RU2456260C1 - Gas-generating composition - Google Patents
Gas-generating compositionInfo
- Publication number
- RU2456260C1 RU2456260C1 RU2011100807/05A RU2011100807A RU2456260C1 RU 2456260 C1 RU2456260 C1 RU 2456260C1 RU 2011100807/05 A RU2011100807/05 A RU 2011100807/05A RU 2011100807 A RU2011100807 A RU 2011100807A RU 2456260 C1 RU2456260 C1 RU 2456260C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- composition
- combustion
- potassium nitrate
- combustion catalyst
- Prior art date
Links
Landscapes
- Air Bags (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к прикладной химии, а именно к низкотемпературным твердотопливным газогенерирующим составам на основе нитрата калия, предназначенным для газогенераторов, используемых в средствах пожаротушения для вытеснения и выброса огнетушащих порошков и жидкостей, в устройствах наддува спасательных лодок, плотов, а также специальных оболочек аварийного подъема из водных глубин различных объектов, в аварийных газовых домкратах, в средствах экстренного перекрытия нефте- и газопроводов и постановки специальных завес в стволах шахт при аварийных ситуациях и во многих других областях.The present invention relates to applied chemistry, namely to low-temperature solid fuel gas generating compositions based on potassium nitrate, designed for gas generators used in fire extinguishing means for displacing and discharging fire extinguishing powders and liquids, in the pressurization device of rescue boats, rafts, and also special shells of emergency lifting from the water depths of various objects, in emergency gas jacks, in emergency means for shutting off oil and gas pipelines and setting up special aves in mine shafts in emergency situations and in many other areas.
Основными характеристиками газогенерирующих составов, определяющими эффективность газогенераторов и, во многих случаях, всей системы в целом являются удельная газопроизводительность (Vуд) и температура газов (Тг). Чем выше Vуд и ниже Тг, тем эффективнее состав. Важную роль играют также пожаро- и взрывобезопасность и нетоксичность генерируемых газов. Возможность применения состава также зависит от ряда других свойств: взрывобезопасности и нетоксичности самого состава, его стабильности, термостойкости, ширины температурного диапазона хранения и эксплуатации, механических свойств, гигроскопичности, технологичности, воспламеняемости и устойчивости горения.The main characteristics of gas-generating compositions that determine the effectiveness of gas generators and, in many cases, the entire system as a whole are specific gas production (V beats ) and gas temperature (T g ). The higher V beats and lower T g , the more effective the composition. An important role is also played by fire and explosion safety and non-toxicity of the generated gases. The possibility of using the composition also depends on a number of other properties: explosion safety and non-toxicity of the composition itself, its stability, heat resistance, the width of the temperature range of storage and operation, mechanical properties, hygroscopicity, manufacturability, flammability and stability of combustion.
В настоящее время известен ряд газогенерирующих составов на основе нитрата калия: заявка № WO 9223800; а.с. №1445739 (СССР); патенты РФ №2116095, 2151135, 2174972, 2191767, 2259987, 2388737. Эти составы имеют меньший уровень удельной газопроизводительности по сравнению с наилучшими по этим показателям газогенерирующими составами на основе нитроцеллюлозы и нитроглицерина. Но они имеют преимущества по комплексу других характеристик: имеют меньшую Тг, включают в состав взрывобезопасные, малотоксичные, дешевые и доступные компоненты, сами составы взрывобезопасны, малотоксичны, имеют более низкую чувствительность к механическим воздействиям и электроискре, более термостойки, негигроскопичны или малогигроскопичны, значительно лучше воспламеняются и устойчиво горят в области низких давлений и отрицательных температур, имеют широкий температурный диапазон хранения и эксплуатации и обладают длительными сроками хранения.Currently, a number of gas generating compositions based on potassium nitrate are known: Application No. WO 9223800; A.S. No. 1445739 (USSR); RF patents No. 21116095, 2151135, 2174972, 2191767, 2259987, 2388737. These compositions have a lower level of specific gas productivity compared to the best gas-generating compositions based on nitrocellulose and nitroglycerin in these indicators. But they have advantages in terms of a range of other characteristics: they have lower T g , include explosion-proof, low-toxic, cheap and affordable components, the compositions themselves are explosion-proof, low-toxic, have lower sensitivity to mechanical stress and electric spark, are more heat-resistant, non-hygroscopic or low-hygroscopic, significantly they ignite better and burn steadily in the field of low pressures and negative temperatures, have a wide temperature range for storage and operation, and have long life storage windows.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является газогенерирующий состав по патенту РФ 2259987 (опубл. 10.09.2005), принятый за прототип, включающий нитрат калия, основной карбонат магния и меламин.Closest to the proposed invention is a gas generating composition according to the patent of the Russian Federation 2259987 (publ. 10.09.2005), adopted as a prototype, including potassium nitrate, basic magnesium carbonate and melamine.
Испытания образцов из этого состава в газогенераторе показали, что при горении он дает на выходе из сопла газогенератора газ с температурой не выше 123°C. Время срабатывания образцов высотой 40 мм находится в пределах от 0,8 до 4,0 с. Удельная газопроизводительность составила от 443 до 516 нл/кг. Генерируемый при горении газ состоит из следующих газов, об.%: H2 - 27,6-30,5; H2O - 10,5-15,2; N2 - 27,5-35,1; NH3 - 0,00-0,01; CO - 10,0-11,2; CO2 - 9,3-15,7; CH4 - 3,4-4,0. В технологическом процессе изготовления изделий из данного состава в воздухе рабочей зоны отсутствуют такие токсичные газы, как фенол и формальдегид.Tests of samples of this composition in a gas generator showed that during combustion it gives gas at a temperature of not higher than 123 ° C at the outlet of the gas generator nozzle. The response time of samples with a height of 40 mm is in the range from 0.8 to 4.0 s. Specific gas production ranged from 443 to 516 nl / kg. The gas generated during combustion consists of the following gases, vol.%: H 2 - 27.6-30.5; H 2 O - 10.5-15.2; N 2 - 27.5-35.1; NH 3 0.00-0.01; CO - 10.0-11.2; CO 2 9.3-15.7; CH 4 - 3.4-4.0. In the technological process of manufacturing products from this composition in the air of the working zone there are no such toxic gases as phenol and formaldehyde.
Однако при всех своих достоинствах состав по прототипу имеет существенные недостатки. При горении состав генерирует газ с весьма высоким содержанием пожаро- и взрывоопасных в смесях с воздухом газов: водорода (H2), оксида углерода (CO) и метана (CH4). Суммарное содержание этих газов в генерируемом газе составляет 41,0-45,7 об.%. Столь большое выделение этих газов при работе газогенератора на основе такого состава способно создавать поблизости от устройства и, особенно в замкнутых и полузамкнутых объемах и помещениях, их концентрации в воздухе существенно превышающие нижние концентрационные пределы распространения пламени (НКПР). Так НКПР для смеси с воздухом газа H2+CO+CH4 (с соотношением объемных долей указанных соединений, соответствующем генерируемому при горении состава газу) находится на уровне 3,2-3,6 об.%. (Справочник. Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Т.1, Т.2 / под ред. А.Н.Баратова и А.Я.Корольченко // М.: Химия, 1990 г.; Руководство по изоляции пожаров в шахтах, опасных по газу / Минугпром СССР, Управление ВГСЧ // М.: Недра, 1971 г.). Другим недостатком состава по прототипу является большое содержание (10,0-11,2 об.%) в генерируемом им газе токсичного оксида углерода (угарного газа). Применение состава по прототипу с указанным составом генерируемого газа в описанных выше областях создает опасность возникновения пожара и/или отравления людей угарным газом при случайных или неслучайных выходах этого газа в атмосферу и, в особенности в замкнутые и полузамкнутые объемы и помещения, из наддуваемых оболочек средств спасения, газовых домкратов, средств экстренного перекрытия стволов шахт и устройств других назначений, использующих для наддува генерируемые газогенераторами на этом составе газы. Применение состава по прототипу в устройствах пожаротушения требует использования в них дополнительных количеств пожаротушащих порошка или жидкости для гашения горения пожаро- и взрывоопасных газов, выделяемых собственно составом, что увеличивает массу и габариты этих устройств.However, with all its advantages, the composition of the prototype has significant disadvantages. During combustion, the composition generates a gas with a very high content of flammable and explosive gases in mixtures with air: hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO) and methane (CH 4 ). The total content of these gases in the generated gas is 41.0-45.7 vol.%. Such a large emission of these gases during the operation of a gas generator based on such a composition can create close to the device and, especially in closed and semi-closed volumes and rooms, their concentrations in air significantly exceeding the lower concentration limits of flame propagation (LEL). So the LEL for a mixture of H 2 + CO + CH 4 gas with air (with a ratio of volume fractions of these compounds corresponding to the gas generated during combustion of the composition) is at the level of 3.2-3.6 vol.%. (Reference book. Fire and explosion hazard of substances and materials and their extinguishing agents. T.1, T.2 / under the editorship of A.N. Baratov and A.Ya. Korolchenko // M .: Chemistry, 1990; Manual for isolation fires in mines hazardous for gas / Ministry of Industry of the USSR, Management of the Supreme State Fire Service // Moscow: Nedra, 1971). Another disadvantage of the composition of the prototype is the high content (10.0-11.2 vol.%) In the gas generated by it of toxic carbon monoxide (carbon monoxide). The use of a prototype composition with the specified composition of the generated gas in the above areas creates the risk of fire and / or poisoning of people with carbon monoxide in the event of accidental or non-random releases of this gas into the atmosphere and, in particular, into closed and semi-closed volumes and rooms, from the pressurized shells of rescue equipment , gas jacks, emergency shutoff means for mine shafts and devices for other purposes, using gas generated by gas generators on this composition for pressurization. The use of the prototype composition in fire extinguishing devices requires the use of additional amounts of fire extinguishing powder or liquid in them to extinguish the combustion of fire and explosive gases released by the composition itself, which increases the mass and dimensions of these devices.
Указанные обстоятельства делают невозможным использование указанного состава во многих областях применения либо приводят к ухудшению основных показателей устройств на базе такого состава в областях, где возможно его применение. В целом, это ведет к сужению диапазона областей применения газогенерирующего состава.These circumstances make it impossible to use the specified composition in many applications or lead to a deterioration of the main indicators of devices based on such a composition in areas where it is possible to use. In general, this leads to a narrowing of the range of applications of the gas generating composition.
Наилучшим из аналогов является состав по патенту РФ №2388737 (опубл. 10.05.2010). Генерируемый им при горении газ не содержит пожаро- и взрывоопасных и токсичных газов и состоит из азота (38,5-43,4 об.%), диоксида углерода (14,2-20,2 об.%), парообразной воды (32,7-36,0 об.%) и кислорода (5,3-10,6 об.%). При этом он имеет близкую к прототипу температуру генерируемого газа (109-124°C) и удельную газопроизводительность (404-429 нл/кг) и также как и прототип не способен к детонации, малочувствителен к механическим воздействиям, имеет высокую термостойкость малогигроскопичен и в технологическом процессе изготовления изделий из него не выделяет токсичных газов.The best of the analogues is the composition according to the patent of the Russian Federation No. 2388737 (publ. 05/10/2010). The gas generated by it during combustion does not contain flammable and explosive and toxic gases and consists of nitrogen (38.5-43.4 vol.%), Carbon dioxide (14.2-20.2 vol.%), Vaporous water (32 , 7-36.0 vol.%) And oxygen (5.3-10.6 vol.%). Moreover, it has a temperature of the generated gas close to the prototype (109-124 ° C) and a specific gas output (404-429 nl / kg) and, like the prototype, is not capable of detonation, is insensitive to mechanical stress, has high heat resistance and is not very hygroscopic in technological the manufacturing process of products from it does not emit toxic gases.
Однако указанный состав по своим технологическим свойствам может перерабатываться в изделия по технологии "глухого" прессования при весьма больших давлениях (2000-3000 кгс/см2) и температурах 100-130°C прессования, что существенно ухудшает пожаро- и взрывоопасность производства. Данный состав может перерабатываться только по указанной технологии, которая позволяет изготавливать монолитные изделия, но не дает возможности изготавливать из него мелкопористые газопроницаемые газогенерирующие элементы моноблочного типа, обеспечивающие при горении в газогенераторах генерацию низкотемпературных газов по известному способу получения холодных газов при горении твердых топлив (патенты РФ №2108282, №2250800). Кроме того, указанный состав сравнительно плохо зажигается, что требует установки в газогенераторах для воспламенения изделий из него мощных воспламенителей и, соответственно, ухудшает выходные характеристики газогенераторов.However, the composition according to its technological properties can be processed into products using the technology of "deaf" pressing at very high pressures (2000-3000 kgf / cm 2 ) and temperatures of 100-130 ° C pressing, which significantly worsens the fire and explosion hazard of production. This composition can only be processed according to the specified technology, which allows the production of monolithic products, but does not make it possible to produce fine-porous gas-permeable gas-generating elements of the monoblock type, which, when burning in gas generators, generate low-temperature gases using the known method for producing cold gases when burning solid fuels (RF patents No. 2108282, No. 2250800). In addition, this composition is relatively poorly ignited, which requires installation in gas generators to ignite products from it powerful igniters and, accordingly, degrades the output characteristics of gas generators.
Задачей предлагаемого изобретения является создание рецептуры газогенерирующего состава на основе нитрата калия, расширяющей ассортимент составов данного назначения, обеспечивающей высокие эксплуатационные свойства и расширение диапазона областей его применения и номенклатуры устройств, за счет исключения образования в генерируемом газе пожаро- и взрывопасных в смесях с воздухом и токсичных газов при одновременном сохранении достоинств состава на уровне прототипа.The objective of the invention is to create a gas-generating composition based on potassium nitrate, expanding the range of formulations for this purpose, providing high performance properties and expanding the range of fields of application and the range of devices, by eliminating the formation in the generated gas of fire and explosive mixtures with air and toxic gases while maintaining the advantages of the composition at the level of the prototype.
Поставленная задача решается предлагаемой рецептурой газогенерирующего состава, которая содержит нитрат калия, основной карбонат магния и меламин (2,4,6-триамино-1,3,5-триазин), особенность заключается в том, что в состав введены натриевая соль поливинилтетразола и катализатор горения при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved by the proposed formulation of the gas generating composition, which contains potassium nitrate, basic magnesium carbonate and melamine (2,4,6-triamino-1,3,5-triazine), the peculiarity is that the polyvinyltetrazole sodium salt and the catalyst are introduced into the composition combustion in the following ratio of components, wt.%:
В частности, в качестве катализатора горения в предлагаемом составе используют активированный уголь или медьхромокись (МХО) или их смесь.In particular, activated carbon or copper chromium oxide (IChO) or a mixture thereof is used as a combustion catalyst in the proposed composition.
Нитрат калия в заявляемой рецептуре, также как и в прототипе, является окислителем, обеспечивающим в сочетании с горючим самоподдерживающееся горение состава, и одновременно - газообразующим компонентом. Уменьшение его содержания ниже 56%, особенно при пониженном содержании катализатора горения и повышенном содержании карбоната магния основного, приводит к неустойчивому горению или вообще к прекращению горения (таблица). Увеличение содержания нитрата калия свыше 59%, особенно при повышенных содержаниях катализатора горения и НПВТ и пониженном содержании карбоната магния основного, ведет к объемному горению заряда (таблица) и, соответственно, к аномальному режиму работы газогенератора.Potassium nitrate in the claimed formulation, as well as in the prototype, is an oxidizing agent, which, in combination with fuel, provides a self-sustaining combustion of the composition, and at the same time, a gas-forming component. The decrease in its content below 56%, especially with a reduced content of the combustion catalyst and an increased content of basic magnesium carbonate, leads to unstable combustion or even to a cessation of combustion (table). An increase in the content of potassium nitrate in excess of 59%, especially with increased contents of the combustion catalyst and NSAIDs and a reduced content of basic magnesium carbonate, leads to volumetric charge burning (table) and, accordingly, to an abnormal mode of operation of the gas generator.
НПВТ как связующее обеспечивает технологические и механические свойства состава, а как горючее обеспечивает в сочетании с окислителем самоподдерживающее горение состава и, кроме того, дает в этом процессе значительное количество газов. Уменьшение процентного содержания НПВТ ниже 3% вызывает существенное ухудшение технологических и механических свойств состава и способности к горению, а увеличение его содержания более 5%, особенно в сочетании с повышенными содержаниями катализатора горения и нитрата калия и пониженным содержанием карбоната магния основного, ведет к объемному горению зарядов из него (таблица).The NSAID, as a binder, provides the technological and mechanical properties of the composition, and as fuel, in combination with an oxidizing agent, provides self-sustaining combustion of the composition and, in addition, gives a significant amount of gases in this process. A decrease in the percentage of NSAIDs below 3% causes a significant deterioration in the technological and mechanical properties of the composition and the ability to burn, and an increase in its content of more than 5%, especially in combination with increased contents of the combustion catalyst and potassium nitrate and a reduced content of basic magnesium carbonate, leads to volumetric combustion charges from it (table).
Основное назначение карбоната магния основного в составе - поглощение тепла при горении состава для снижения температуры генерируемого газа. Дополнительной функцией данного компонента в этом процессе является выделение определенного количества газа. При уменьшении содержания его в составе менее 24% и одновременном увеличении содержаний нитрата калия, катализатора горения и НПВТ свыше заявляемых пределов горение изготовленных из него зарядов переходит в объемное (таблица). Увеличение содержания основного карбоната магния в составе более 27% ведет к ухудшению воспламеняемости и устойчивости горения состава. Особенно это проявляется при одновременном понижении содержаний нитрата калия и катализатора горения менее заявляемых пределов и приводит к прекращению горения состава (таблица).The main purpose of magnesium carbonate in the composition is the absorption of heat during combustion of the composition to reduce the temperature of the generated gas. An additional function of this component in this process is the release of a certain amount of gas. With a decrease in its content in the composition of less than 24% and a simultaneous increase in the contents of potassium nitrate, a combustion catalyst, and NSAIDs over the declared limits, the combustion of charges made from it becomes volumetric (table). An increase in the content of basic magnesium carbonate in the composition of more than 27% leads to a deterioration in the flammability and combustion stability of the composition. This is especially evident with a simultaneous decrease in the contents of potassium nitrate and a combustion catalyst less than the declared limits and leads to a cessation of combustion of the composition (table).
