Программный комплекс "Тепловой взрыв" (стр. 21 )

Термин "саморазлагающееся вещество", по нашему мнению, является излишне ограничительным – опасность смеси веществ может быть обусловлена не только реакциями разложения, но и реакциями взаимодействия между компонентами смеси. По нашему мнению, использование термина самореагирующее вещество или смесь для обозначения класса опасности является более адекватным и будет использовано в дальнейшем изложении.

Любые вещества или смеси должны относиться к самореагирующим, если они удовлетворяют определению этого класса в СГС, за исключением следующих случаев:

они относятся к взрывчатым веществам в соответствии с критериями СГС; они являются окисляющими жидкостями или окисляющими твердыми веществами в соответствии с критериями СГС, за исключением того, что смеси окисляющих веществ, в которых содержание горючих органических веществ составляет 5% или более (должны классифицироваться как самореагирующее вещества); они являются органическими пероксидами в соответствии с критериями СГС; их теплота разложения составляет менее 300 Дж/г; их температура самоускоряющегося разложения (ТСУР) составляет более 75°С для упаковки весом 50 кг; в молекуле нет химических групп, обусловливающих их отнесение к взрывчатым или самореагирующим вещества.

Самореагирующие вещества, помимо своей главной опасности – возможности теплового взрыва, могут обладать одним или несколькими из следующих опасных свойств:

способностью детонировать; способностью к быстрому горению; чувствительностью к удару или трению; способностью к опасному реагированию с другими веществами.

Для отражения этого факта самореагирующие вещества и их смеси относятся к одному из семи типов " А–G", установленных для данного вида опасности в качестве подклассов.

Методы испытаний, критерии и процедуры классификации, используемые в СГС для класса самореагирующих веществ, полностью перенесены из Рекомендаций ООН по перевозке опасных грузов [23], к которой мы отсылаем интересующихся этим вопросом читателей.

Пирофорные жидкости согласно СГС – жидкости, которые даже в небольших количествах способны самовоспламеняться при контакте с воздухом в течении 5 мин. или менее. Пирофорные жидкости не имеют опасности теплового взрыва.

Пирофорные твердые химические вещества – полностью аналогично жидким пирофорным веществам.

Класс СГС "химические вещества, которые при контакте с водой выделяют пожароопасные газы" согласно СГС – твердые или жидкие вещества, которые при контакте с водой способны самовоспламеняться или выделяют пожароопасные газы в опасных количествах. Для таких веществ характерна экзотермическая реакция взаимодействия с водой, что определяет необходимость анализа термической безопасности объектов с такими веществами.

Класс СГС "органические перекиси" согласно СГС – жидкие или твердые органические вещества, которые содержат перекисную группу –О-О - и могут рассматриваться как производные пероксида водорода, в которых один или два атома водорода замещены органическим радикалом. Все органические перекиси – нестабильные вещества, способные к экзотермическому разложению, возможна детонация, быстрое горение, чувствительность к удару и трению, способны к опасному взаимодействию с другими веществами. Способны к тепловому взрыву, для объектов, содержащих такие вещества, необходим анализ термической безопасности.

Класс "коррозионноопасные вещества" - опасность теплового взрыва отсутствует.

В табл. 3.1 приведены сводные данные о необходимости анализа термической безопасности для объектов, содержащих опасные химические вещества различных классов опасности по СГС.

Приведенные в этом разделе сведения имеют важное значение для идентификации наличия у объекта, содержащего различные опасные вещества в классификации СГС, термических опасностей.

Следует еще раз напомнить, что идентификация термической опасности – процедура, определяемая принятыми для этого методикой и критериями. Поэтому в некоторых случаях химические вещества, признанные в соответствии с используемой методикой и критериями как не имеющие термической опасности, в некоторых случаях, при определенных условиях, могут создавать в объекте исследования опасность теплового взрыва. По этой причине нужно с большой осторожностью относится к различным предлагаемым спискам термически опасных веществ, составленным с применением различных критериев применительно к конкретным условиям применения химических веществ.

