DE1196080B

DE1196080B - Feuerloeschmittel in Form waessriger Loesungen von Kaliumacetat, sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1196080B
Application number: DES86344A
Authority: DE
Inventors: Norbert Mevel
Original assignee: SOC ETU CHIMIQUES IND ET AGRI
Current assignee: SOC ETU CHIMIQUES IND ET AGRI
Priority date: 1962-08-03
Filing date: 1963-07-24
Publication date: 1965-07-01
Also published as: LU44095A1; BE634504A; GB1016590A; US3274105A; FR1338454A; CH430462A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Gr.

A62d

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 61b-2

Nummer: 1196080

Aktenzeichen:· S 86344 VI b/61 b

Anmeldetag: 24. Juli 1963

Auslegetag: 1. Juli 1965

Die Erfindung bezieht sich auf Löschmittel in Form wäßriger Lösungen von Kaliumacetat zur Bekämpfung von Bränden jeder Art und insbesondere von Chemikalienbränden sowie auf ein Verfahren zur Herstellung derselben. Die erfindungsgemäßen Löschflüssigkeiten können in allen üblichen Geräten zum Versprühen oder Zerstäuben des Löschmittels angewendet werden, wie sie ganz allgemein zum Besprengen der Brandherde mit Wasser unter Gasdruck dienen.

Es ist bekannt, daß zahlreiche Kaliumsalze interessante Löschwirkungen aufweisen und entweder in. pulverigem Zustand oder in wäßriger Lösung zur Bekämpfung von Bränden benutzt werden können. So hat man insbesondere die Verwendung wäßriger Lösungen von Kaliumacetat vorgeschlagen, welche gegebenenfalls andere Alkalisalze und/oder Zusatzstoffe enthalten, welche die Zerstäubung begünstigen, wie Netzmittel und andere die Oberflächenspannung beeinflussende Mittel.

Man hat festgestellt, daß derartige, verhältnismäßig weitgehend verdünnte Lösungen des Kaliumacetats, die beispielsweise weniger als 300 g des Salzes je Liter Flüssigkeit enthalten, zur Bekämpfung von trockenen oder relativ leicht zu löschenden Bränden geeignet sind, aber nicht mit ausreichender Sicherheit das Löschen von Bränden sehr leicht brennbarer Stoffe, wie beispielsweise Benzin, ergeben.

Ganz allgemein ist es bekannt, daß. die Löschwirkung der Salzlösungen um so besser ist, je höher die Salzkonzentration der Lösung ist. Wenn man jedoch stärker konzentrierte Lösungen des Kaliumacetats anwenden will, zeigt sich bei den meisten Versuchen, daß im Augenblick der Zerstäubung dieser Lösungen unter der Wirkung der Abkühlung und der Verdunstung leicht ein Ausfällen der Salze eintritt, wodurch sich Schwierigkeiten für das Versprühen der Flüssigkeit und schließlich ein schnelles Verstopfen der Düsen ergeben, durch welche das Löschmittel auf den Brandherd gespritzt wird. Unter diesen Bedingungen kann es gelingen, einen kleinen Brand zu löschen; das Löschen wird jedoch unsicher und schließlich unmöglich, wenn der Brand größer wird.

Es wurde gefunden, daß man eine ausgezeichnete Löschwirkung unter Vermeidung jeder Gefahr eines Ausfällens des Salzes beim Zerstäubuen des Löschmittels erhält, wenn man Lösungen des Kaliumacetats verwendet, die 300 bis 600 g/l des Acetats enthalten und deren pH-Wert auf einen bestimmten Betrag von zumindest 7 und vorzugsweise zwischen 7,5 und etwa 8,5 gehalten wird. Bei Konzentrationen

COPY Feuerlöschmittel in Form wäßriger Lösungen von Kaliumacetat, sowie Verfahren zu dessen
Herstellung

Anmelder:

Societe d'Etudes Chimiques pour l'Industrie

et !'Agriculture, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Norbert Mevel, Antony, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 3. August 1962 (905 979)

von mehr als 600 g Acetat je Liter läßt sich praktisch keine Verbesserung der Löscheigenschaften mehr feststellen und überdies besteht bei diesen Lösungen die Gefahr eines Ausfällens des Salzes, selbst wenn der pH-Wert innerhalb der oben genannten Grenzen gehalten wird. Diese Gefahren nehmen in dem Maße zu, wie die Konzentration wächst und sich dem Sättigungspunkt der Kaliumacetatlösung nähert, der bei Umgebungstemperatur in der Nähe von 1.000 g/l liegt.

Die erfindungsgemäßen Löschmittel in Form wäßriger Lösungen von Kaliumacetat zur Bekämpfung von Bränden jeder Art und insbesondere von Chemikalienbränden, sind also im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Kaliumacetatgehalt zwischen etwa 300 und 1000 g/l liegt und daß der pH-Wert der Lösung mit Essigsäure auf einen Wert zwischen 7 und dem natürlichen, konzentrationsbedingten pH-Wert der Kaliumacetatlösung, besonders auf einen Wert zwischen 7,5 und 7,8 bis 8,5, eingestellt ist.

Der natürliche, konzentrationsbedingte pH-Wert der Kaliumacetatlösungen, d. h. der pH-Wert einer wäßrigen Lösung, der beim Auflösen von Kaliumacetat der fraglichen Mengen in destilliertem Wasser erreicht wird, liegt, wie eine einfache Berechnung zeigt, bei > 9,5. Das bedeutet aber, daß der günstige pH-Wert der Löschmittel durch die Anwesenheit von überschüssiger Essigsäure erreicht wird.

509 598/246

Kaliumacetat g/l	Gefrierpunkt ⁰C
200	-11
290	-18
400	-32,5
490	-45
550	-60
603	—95
620	-82
700	-57
900	—25

1 196 Ö80

3 4

Die Lösungen, die etwa 300 bis 600 g Kaliumacetat stark absinkt, wenn die Salzkonzentration bis zu je Liter enthalten und auf einem geeigneten pH-Wert einem Wert von etwa 600 g/I ansteigt, der Gefriergehalten werden, gestatten eine außerordentlich punkt aber sodann wieder bei zunehmend höheren schnelle Lösung von brennenden Kohlenwasserstoffen Temperaturen liegt, wenn die Konzentrationen höher und leicht brennbaren anderen chemischen Produkten, 5 werden als etwa 600 g/l. Die folgende Zusammenmit Ausnahme jedoch der besonders hartnäckigen Stellung zeigt einige Meßwerte: · ·
Brände bestimmter Schwefelverbindungen, wie Schwefelkohlenstoff und Mercaptanen. Es erweist sich
jedoch als vorteilhaft, die Konzentration der Lösung" entsprechend der Art des zu löschenden io
♦Brandes auszuwählen; Brände schwejsr .Kohlenwasserstoffe sowie der meisten: brennbaren chemischen Produkte, wie . Alkohole',;!. Aldehyde,
Amine, Petroläther, Äthyläther usw., lassen sich
leicht löschen, wenn sie mit Lösungen besprengt 15
oder besprüht werden, die 300 bis 400 g Acetat je
Liter enthalten. Andererseits sind bei der Bekämpfung
von Benzinfeuern Lösungen ganz wesentlich wirksamer, die etwa 500 bis 600 g Acetat je Liter enthalten,
da bei Anwendung dieser Lösungen eine vollkommen ao
sichere Löschung gewährleistet ist. Die Zugabe von Tetrakaliumpyrophosphat zu den

Es wurde ebenfalls gefunden, daß die Zugabe von Kaliumacetatlösungen ergibt keine wesentliche Ände-

Kaliumpyrophosphat (K₄PgO₇) zu den wäßrigen rung des Gefrierpunktes. So hat beispielsweise eine

Lösungen des Kaliumacetats in sehr bemerkenswerter Lösung, die je Liter 400 g Acetat und 100 g Pyro-

Weise die Löscheigenschaften derartiger Lösungen 25 phosphat enthält, einen Gefrierpunkt in der Nähe

verbessert und daß die gleichen Löschwirkungen bei von -4O⁰C.

Verringerung der Acetatkonzentration zu erzielen Es ist also möglich, die Löschlösungen nach der

sind. So hat beispielsweise eine nur 300 g Kalium- vorliegenden Erfindung ohne die Gefahr eines Ein-

acetat je Liter enthaltende Löschlösung, der 100 bis frierens zu lagern; wenn die klimatischen Bedingungen

200 g Tetrakaliumpyrophosphat je Liter zugegeben 30 am Aufbewahrungsort besonders ungünstig sind,

werden, praktisch dieselbe Wirksamkeit auf brennen- wird man diejenigen Lösungen wählen, deren Gefrier-

des Benzin wie eine Lösung, die ungefähr 500 g Kalium- punkt bei oder unter —40° C liegt. Die Löschwirkung

acetat allein je Liter enthält. dieser Lösungen wird bei niedriger Temperatur nicht

Die Lösungen, welche gleichzeitig Kaliumacetat ungünstig beeinflußt, und ihre Fließfähigkeit bleibt und Tetrakaliumpyrophosphat enthalten, zeigen eine 35 genügend groß, um in einem geeigneten Löschgerät besonders interessante Wirkung beim Löschen von eine wirksame Zerstäubung zu erzielen,
gemischten Bränden; das Kaliumpyrophosphat ver- Die erfindungsgemäßen Löschlösungen können in leiht den festen brennbaren Stoffen, die mit der Lösch- irgendeiner bekannten Weise hergestellt werden; es lösung besprengt werden, entflammungshindernde wurde jedoch ein Herstellungsverfahren entwickelt, Eigenschaften, die eine Gefahr des Wiederzündens 40 das besonders wirtschaftlich ist und einfach durchausschließen oder zumindest wesentlich verringern. geführt werden kann. Nach diesem Verfahren stellt

Die den erfindungsgemäßen Löschflüssigkeiten man die Lösungen von Kaliumacetat durch Eineigene Wirksamkeit wird durch die Zugabe von Netz- wirken von Essigsäure auf eine Mischung von Kaliummitteln nicht verbessert. Dennoch können derartige carbonat und Kaliumhydroxyd her. Die Neutrali-Mittel in geringer Menge zu den Lösungen zugegeben 45 sation erfolgt unter diesen Bedingungen wesentlich werden, um die Oberflächenspannung der Flüssigkeit schneller und viel leichter als bei den bekannten zu verringern und so das Aufteilen der Tröpfchen zu Verfahren, die im allgemeinen darin bestehen, daß begünstigen, wodurch die Zerstäubung günstig be- man die Essigsäure entweder auf das Kaliumcarbonat einflußt wird. Die eventuelle Verwendung eines Netz- oder auf das Kaliumhydroxyd einwirken läßt. Im mittels hängt demnach vor allem von der Bauart 5° ersteren Falle muß man die Reaktionsmischung erdes zum Versprühen oder Zerstäuben benutzten wärmen und kräftig durchrühren, um die Entwicklung Löschgerätes ab. Selbstverständlich muß das zu ver- des Kohlendioxyds zu begünstigen, die nur schwierig wendende Netzmittel mit den gelösten Salzen ver- in Gang kommt; im zweiten Falle dagegen muß man träglich sein; zu den oben beschriebenen Löschlösungen die Mischung energisch kühlen, um die bei der Neukann man beispielsweise ein Netzmittel in Form eines 55 tralisierung des Kaliumhydroxyds frei werdende mit Äthylenoxyd umgesetzten Alkylphenols oder Wärme abzuführen.

eines Phosphatesters nichtionischer Derivate hin- Es wurde gefunden, daß diese unterschiedlichen zugeben, vorzugsweise in einer Menge, die 2-Gewichts- Nachteile vermieden werden können und die Herprozent der Lösung nicht übersteigt. stellung des Kaliumacetats ohne zusätzliche Beheizung

Neben ihrer ausgezeichneten Löschwirkung haben 60 oder Kühlung durchgeführt werden kann, wenn man die Löschlösungen nach der vorliegenden Erfindung die Essigsäure in einer für die Neutralisation notauch andere, besonders vorteilhafte Eigenschaften. wendigen Gesamtmenge nach und nach in eine Es wurde festgestellt, daß die konzentrierten Kalium- wäßrige Lösung von Kaliumhydroxyd hineingibt, acetatlösungen einen sehr niedrigen Gefrierpunkt welche Kaliumcarbonat enthält, wobei das Molverhaben; die Lösungen, die etwa 600g Acetat je Liter 65 hältnis K₈CO₃: KOH der Mischung zwischen 0,5 enthalten, sind praktisch in allen Klimabereichen und 1,25, vorzugsweise zwischen 0,6 und 0,8, liegt, gegen Einfrieren sicher. Es wurde gefunden, daß der Wenn man unter diesen Bedingungen arbeitet, Gefrierpunkt der Kaliumacetatlösungen zunächst stellt sich die Temperatur der Reaktionsmischung

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von selbst auf den geeigneten Temperaturwert zwischen 95 und 6O⁰C ein, vorzugsweise in der Nähe von 80 bis 85° C. Die Entwicklung des gasförmigen Kohlendioxyds erfolgt spontan, ohne daß kräftiges Rühren für das Entgasen notwendig ist. Es genügt dann, die Mischung in leichter Bewegung zu halten, damit das Kaliumcarbonat in ihr suspendiert wird und sich nicht am Boden des Reaktionsgefäßes ansammelt. "

Um dep. gewünschten pH-Wert der Lösung zu erreichen, verwendet man bei der Herstellung der Löschmittel einen entsprechend bemessenen Essigsäureüberschuß.

Da der Titer der bei der technischen Herstellung verwendeten Ausgangsstoffe nicht immer genau konstant ist, sollte der pH-Wert der Reaktionsmischung, zumindest gegen Ende der Zugabe der Essigsäure, überwacht werden. Je nach Abweichung vom gewünschten Wert kann der pH-Wert dann durch Zugabe einer geringen Menge an Kaliumhydroxyd oder -carbonat bzw. Essigsäure genau eingestellt werden.

Die Löschlösungen können nach diesen neuen Verfahren unmittelbar mit derjenigen Konzentration hergestellt werden, mit der sie verwendet werden sollen; wenn jedoch die Verwendungsstelle in größerer Entfernung von dem Herstellungsort liegt, ist es zur Vermeidung von Transportkosten zweckmäßiger, Lösungen mit sehr hoher Konzentration herzustellen, deren Konzentration sehr nahe dem Sättigungspunkt liegt, beispielsweise Lösungen, die 800 bis 1000 g Kaliumacetat je Liter enthalten. Diese Lösungen werden dann an der Verwendungsstelle zur Herstellung der zu benutzenden Löschflüssigkeit bis auf die gewünschte geringere Konzentration verdünnt. Neben der Ersparnis an Transportkosten haben diese sehr stark konzentrierten Lösungen den weiteren Vorteil, daß sie weniger korrodierend wirken als die stärker verdünnten Lösungen und deshalb ohne Gefahr einer Schädigung des Materials aufbewahrt und transportiert werden können.

Im folgenden werden den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränkende Ausführungs- und Anwendungsbeispiele beschrieben.

Beispiel 1

Eine sehr konzentrierte Kaliumacetatlösung wird folgendermaßen hergestellt:

In ein Reaktionsgefäß gibt man 171 kg technisches Kaliumcarbonat mit 96% K₂CO₃, 90 kg Kaliumhydroxyd mit 93 KOH und 801 Wasser hinein.

Zu dieser Mischung, die lediglich so weit in Bewegung gehalten wird, daß das Kaliumcarbonat suspendiert bleibt, gibt man nach und nach 3001 technische Essigsäure mit 80% CH₃COOH hinzu. Die Temperatur steigt von selbst bis auf etwa 85° C. Wenn die Reaktion beendet ist, erhält man eine Lösung, die 900 g Kaliumacetat je Liter enthält und deren pH-Wert auf Grund des verwendeten Essigsäureüberschusses '7,5 beträgt bzw. in der weiter oben angegebenen Weise auf 7,5 eingestellt worden ist.

Ausgehend von dieser konzentrierten Lösung wurden mehrere verdünnte Lösungen mit einem pH-Wert von 7,5 hergestellt, die jeweils 300, 400, 500 und 600 g Kaliumacetat ie Liter enthielten. Mit diesen Lösungen wurden Löschversuche an Benzinbränden unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:

Bei jedem Versuch wurden 201* in ein zylindrisches Gefäß von 1,5 m Durchmesser und 0,20 m Höhe gegossen. Das Benzin wird zunächst einmal angezöndet; man läßt es dann während einer Minute brennen, bekämpft den Brand mit der einer Sprühdüse unter einem Druck von 8 kg/cm² zugeführten Lösung und mißt die zum Löschen des Feuers notwendige Zeit. Nach der ersten Löschung wird das Benzin erneut entzündet, während 30 Sekunden

ίο brennen gelassen und die Löschzeit für das erneute Löschen gemessen. Dieses erneute Entzünden und Löschen wurde dreimal nacheinander wiederholt.

In der folgenden Tabelle sind die mit den unterschiedlichen Acetatlösungen erzielten Löschergebnisse zusammengestellt.

Konzen	Löschzeiten in Sekunden nach	erster	zweiter	dritter
tration der	erst	Wieder	Wieder	Wieder
Lösung	maligem	zündung	zündung	zündung
ε/ι	Anzünden	60	10	3
600	15	15	8	3
500	18	36	9	4
400	19	25	22	10
300	' 26

* »Essence Η« (Benzin mit einem Siedepunkt zwischen 35 und 200° C unter normalem Druck).

Beispiel 2
30

Es wurden im Laboratorium Löschversuche an Äthanalbränden in einer Vorrichtung durchgeführt, die ein wahres und homothetistisches Abbild eines Brandes in einem Blechgefäß von 1 m Durchmesser und 0,20 m Höhe, dessen Boden genau horizontal liegt, ergibt. Für das Löschen wurde ein Feuerlöscher zum Zerstäuben der Lösung benutzt.