Катализатор горения в составе используется для улучшения воспламеняемости и повышения устойчивости горения. В качестве катализатора горения в нем могут использоваться активированный уголь, или МХО, или их смесь. Наибольшую эффективность показала МХО. Уменьшение содержания катализатора горения в составе менее 1% ведет к резкому ухудшению воспламеняемости и устойчивости горения состава. Особенно это проявляется при одновременном увеличении содержания карбоната магния основного и понижении содержаний нитрата калия и НПВТ менее заявляемых пределов и приводит к прекращению горения состава (таблица). При увеличении содержания катализатора горения в составе более 2% и одновременном увеличении содержаний нитрата калия и НПВТ свыше заявляемых пределов и уменьшении содержания карбоната магния основного менее 24% горение изготовленных из него зарядов переходит в объемное (таблица).The combustion catalyst in the composition is used to improve flammability and increase combustion stability. As a combustion catalyst, activated carbon, or MChO, or a mixture thereof can be used in it. The most effective was shown by the IChO. A decrease in the content of the combustion catalyst in the composition of less than 1% leads to a sharp deterioration in the flammability and stability of the combustion of the composition. This is especially manifested with a simultaneous increase in the content of basic magnesium carbonate and a decrease in the content of potassium nitrate and NSAIDs less than the declared limits and leads to cessation of combustion of the composition (table). With an increase in the content of the combustion catalyst in the composition of more than 2% and a simultaneous increase in the contents of potassium nitrate and NSAIDs over the declared limits and a decrease in the content of basic magnesium carbonate of less than 24%, the combustion of charges made from it goes into volumetric (table).
Меламин выполняет в составе функцию газообразующего компонента. Его содержание в составе определяется возможными пределами изменений содержаний всех других компонентов. При этом уменьшение его содержания менее 10% значительно снижает удельную газопроизводительность состава, а увеличение содержания свыше 13%, особенно при уменьшении содержаний катализатора горения, нитрата калия и НПВТ, ведет к ухудшению воспламеняемости и устойчивости горения состава.Melamine performs as a gas-forming component in the composition. Its content in the composition is determined by the possible limits of changes in the contents of all other components. Moreover, a decrease in its content of less than 10% significantly reduces the specific gas productivity of the composition, and an increase in content of over 13%, especially with a decrease in the contents of the combustion catalyst, potassium nitrate, and NSAIDs, leads to a deterioration in the flammability and combustion stability of the composition.
Все компоненты предлагаемого газогенерирующего состава имеют приемлемые технологические и эксплуатационные свойства, малотоксичны, взрывобезопасны, химически совместимы друг с другом, имеют промышленную базу и сравнительно дешевы. Все промежуточные технологические смеси этих компонентов также взрывобезопасны и имеют низкие чувствительности к механическим воздействиям.All components of the proposed gas generating composition have acceptable technological and operational properties, low toxicity, explosion-proof, chemically compatible with each other, have an industrial base and are relatively cheap. All intermediate technological mixtures of these components are also explosion-proof and have low sensitivity to mechanical stress.
Технология изготовления состава и зарядов из него проста, основана на способности горюче-связующего НПВТ растворяться в воде и включает в себя следующие операции: приготовление водного раствора НПВТ требуемой концентрации, подготовку компонентов (включающую сушку, измельчение и выделение на ситах требуемых фракций порошкообразных компонентов), смешение массы из порошкообразных компонентов и раствора НПВТ в соответствии с процентным содержанием компонентов в составе, приготовление из массы гранул размером 1-1,6 мм, формование с виброуплотнением навески приготовленных гранул в технологической оснастке, отверждение изделия под небольшим вакуумом по ступенчатому режиму: 1-я ступень: температура плюс 70-90°C в течение 5-15 ч; 2-я ступень: температура плюс 120-130°C в течение 3-5 ч (оптимальные режимы зависят от массы и размеров изделия и подбираются опытным путем для каждого вида изделия) и выпрессовку изделия из технологической оснастки. Все операции, за исключением отверждения, проводятся при нормальном давлении и температуре.The manufacturing technology of the composition and charges from it is simple, based on the ability of a combustible-binding NSAID to dissolve in water and includes the following operations: preparation of an aqueous solution of NSAIDs of the required concentration, preparation of components (including drying, grinding and separation of the required fractions of powder components on sieves), mixing the mass of powder components and an NSAID solution in accordance with the percentage of components in the composition, preparing granules 1-1.6 mm in size from the mass, molding with vibrop otneniem sample prepared granules in tooling, curing products under slight vacuum for stepwise mode: 1st stage: temperature plus 70-90 ° C for 5-15 hours; 2nd stage: temperature plus 120-130 ° C for 3-5 hours (optimal conditions depend on the mass and size of the product and are selected empirically for each type of product) and pressing the product out of the technological equipment. All operations, except curing, are carried out at normal pressure and temperature.