Таблица 3.1

Необходимость анализа термической безопасности для классов опасных веществ по СГС

Класс опасных веществ по СГС	Главное опасное свойство	Главный вид опасности	Необходимость анализа термической безопасности
Взрывчатые вещества	Взрывчатость	Детонация	Необходимо
Воспламеняющиеся газы	Горючесть	Пожароопасность	Необходимо только для нестабильных веществ (категория А, В)
Воспламеняющиеся аэрозоли, жидкости, твердые вещества	Горючесть	Пожароопасность	Нет необходимости
Окисляющие газы, жидкости, твердые вещества	Окисляющее воздействие	Пожароопасность	Необходимо для нестабильных веществ
Самореагирующие вещества	Термическая нестабильность	Опасность теплового взрыва	Необходимо
Самонагревающиеся вещества	Самонагревание	Пожароопасность	Необходимо
Вещества, вызывающие коррозию металлов	Коррозионное воздействие	Коррозионное воздействие	Нет необходимости

3.3. Методология идентификации термической опасности

Как уже указывалось (и это будет неоднократно повторяться в дальнейшем), потенциальными носителями термической опасности могут быть:

индивидуальные химические соединения, способные к саморазложению с выделением тепла; смеси химических веществ, содержащие вещества, способные вступать между собой в химическое взаимодействие с выделением тепла; такие смеси могут присутствовать в объекте исследования или образоваться при смешении веществ из состава объекта с химическими веществами из внешней (по отношению к объекту исследования) среды; целевые химико – технологические процессы, идущие с выделением тепла.

Наличие у объекта исследования любого (или нескольких) из указанных носителей термической опасности однозначно говорит о потенциальной термической опасности объекта исследования и указывает на необходимость принятия решения о целесообразности проведении специального детального исследования по анализу возможности теплового взрыва в различных нормальных и аварийных режимах функционирования объекта исследования. Такой анализ представляет сложную задачу, решение которой требует применения разнообразных экспериментальных методов и программных средств, больших затрат времени и труда квалифицированных специалистов. Проведение такого исследования - область применения программного комплекса TSS.

В соответствии с вышесказанным, идентификация термической опасности объекта исследования включает в себя (рис. 3.1):

определение наличия в составе объекта исследования термически опасных самореагирующих веществ; определение возможных экзотермических химических взаимодействий в смесях химических веществ, которые присутствуют в объекте исследования или могут образоваться при аварийном смешении химических веществ из объекта исследования с химическими веществами из внешней (по отношению к объекту исследования) среды; определение наличия у объекта исследования экзотермических целевых химико – технологических процессов.

Рис. 3.1 Начальная идентификация термической опасности объекта

Исходной информацией для решения первой из указанных выше задач является информация о потенциальной способности каждого из химических веществ, находящихся на объекте к экзотермическому саморазложению. Такая информация может быть получена из литературных источников, из данных по классификации опасности вещества, из результатов других экспериментальных и расчетно – теоретических исследований (скрининга).

В табл. 3.2 приведены свойства химических веществ, которые обычно рассматриваются при анализе их термической опасности и возможные источники получения такой информации [24].

Методология идентификации термических опасностей, в том числе, проведение экспериментального скрининга - предмет многочисленных исследований, результаты которых представлены в ряде руководств, монографий и статей [4 5, 12, 13, 24]. Фирмой ioMosaic для этой задачи разработана экспертная система Reactivity Expert System (RES), использующая информацию из различных литературных источников и баз данных и включенная как модуль в программу SuperChems [24].

Таблица 3.2

Информация о химических веществах, необходимая при первичном анализе термических опасностей

Свойства вещества	Потенциальный источник информации
Основные данные о веществе	Паспорт безопасности
Данные о реакционных опасностях	[14-17] или экспериментальный скрининг
Данные о произошедших авариях	Открытая литература
Матрица совместимости	[25], литературные или расчетные данные
Химическая структура	Справочная литература
Теплота образования	Литература или расчетно – экспериментальное определение
Теплоты реакции, теплоты разложения, растворения	Литература или расчетно – экспериментальное определение

Качественные закономерности для оценки термической опасности химических реакций достаточно очевидны: