가연성 액체혼합물의 인화점, 연소점, 자연발화온도 측정 및 예측 Measurement and Prediction of Flash Point, Fire Point and Autoignition Temperature of Flammable Liquid Mixtures원문보기
화학산업공정에서 사용되고 있는 가연성 물질들의 화재 및 폭발특성치는 저장, 수송, 공정설계에서 안전을 확보하기 위해 연소상하한계(UFL), 연소하한계(LFL), 인화점(flash point), 연소점(fire point), 최소자연발화온도(Minimum Autoignition Temperature 혹은 Spontaneous Ignition Temperature(...
화학산업공정에서 사용되고 있는 가연성 물질들의 화재 및 폭발특성치는 저장, 수송, 공정설계에서 안전을 확보하기 위해 연소상하한계(UFL), 연소하한계(LFL), 인화점(flash point), 연소점(fire point), 최소자연발화온도(Minimum Autoignition Temperature 혹은 Spontaneous Ignition Temperature(AIT))가 필요하다. 따라서, 화학산업에서 인화점, 연소점, 최소자연발화온도는 중요하고, 정확한 지식은 산업 화재의 위험성 평가 및 적절한 예방에 중요하다. 본 연구에서 인화점과 연소점에 대한 가연성물질의 경우에는, n-octane, n-nonane, n-decane, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, styrene, formic acid, acetic acid, n-propionic acid, n-butyric acid의 하부인화점 및 연소점을 Pensky-Martens 밀폐식 장치, Tag 개방식 장치를 사용하여 측정하였고, 밀폐식 장치와 개방식 장치의 하부인화점 측정결과를 비교해보면, 약 3.5℃-18℃의 차이를 나타내었다. 개방식 인화점과 연소점은 약 0℃-20℃ 의 차이를 나타내었으며, 대부분의 연소점이 인화점보다 높게 측정되었으나, Styrene은 개방식 인화점과 연소점이 39℃로 동일한 온도에서 측정되었고, Formic acid의 경우는 개방식 인화점이 밀폐식인화점보다 낮게 측정되었다. 연소점은 화학양론계수의 1.16배(P^(f)/P^(s) = 1.16)를 근거로 예측값과 비교한 결과 제시된 식은 실험값과 약 5℃의 차이를 보였다. 가연성/난연성 혼합물의 경우에는, water+n-propanol계, water+2-propanol계, CCl4+p-xylene계의 하부인화점은 Raoult의 법칙과 Wilson식에 의해 예측된 값보다 van Laar식에 의해 예측된 값이 더 일치하였고, water+n-propionic acid계의 하부인화점은 Raoult의 법칙에 의해 예측된 값이 더 일치하였다. 가연성/가연성 혼합물의 경우에는, 8개의 system을 계산하였다. m-xylene+ n-propionic acid계, n-butanol+n-pentanol계의 하부인화점은 Raoult의 법칙과 Wilson식에 의해 예측된 값보다 van Laar식에 의해 예측된 값이 더 일치하였고, 나머지 계의 경우에는 Raoult의 법칙과 van Laar식에 의해 예측된 값보다 Wilson식에 의해 예측된 값이 더 일치하였다. 자연발화온도에 대한 가연성 물질인 경우에는, 자연발화실험장치(ASTM E659-78)를 사용하여 n-propanol이 435℃, n-butanol이 340℃, n-pentanol이 285℃, n-hexanol이 275℃, tert-amylalcohol이 437℃, o-xylene이 480℃, m-xylene이 587℃, p-xylene이 557℃, ethylbenzene이 475℃, acetic acid이 512℃, n-propionic acid가 511℃로 최소자연발화온도를 측정하였고, 측정된 자료는 과거 표준 장치를 사용하여 얻은 결과와 비교 고찰하였으며, 자연발화온도와 발화지연시간의 관계식을 얻었다. 가연성 혼합물인 경우에는 12개의 system에 대하여 자연발화온도와 발화지연시간의 관계를 측정하였으며, 자연발화온도와 발화지연시간의 관계식은 대부분 비선형식에 일치하였다.Flammable substances are frequently used chemical industry process. The fire and explosion properties necessary for safe storage, transport and process design of flammable substances are lower flammability limits(LFL), upper flmmability limits(UFL), flash point, fire point, AIT(minimum autoig- nition temperature 혹은 spontaneous ignition temperature). Information of flash point, fire point, AIT is important in developing appropriate prevention and control measures in industrial fire protection. The present work, In case of the flammable pure substances for flash point and fire point, lower flash point and fire point of n-octane, n-nonane, n-decane, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, styrene, formic acid, acetic acid, n-propionic acid, n-butyric acid, were measured from Pensky-Martens Closed Cup(ASTM-D93) and Tag Open-Cup apparatus(ASTM D 1310-86). Those were shown an difference of about 3℃-5℃. The lower flash point and fire point of Tag Open-Cup apparatus shown an difference of about 0℃-20℃. The measured flash points were lower than the measured fire points but styrene of flash point and fire point were measured the same. In case of the formic acid, Tag Open-Cup were lower than Pensky-Martens Closed Cup. The measured fire points compared with the estimated values based on 1.16 times stoichiometric concentration. The values calculated by the proposed equation and measured values were shown an difference of about 5℃. In case of the flammable/non-flammable mixtures, the lower flash points for water+n-propanol system, water+2-propanol system, CCl4+p-xylene system, the calculated values based on the van Laar equation were better than those based on the law of Raoult and Wilson equation. The lower flash points for water+n-propionic acid system, the calculated values based on the law of Raoult were better accurate than those based on the van Laar equation and Wilson equations. In case of the flammable/flammable mixtures, the lower flash points for m-xylene+n-propionic acid system, n-butanol+n-pentanol system, the calculated values based on the van Laar equation were found to be better than those based on the law of Raoult and Wilson equation. The lower flash points for water+n-propionic acid system, the calculated values based on the Wilson equation were better accurate than those based on the law of Raoult and van Laar equation. In case of the flammable substances for the AITs(Autoignition Temperature), the experimental data for n-propanol (435℃), n-butanol (340℃), b-pentanol (285℃), n-hexanol (275℃), tert-amylalcohol (437℃), o-xylene (480℃), m-xylene (587℃), p-xylene (557℃), ethylbenzene (475℃), acetic acid (512℃), propionic acid (511℃) were measured from AIT apparatus(ASTM E659-78). The experimental data were compared with the results by using the past standard apparatus. And there were obtained relative equation of AIT and ignition delays time. In case of the flammable mixtures, those were measured AITs and ignition delays time for the twelve systems. The relative equation of AITs and ignition delay times were in a good agreement with non-linearity equations.
화학산업공정에서 사용되고 있는 가연성 물질들의 화재 및 폭발특성치는 저장, 수송, 공정설계에서 안전을 확보하기 위해 연소상하한계(UFL), 연소하한계(LFL), 인화점(flash point), 연소점(fire point), 최소자연발화온도(Minimum Autoignition Temperature 혹은 Spontaneous Ignition Temperature(AIT))가 필요하다. 따라서, 화학산업에서 인화점, 연소점, 최소자연발화온도는 중요하고, 정확한 지식은 산업 화재의 위험성 평가 및 적절한 예방에 중요하다. 본 연구에서 인화점과 연소점에 대한 가연성물질의 경우에는, n-octane, n-nonane, n-decane, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, styrene, formic acid, acetic acid, n-propionic acid, n-butyric acid의 하부인화점 및 연소점을 Pensky-Martens 밀폐식 장치, Tag 개방식 장치를 사용하여 측정하였고, 밀폐식 장치와 개방식 장치의 하부인화점 측정결과를 비교해보면, 약 3.5℃-18℃의 차이를 나타내었다. 개방식 인화점과 연소점은 약 0℃-20℃ 의 차이를 나타내었으며, 대부분의 연소점이 인화점보다 높게 측정되었으나, Styrene은 개방식 인화점과 연소점이 39℃로 동일한 온도에서 측정되었고, Formic acid의 경우는 개방식 인화점이 밀폐식인화점보다 낮게 측정되었다. 연소점은 화학양론계수의 1.16배(P^(f)/P^(s) = 1.16)를 근거로 예측값과 비교한 결과 제시된 식은 실험값과 약 5℃의 차이를 보였다. 가연성/난연성 혼합물의 경우에는, water+n-propanol계, water+2-propanol계, CCl4+p-xylene계의 하부인화점은 Raoult의 법칙과 Wilson식에 의해 예측된 값보다 van Laar식에 의해 예측된 값이 더 일치하였고, water+n-propionic acid계의 하부인화점은 Raoult의 법칙에 의해 예측된 값이 더 일치하였다. 가연성/가연성 혼합물의 경우에는, 8개의 system을 계산하였다. m-xylene+ n-propionic acid계, n-butanol+n-pentanol계의 하부인화점은 Raoult의 법칙과 Wilson식에 의해 예측된 값보다 van Laar식에 의해 예측된 값이 더 일치하였고, 나머지 계의 경우에는 Raoult의 법칙과 van Laar식에 의해 예측된 값보다 Wilson식에 의해 예측된 값이 더 일치하였다. 자연발화온도에 대한 가연성 물질인 경우에는, 자연발화실험장치(ASTM E659-78)를 사용하여 n-propanol이 435℃, n-butanol이 340℃, n-pentanol이 285℃, n-hexanol이 275℃, tert-amylalcohol이 437℃, o-xylene이 480℃, m-xylene이 587℃, p-xylene이 557℃, ethylbenzene이 475℃, acetic acid이 512℃, n-propionic acid가 511℃로 최소자연발화온도를 측정하였고, 측정된 자료는 과거 표준 장치를 사용하여 얻은 결과와 비교 고찰하였으며, 자연발화온도와 발화지연시간의 관계식을 얻었다. 