Описанная технология основана на использовании в качестве промежуточного технологического растворителя пожаро- и взрывобезопасной воды, не включает прессование под большим давлением, применяемое в технологии переработки наилучшего по основным показателям аналога - газогенерирующего состава по патенту №2388737 или других сильных воздействий на состав и изделия из него и, соответственно, существенно менее пожаро- и взрывоопасна по сравнению с технологией переработки состава по патенту №2388737.The described technology is based on the use of fire and explosion-proof water as an intermediate technological solvent, does not include high-pressure pressing used in the processing technology of the best analogue in the main indicators - gas generating composition according to patent No. 2388737 or other strong effects on the composition and products made of it and , respectively, significantly less fire and explosive compared with the processing technology of the composition according to patent No. 2388737.
В таблице приведены значения характеристик предлагаемого состава для различного процентного содержания компонентов. При этом пределы изменения этих значений даны при использовании в качестве катализатора горения МХО или активированного угля или их смеси. Композиции №2, 3, 4 показали оптимальные результаты. Генерируемый ими при горении газ, в отличие от состава по прототипу, состоит, в основном, из инертных газов: азота, диоксида углерода и парообразной воды (суммарно от 87,6% до 97,8%) при относительно небольшом количестве кислорода (2,2-12,4%) и не содержит пожаро- и взрывоопасных и токсичных газов, в том числе водорода, оксида углерода и метана. По этим характеристикам предлагаемый состав существенно превосходит состав по прототипу. Температура генерируемого газа и время срабатывания образцов высотой 40 мм из заявляемого состава и состава по прототипу находятся на одном уровне. По способности к зажиганию предлагаемый состав превосходит прототип и аналог по патенту №2388737: для нормального воспламенения образцов из него в газогенераторах требуется воспламенитель в 2,5-4 раза меньший по выделяемой энергии по сравнению с прототипом и указанным аналогом, что существенно улучшает характеристики газогенераторов. Удельная газопроизводительность предлагаемого состава на 13-39% ниже, чем у прототипа. Для обеспечения одинакового с прототипом объема генерируемого газа это снижение Vуд ведет к увеличению массы состава в том же процентном отношении. При использовании предлагаемого состава в устройствах пожаротушения такое увеличение массы состава компенсируется уменьшением требуемой массы пожаротушащих порошка или жидкости (в связи с отсутствием необходимости гашения генерируемого предлагаемым составом газа), что не ухудшает массо-габаритные характеристики этих устройств.The table shows the values of the characteristics of the proposed composition for various percentages of components. The limits of variation of these values are given when using ICO or activated carbon or a mixture thereof as a combustion catalyst. Compositions No. 2, 3, 4 showed optimal results. The gas generated by them during combustion, unlike the composition of the prototype, consists mainly of inert gases: nitrogen, carbon dioxide and vaporous water (in total from 87.6% to 97.8%) with a relatively small amount of oxygen (2, 2-12.4%) and does not contain fire and explosive and toxic gases, including hydrogen, carbon monoxide and methane. According to these characteristics, the proposed structure significantly exceeds the composition of the prototype. The temperature of the generated gas and the response time of samples with a height of 40 mm from the claimed composition and the composition of the prototype are on the same level. In terms of ignition ability, the proposed composition surpasses the prototype and analogue according to patent No. 2388737: for normal ignition of samples from it in gas generators, an ignitor is required 2.5–4 times lower in emitted energy compared to the prototype and this analogue, which significantly improves the characteristics of gas generators. The specific gas productivity of the proposed composition is 13-39% lower than that of the prototype. To ensure the same volume of generated gas as the prototype, this decrease in V beats leads to an increase in the mass of the composition in the same percentage. When using the proposed composition in fire extinguishing devices, such an increase in the mass of the composition is compensated by a decrease in the required mass of the extinguishing powder or liquid (due to the absence of the need to extinguish the gas generated by the proposed composition), which does not impair the overall dimensions of these devices.
Указанное увеличение массы газогенерирующего состава в устройствах наддува спасательных лодок, плотов, а также специальных оболочек аварийного подъема из водных глубин различных объектов, в аварийных газовых домкратах, в средствах экстренного перекрытия нефте- и газопроводов и постановки специальных завес в стволах шахт при аварийных ситуациях ведет к возрастанию массы устройств на 1-4%. Такое изменение массы для указанных видов устройств, как правило, не является существенным. Кроме того, для предлагаемого состава нет альтернативы к применению в этих устройствах, так как состав по прототипу, ввиду пожаро- и взрывоопасности и токсичности генерируемых им газов, в принципе, не может быть в них использован.The indicated increase in the mass of the gas-generating composition in the pressurization devices of rescue boats, rafts, as well as special shells for emergency lifting from the water depths of various objects, in emergency gas jacks, in emergency means for shutting off oil and gas pipelines and for installing special curtains in mine shafts in emergency situations increasing the mass of devices by 1-4%. Such a change in mass for these types of devices, as a rule, is not significant. In addition, for the proposed composition there is no alternative to use in these devices, since the composition according to the prototype, in principle, cannot be used in them due to fire and explosion hazard and toxicity of the gases generated by it.
