la explosión no se produce por falta de oxígeno en la mezcla.

Temperatura de ignición. Al determinar el punto de inflamación, se observa un fenómeno cuando un producto de petróleo se enciende y se apaga inmediatamente. Si el producto de petróleo se calienta aún más (entre 30 y 50 °C) y la fuente de fuego se lleva nuevamente a la superficie del producto de petróleo, entonces no solo se encenderá, sino que también se quemará silenciosamente. La temperatura mínima a la que un producto de petróleo se inflama y comienza a arder se denomina temperatura de ignición.

Temperatura de ignición espontánea. Si el producto de petróleo se calienta a una temperatura alta sin contacto con el aire, y luego se garantiza dicho contacto, entonces el producto de petróleo puede encenderse espontáneamente.

La temperatura mínima correspondiente a este fenómeno se denomina temperatura de autoignición. Depende de la composición química. Los hidrocarburos aromáticos y los derivados del petróleo ricos en ellos presentan las temperaturas de autoignición más elevadas, seguidos de los naftenos y las parafinas.

Cuanto más ligero sea el producto de petróleo, mayor será su temperatura de autoignición. Entonces, para gasolina está en el rango de 400-450°C, para gasóleos - 320-360°C.

La autoignición de productos derivados del petróleo suele ser la causa de incendios en las fábricas. Cualquier despresurización de conexiones bridadas en columnas, intercambiadores de calor, tuberías, etc. puede provocar un incendio.

El material aislante rociado con aceite debe eliminarse, ya que su efecto catalítico puede provocar la autoignición del aceite a temperaturas mucho más bajas.

punto de fluidez. Cuando se transportan productos derivados del petróleo a través de tuberías y se utilizan en la región de baja temperatura en la aviación, su movilidad y buena capacidad de bombeo en estas condiciones son de gran importancia. La temperatura a la que el aceite pierde su movilidad en condiciones de prueba estándar se denomina punto de fluidez.

La pérdida de movilidad del producto petrolífero puede ocurrir debido a dos factores: ya sea por un aumento en la viscosidad del producto petrolífero, o por la formación de cristales de parafina y espesamiento de toda la masa del producto petrolífero.

punto de inflamabilidad se llama la temperatura mínima a la que el vapor de un producto de petróleo forma una mezcla con el aire, capaz de formar una llama a corto plazo cuando se enciende una fuente externa (llama, chispa eléctrica, etc.).

Un flash es una explosión débil, que es posible dentro de límites de concentración estrictamente definidos en una mezcla de hidrocarburos con aire.

Distinguir superior y más bajo límite de concentración de propagación de la llama. El límite superior se caracteriza por la concentración máxima de vapor de materia orgánica en una mezcla con el aire, por encima del cual es imposible la ignición y la combustión cuando se introduce una fuente externa de ignición por falta de oxígeno. El límite inferior está en la concentración mínima de materia orgánica en el aire, por debajo de la cual la cantidad de calor liberado en el sitio de ignición local no es suficiente para que la reacción se lleve a cabo en todo el volumen.

punto de inflamabilidad llamada la temperatura mínima a la cual los vapores del producto de prueba, cuando se introduce una fuente externa de ignición, forman una llama estable no amortiguada. La temperatura de ignición siempre es más alta que el punto de inflamación, a menudo de manera bastante significativa, en varias decenas de grados.

Temperatura de autoignición¿Cuál es la temperatura mínima a la que una mezcla de productos derivados del petróleo con aire puede encenderse sin una fuente externa de ignición? La pa6ota de los motores diesel de combustion interna se basa en esta propiedad de los derivados del petroleo. La temperatura de autoignición es varios cientos de grados más alta que el punto de inflamación. El punto de inflamación de los querosenos, combustibles diésel, aceites lubricantes, aceites combustibles y otros productos pesados ​​del petróleo caracteriza el límite explosivo inferior. El punto de inflamación de las gasolinas, cuya presión de vapor a temperatura ambiente es significativa, suele caracterizar el límite explosivo superior. En el primer caso, la determinación se lleva a cabo durante el calentamiento, en el segundo, durante el enfriamiento.

Como toda característica condicional, el punto de inflamación depende del diseño del dispositivo y de las condiciones de determinación. Además, su valor está influenciado por las condiciones externas: presión atmosférica y humedad del aire. El punto de inflamación aumenta con el aumento de la presión atmosférica.

El punto de inflamación está relacionado con el punto de ebullición de la sustancia de prueba. Para hidrocarburos individuales, esta dependencia, según Ormandy y Krevin, se expresa mediante la igualdad:

T vsp \u003d K T ​​​​kip, (4.23)

donde T flash - punto de inflamación, K; K - coeficiente igual a 0,736; T hervir - punto de ebullición, K.

El punto de inflamación es una cantidad no aditiva. La experimenté
el valor es siempre inferior al calculado según las reglas de aditividad
la media aritmética de los puntos de inflamación de los componentes que componen la mezcla. Esto se debe a que el punto de inflamación depende principalmente de la presión de vapor del componente de bajo punto de ebullición, mientras que el componente de alto punto de ebullición sirve como transmisor de calor. A modo de ejemplo, se puede señalar que la entrada de hasta un 1 % de gasolina en el aceite lubricante reduce el punto de inflamación de 200 a 170 °C, y un 6 % de gasolina lo reduce casi a la mitad. .

Hay dos métodos para determinar el punto de inflamación: en dispositivos de tipo cerrado y abierto. Los valores del punto de inflamación de un mismo producto petrolífero, determinados en dispositivos de diferentes tipos, difieren notablemente. Para productos muy viscosos esta diferencia llega a 50, para productos menos viscosos 3-8°C. Dependiendo de la composición del combustible, las condiciones para su autoignición cambian significativamente. Estas condiciones, a su vez, están asociadas con las propiedades motrices de los combustibles, en particular, la resistencia a la detonación.

Propiedades ópticas

En la práctica, para determinar rápidamente la composición de los productos derivados del petróleo, así como para controlar la calidad de los productos durante su producción, a menudo se utilizan propiedades ópticas como el índice de refracción (índice), la refracción molecular y la dispersión. Estos indicadores se incluyen en muchas GOST para productos derivados del petróleo y se dan en la literatura de referencia.

Índice de refracción- una constante muy importante no solo para sustancias individuales, sino también para productos derivados del petróleo, que son una mezcla compleja de varios compuestos. Se sabe que el índice de refracción de los hidrocarburos es menor cuanto mayor es el contenido relativo de hidrógeno en ellos. El índice de refracción de los compuestos cíclicos es mayor que el de los alifáticos. Los cicloalcanos ocupan una posición intermedia entre los arenos y los alcanos (hexano 1,3749, ciclohexano 1,4262, benceno 1,5011). En series homólogas, el índice de refracción aumenta con el alargamiento de la cadena. Los cambios más notables se observan en los primeros miembros de la serie homóloga, luego los cambios se suavizan gradualmente. Sin embargo, hay excepciones para esta regla. Para los cicloalcanos (ciclopentano, ciclohexano y cicloheptano) y arenos (benceno y sus homólogos), primero hay una disminución y luego un aumento en el índice de refracción con un aumento en la longitud o número de sustituyentes alquilo. Por ejemplo, el índice de refracción del benceno es 1,5011, el tolueno es 1,4969, el etilbenceno es 1,4958, el xileno es 1,4958-1,5054.

En la serie homóloga de hidrocarburos, existe una relación lineal entre la densidad y el índice de refracción. Para fracciones de cicloalcanos, hay un cambio simbato en el punto de ebullición (peso molecular) y el índice de refracción; cuanto mayor sea el punto de ebullición, mayor será el índice de refracción. Además del índice de refracción, algunos de sus derivados son características muy importantes, por ejemplo, refracción específica:

R 1 \u003d (n D - 1) / p \u003d\u003d const (fórmula Gladstone - Dahl), (4.24)

R 2 = [(n 2 D - 1) / (n 2 D + 2)] 1/ ð == const (Lorentz - fórmula de Lorentz), (4.25)

donde p es la densidad del producto, medida a la misma temperatura que el índice de refracción.

El producto de la refracción específica y el peso molecular se llama refracción molecular.La refracción molecular tiene aditividad para sustancias individuales. Además, la refracción molecular es igual a la suma de las refracciones atómicas. Sobre la base de una gran cantidad de datos experimentales, se encontró que el alargamiento de la molécula por un grupo metileno (CH 2) provoca un aumento en la refracción molecular de 4,6.

El índice de refracción de la sustancia de prueba depende de la longitud de onda de la luz incidente. El índice de refracción tiene el mayor valor para la luz con una longitud de onda más corta y viceversa. La dependencia del índice de refracción de la luz en su longitud de onda para una sustancia dada se caracteriza por dispersión(dispersión) de la luz.

Acompañado de un brillo brillante a corto plazo. No hay combustión sostenible. Punto de inflamación: la temperatura mínima de las sustancias condensadas a la que se forman vapores sobre su superficie, destellando cuando aparece una chispa, una llama o un cuerpo caliente.

Los líquidos clasificados como inflamables poseen la capacidad de inflamarse a temperaturas relativamente bajas. El punto de inflamación máximo de tales sustancias en crisoles cerrados es de + 61 °С, en abierto - + 66 °С. Algunas sustancias son capaces de combustión espontánea, alcanzando su temperatura de ignición característica.

La determinación de la presión es posible para cualquier líquido combustible. Aumenta en proporción al aumento de la temperatura de la sustancia. Tan pronto como el punto de inflamación alcanza un valor crítico (máximo), es posible mantener la combustión.

Sin embargo, el inicio del equilibrio vapor-líquido requerirá algún tiempo, que es proporcional a la tasa de formación de vapor. La combustión estable se puede lograr alcanzando una cierta temperatura de ignición (para cada sustancia individual), ya que la temperatura de combustión es siempre más alta que el punto de inflamación.

Cambiar directamente las temperaturas a las que se inflaman las sustancias presenta ciertas dificultades. Por lo tanto, se considera que el punto de inflamación es la temperatura de las paredes de los recipientes de reacción en los que se observa esta inflamación. La temperatura depende directamente de las condiciones del intercambio de calor en curso dentro del propio recipiente, de su actividad catalítica, del medio ambiente y del volumen de líquido en el recipiente.

Especialmente peligrosos son los líquidos que pueden destellar a temperaturas inferiores a -18 ° C en crisoles cerrados, inferiores a -13 ° C en crisoles abiertos. Se consideran líquidos permanentemente peligrosos, cuyo destello es posible a una temperatura de + 23 ° C en crisoles cerrados y hasta + 27 ° C en crisoles abiertos. Los indicadores de temperatura de líquidos peligrosos son de hasta + 60 °С inclusive con crisoles cerrados, hasta + 66 °С inclusive con crisoles abiertos.

La diferencia en la combustión varía significativamente y es individual para cada sustancia. El punto de inflamación, por ejemplo, no es más de + 70 ° С. Su temperatura de combustión es de + 1100 °С. Temperatura de ignición - de + 100 °С hasta + 119 °С. Pero el punto de inflamación de la gasolina, debido a su altísima volatilidad, es de +40 °C, ya veces menos. Su temperatura de ignición es de + 300 °C. Las cifras de gasolina son algo generalizadas. Deben considerarse promedio, ya que existen diferentes tipos de gasolina (automóvil (verano, invierno), aviación) con características significativamente diferentes y, en consecuencia, diferentes temperaturas de flash, encendido y combustión.

La combustión es un proceso acompañado de la liberación de una gran cantidad de calor con una característica emisión de luz (brillo), que es posible cuando se alcanza una temperatura determinada para cada sustancia y se accede al oxígeno u otras sustancias (azufre, vapor de bromo, etc. .).

Las explosiones se consideran las más peligrosas y se caracterizan por una reacción química instantánea con liberación de enorme energía y trabajo mecánico. Una explosión de fuego puede extenderse 3.000 metros en un segundo. La combustión de la mezcla a esta velocidad se llama detonación. Las ondas de choque resultantes a menudo causan daños y accidentes significativos.

¿Qué es el punto de inflamación?

El punto de inflamación de un líquido inflamable es la temperatura mínima a la que un líquido inflamable emite suficiente vapor para formar una mezcla inflamable con aire sobre la superficie del líquido inflamable (a presión atmosférica normal). Si el punto de inflamación de un líquido inflamable es superior a la temperatura ambiente máxima, no se puede formar una atmósfera explosiva.

Nota: El punto de inflamación de una mezcla de diferentes líquidos inflamables puede ser inferior al punto de inflamación de sus componentes individuales.

Ejemplos de punto de inflamación para combustibles típicos:

La gasolina se utiliza para motores de combustión interna que funcionan con encendido por chispa. El combustible debe mezclarse previamente con aire de acuerdo con sus límites explosivos y calentarse por encima del punto de inflamación, luego encenderse con las bujías. El combustible no debe encenderse antes del punto de ignición cuando el motor está caliente. Por lo tanto, la gasolina tiene un punto de inflamación bajo y una temperatura de autoignición alta.

El punto de inflamación del combustible diésel puede oscilar entre 52 °C y 96 °C, según el tipo. El combustible diesel se utiliza en un motor con una alta relación de compresión. El aire se comprime hasta que se calienta por encima de la temperatura de autoignición del combustible diesel, luego de lo cual se inyecta el combustible en forma de chorro de alta presión, manteniendo la mezcla aire-combustible en el límite de inflamabilidad del combustible diesel. No hay fuente de ignición en este tipo de motor. Por lo tanto, la ignición del combustible diesel requiere un punto de inflamación alto y una temperatura de autoignición baja.