가연성 혼합물인 경우에는 12개의 system에 대하여 자연발화온도와 발화지연시간의 관계를 측정하였으며, 자연발화온도와 발화지연시간의 관계식은 대부분 비선형식에 일치하였다.Flammable substances are frequently used chemical industry process. The fire and explosion properties necessary for safe storage, transport and process design of flammable substances are lower flammability limits(LFL), upper flmmability limits(UFL), flash point, fire point, AIT(minimum autoig- nition temperature 혹은 spontaneous ignition temperature). Information of flash point, fire point, AIT is important in developing appropriate prevention and control measures in industrial fire protection. The present work, In case of the flammable pure substances for flash point and fire point, lower flash point and fire point of n-octane, n-nonane, n-decane, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, styrene, formic acid, acetic acid, n-propionic acid, n-butyric acid, were measured from Pensky-Martens Closed Cup(ASTM-D93) and Tag Open-Cup apparatus(ASTM D 1310-86). Those were shown an difference of about 3℃-5℃. The lower flash point and fire point of Tag Open-Cup apparatus shown an difference of about 0℃-20℃. The measured flash points were lower than the measured fire points but styrene of flash point and fire point were measured the same. In case of the formic acid, Tag Open-Cup were lower than Pensky-Martens Closed Cup. The measured fire points compared with the estimated values based on 1.16 times stoichiometric concentration. The values calculated by the proposed equation and measured values were shown an difference of about 5℃. In case of the flammable/non-flammable mixtures, the lower flash points for water+n-propanol system, water+2-propanol system, CCl4+p-xylene system, the calculated values based on the van Laar equation were better than those based on the law of Raoult and Wilson equation. The lower flash points for water+n-propionic acid system, the calculated values based on the law of Raoult were better accurate than those based on the van Laar equation and Wilson equations. In case of the flammable/flammable mixtures, the lower flash points for m-xylene+n-propionic acid system, n-butanol+n-pentanol system, the calculated values based on the van Laar equation were found to be better than those based on the law of Raoult and Wilson equation. The lower flash points for water+n-propionic acid system, the calculated values based on the Wilson equation were better accurate than those based on the law of Raoult and van Laar equation. In case of the flammable substances for the AITs(Autoignition Temperature), the experimental data for n-propanol (435℃), n-butanol (340℃), b-pentanol (285℃), n-hexanol (275℃), tert-amylalcohol (437℃), o-xylene (480℃), m-xylene (587℃), p-xylene (557℃), ethylbenzene (475℃), acetic acid (512℃), propionic acid (511℃) were measured from AIT apparatus(ASTM E659-78). The experimental data were compared with the results by using the past standard apparatus. And there were obtained relative equation of AIT and ignition delays time. In case of the flammable mixtures, those were measured AITs and ignition delays time for the twelve systems. The relative equation of AITs and ignition delay times were in a good agreement with non-linearity equations.
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