Предлагаемый состав, так же как и состав по прототипу, не способен к детонации (то есть, взрывобезопасен), малочувствителен к механическим воздействиям и электроискре, имеет высокую термостойкость (температура начала их разложения более 180°C), малогигроскопичен и в технологическом процессе изготовления изделий из него не выделяет токсических газов в воздухе рабочей зоны.The proposed composition, as well as the composition of the prototype, is not capable of detonation (that is, explosion-proof), insensitive to mechanical stress and electrospark, has high heat resistance (the temperature of the beginning of their decomposition is more than 180 ° C), and is not very hygroscopic in the manufacturing process of products It does not emit toxic gases in the air of the working area.
Сравнение предлагаемого газогенерирующего состава с прототипом показывает, что, хотя они имеют ряд одинаковых компонентов: нитрат калия, карбонат магния основной и меламин, заявляемый состав вместо новолачной фенолформальдегидной смолы и уротропина включает новые компоненты: натриевую соль поливинилтетразола и катализатор горения, в частности активированный уголь или медьхромокись или их смесь, и имеет другое процентное содержание компонентов.Comparison of the proposed gas generating composition with the prototype shows that, although they have a number of identical components: potassium nitrate, basic magnesium carbonate and melamine, the claimed composition instead of novolac phenol formaldehyde resin and urotropine includes new components: polyvinyltetrazole sodium salt and a combustion catalyst, in particular activated carbon or copper chromium oxide or a mixture thereof, and has a different percentage of components.
Анализ источников информации показал, что в технике известно применение натриевой соли поливинилтетразола. Этот продукт является исходным сырьем в химической промышленности при получении других химических соединений (тетразолов). Известно также его использование в качестве связующего в составах на основе азида натрия (заявка РФ №2010126873). Известно применение медьхромокиси в химической промышленности как катализатора некоторых химических реакций, а также в качестве катализатора горения смесевых твердых топлив на основе перхлората аммония. Активированный уголь используют в медицине и противогазах. В газогенерирующих составах на основе нитрата калия натриевая соль поливинилтетразола и добавки медьхромокиси и активированного угля в качестве катализаторов горения ранее не использовались.Analysis of information sources showed that the use of the polyvinyltetrazole sodium salt is known in the art. This product is a raw material in the chemical industry for other chemical compounds (tetrazoles). It is also known to use it as a binder in compositions based on sodium azide (RF application No. 20100126873). It is known to use copper chromium oxide in the chemical industry as a catalyst for certain chemical reactions, and also as a catalyst for the combustion of mixed solid fuels based on ammonium perchlorate. Activated carbon is used in medicine and gas masks. In gas-generating compositions based on potassium nitrate, the polyvinyltetrazole sodium salt and the addition of copper chromium oxide and activated carbon were not previously used as combustion catalysts.
Сравнение заявляемого состава не только с прототипом, но и с другими с известными аналогами показало, что в технике отсутствует газогенерирующий состав на основе нитрата калия, в котором бы имело место предложенное сочетание компонентов.Comparison of the claimed composition not only with the prototype, but also with others with known analogues showed that in the technique there is no gas generating composition based on potassium nitrate, in which the proposed combination of components would take place.
Использование предлагаемого состава позволяет существенно уменьшить пожаро- и взрывоопасность процессов при срабатывании устройств на базе газогенераторов на его основе, снизить при этом опасность отравления людей оксидом углерода и за счет этого значительно расширить диапазон областей применения и номенклатуру устройств, в которых он может использоваться.Using the proposed composition can significantly reduce the fire and explosion hazard of processes when devices based on gas generators based on it are triggered, while the risk of poisoning people with carbon monoxide is reduced, and thereby significantly expand the range of applications and the range of devices in which it can be used.
Заявляемая рецептура газогенерирующего состава не вызывает затруднений при ее изготовлении. Используемые в ней компоненты производятся промышленностью. Газогенерирующие элементы из заявляемого состава прошли первичные огневые испытания в модельных газогенераторах.The inventive formulation of a gas generating composition does not cause difficulties in its manufacture. The components used in it are manufactured by industry. Gas generating elements of the claimed composition have passed primary fire tests in model gas generators.