Mit einer Lösung von 300 g Kaliumacetat je Liter und einem pH-Wert von 7,2 erzielte man eine sofortige Löschung (in weniger als einer Sekunde) sowohl bei dem ersten Anzünden als auch bei den nacheinanderfolgenden weiteren Bränden. Die gleiche Wirkung erhielt man mit der Lösung von 500 g Kaliumacetat je Liter. Das Löschen ist jedoch noch viel eindrucksvoller, da die Erstickung des Feuers tatsächlich augenblicklich erfolgt.

Es konnte andererseits festgestellt werden, daß Nebel der beiden obenerwähnten Lösungen ein Zünden des Äthanals (Acetaldehyd) in der Vorrichtung durch einen elektrischen Funken verhinderten.

Beispiel 3

In ein zylindrisches Gefäß von 0,80 m Durchmesser und 0,20 m Höhe wurden 101 Benzin gegossen und dann in dem Gefäß über alten Textilien Holzstücke aufgeschichtet. Nach dem Anzünden ließ man das Ganze 2 Minuten brennen, bis der »Scheiterhaufen« vollständig in Flammen stand. Sodann wurde auf diesen Brandherd eine Löschlösung zerstäubt, die je Liter 300 g Kaliumacetat, 100 g Tetrakaliumpyrophosphat und 2 Gewichtsprozent eines Netzmittels enthält, das im Handel unter der Bezeichnung »Gafac RE 610« erhältlich ist. Die zur Löschung des Brandes notwendige Zeit betrug 1 Sekunde, und zwar sowohl nach dem ersten Entflammen als auch bei den weiteren erneuten Zündungen. Nach dem ersten Wiederanzünden entflammte das Holz nicht

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mehr, was auf die ein Entflammen verhindernde Wirkung des Tetrakaliumpyrophosphats zurückzuführen ist. Andererseits läßt sich kein spontanes Wiederentzünden des Benzins nach dem ersten Löschvorgang feststellen. S

Claims

Patentansprüche:

. 1. Feuerlöschmittel in Form wäßriger Lösungen »von Kaliumacetat zur Bekämpfung Von' Bränden jeder Art und insbesondere-νόήτ.'Chemikalienbränden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaliumacetatgehalt zwischen etwa 300 - und 1000 g/l liegt und daß der pH-Wert der Lösung mit Essigsäure auf einen Wert zwischen 7 und dem natürlichen, konzentrationsbedingten pH-Wert der Kaliumacetatlösung, besonders auf einen Wert zwischen 7,5 und 7,8 bis 8,5, eingestellt ist. "
2. Löschmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen zusätzlich Kalium- so pyrophosphat (K₄P₂O₇), vorzugsweise 100 bis 200 g/l, und/oder ein mit dem Kaliumacetat verträgliches Netzmittel, vorzugsweise in einer Menge von nicht mehr als 2 Gewichtsprozent, enthalten.
3. Löschmittel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen zur Bekämpfung von Bränden leichter Kohlenwasserstoffe etwa 400 bis 600 g Kaliumacetat je Liter enthalten.
4. Löschmittel nach einem der Ansprüche 1 und2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen zur Bekämpfung von Bränden brennbarer chemischer Produkte — außer Schwefelverbindungen — etwa 300 bis 500 g Kaliumacetat je Liter enthalten.
5. Löschmittel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen zur Bekämpfung von gemischten Bränden, bei denen Kohlenwasserstoffe oder brennbare chemische Produkte in Gegenwart von festen Brennstoffen brennen, je Liter etwa 300 bis 400 g Kaliumacetat und etwa 100 bis 200 g Tetrakaliumpyrophosphat enthalten.
6. Löschmittel nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen zur Verwendung unter klimatischen Bedingungen, bei denen die Löschmittellösung Temperaturen von —40⁰C ausgesetzt sein können, entweder etwa 500 bis 600 g Kaliumacetat je Liter oder ungefähr 400 g Kaliumacetat und 100 g Tetrakaliumpyrophosphat je Liter enthalten.
7. Verfahren zur Herstellung von Kaliumacetatlösungen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Mischung von Kaliumcarbonat und Kaliumhydroxyd, in der das Molverhältnis K₈CO₃: KOH zwischen etwa 0,5 und 1,25, vorzugsweise zwischen etwa 0,6 und 0,8, liegt, nach und nach mit der für die Neutralisierung und die pH-Einstellung erforderlichen Menge Essigsäure umsetzt.

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