Таким образом, предлагаемое техническое решение практически реализуемо и позволяет удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи.Thus, the proposed technical solution is practically feasible and allows you to satisfy a long-existing need for solving the problem.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100807/05A RU2456260C1 (en) | 2011-01-12 | 2011-01-12 | Gas-generating composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100807/05A RU2456260C1 (en) | 2011-01-12 | 2011-01-12 | Gas-generating composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2456260C1 true RU2456260C1 (en) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011100807/05A RU2456260C1 (en) | 2011-01-12 | 2011-01-12 | Gas-generating composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2456260C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540669C1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-02-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Pyrotechnic composition for obtaining low-temperature mixed gas |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994023800A1 (en) * | 1993-04-13 | 1994-10-27 | Eri East Research And Invest Ag | Composition for preparing a fire-extinguishing gas-aerosol mixture and its use |
| WO2000029356A1 (en) * | 1998-11-13 | 2000-05-25 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Gas generator composition |
| RU2155621C2 (en) * | 1998-09-25 | 2000-09-10 | Перепеченко Борис Петрович | Method of fire fighting with help of flame thrower |
| CN1288766A (en) * | 1999-09-20 | 2001-03-28 | 西安坚瑞化工有限责任公司 | Composition capable of generating high-efficiency fire-extinguishing aerosol |
| RU2222364C2 (en) * | 2001-08-10 | 2004-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью НПФ "Норд" | Flameless aerosol fire extinguishing composition |
| RU2259987C1 (en) * | 2004-03-26 | 2005-09-10 | Орлов Лев Гаврилович | Gas-generation composition |
-
2011
- 2011-01-12 RU RU2011100807/05A patent/RU2456260C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994023800A1 (en) * | 1993-04-13 | 1994-10-27 | Eri East Research And Invest Ag | Composition for preparing a fire-extinguishing gas-aerosol mixture and its use |
| RU2155621C2 (en) * | 1998-09-25 | 2000-09-10 | Перепеченко Борис Петрович | Method of fire fighting with help of flame thrower |
| WO2000029356A1 (en) * | 1998-11-13 | 2000-05-25 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Gas generator composition |
| CN1288766A (en) * | 1999-09-20 | 2001-03-28 | 西安坚瑞化工有限责任公司 | Composition capable of generating high-efficiency fire-extinguishing aerosol |
| RU2222364C2 (en) * | 2001-08-10 | 2004-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью НПФ "Норд" | Flameless aerosol fire extinguishing composition |
| RU2259987C1 (en) * | 2004-03-26 | 2005-09-10 | Орлов Лев Гаврилович | Gas-generation composition |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540669C1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-02-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Pyrotechnic composition for obtaining low-temperature mixed gas |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Steinhauser et al. | “Green” pyrotechnics: a chemists' challenge | |
| Sabatini et al. | High‐nitrogen‐based pyrotechnics: longer‐and brighter‐burning, perchlorate‐free, red‐light illuminants for military and civilian applications | |
| Azhagurajan et al. | Impact of nano particles on safety and environment for fireworks chemicals | |
| Sabatini et al. | High‐Nitrogen‐Based Pyrotechnics: Perchlorate‐Free Red‐and Green‐Light Illuminants Based on 5‐Aminotetrazole | |
| Koch et al. | Safer pyrotechnic obscurants based on phosphorus (V) nitride | |
| Moretti et al. | High‐Performing Red‐Light‐Emitting Pyrotechnic Illuminants through the Use of Perchlorate‐Free Materials | |
| RU2456260C1 (en) | Gas-generating composition | |
| Shaw et al. | Versatile boron carbide-based visual obscurant compositions for smoke munitions | |
| CN104829403A (en) | Low burning temperature pyrotechnic gas generating agent composition | |
| ES2942651T3 (en) | Aerosol-generating composition for fire extinguishing | |
| RU2388737C1 (en) | Gas generating composition | |
| Juknelevicius et al. | Blue strobe pyrotechnic composition based on aminoguanidinium nitrate | |
| US3929530A (en) | Pyrotechnic disseminating formulation | |
| RU2193429C2 (en) | Ecologically clean short-flame and flameless aerosol-forming compositions for fire extinguishing | |
| RU2813527C1 (en) | Pyrotechnical fire extinguishing composition | |
| RU2105581C1 (en) | Composition for fire extinguishing | |
| RU2022589C1 (en) | Aerosol fire-extinguishing composition | |
| Zakel et al. | Flame arrester performance at increased oxygen concentrations | |
| RU2259987C1 (en) | Gas-generation composition | |
| Due-Hansen | The decomposition of ammonium nitrate under fire conditions–a review of ammonium nitrate thermolysis | |
| RU2005516C1 (en) | Method for fire-fighting | |
| CN102592053A (en) | Method for determining detonation parameters of liquid explosive | |
| RU2802469C2 (en) | Method for producing sulfur aerosol and device for its implementation | |
| RU2435638C1 (en) | Cold nitrogen generator | |
| RU2507149C1 (en) | Method of producing cold inert of gaseous products of solid propellant charge combustion products in gas generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |