[發明專利]油類火災含氟滅火劑和液烴抑蒸劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710482947.4
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107349870B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 張愛東;吳文海;段江;林欣;魏婷;涂海洋
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: C07D295/092
• 分類號: C07D295/092;C07D295/24;B01F17/32;A62D1/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭勁松

本發明公開了油類火災含氟滅火劑和液烴抑蒸劑及其制備方法與應用，具體涉及一類全氟烷基磺酰氧基芐基氮雜環型表面活性劑及其油類火災含氟滅火劑和液烴抑蒸劑的制備方法與應用。本發明以短全氟烷基磺酰氟為含氟前體材料，與對羥基苯甲醛進行磺酸酯化，與哌啶或嗎啉發生還原胺化，與鹵化氫、鹵代烴和雙氧水進行酸化、季銨化和氧化，得到全氟烷基磺酰氧基芐基氮雜環表面活性劑。本發明的表面活性劑不含全氟辛基類基團，表面活性高，臨界膠束濃度低，將其復配得到的水成膜泡沫滅火劑水成膜鋪展速度快，滅火、抗燒性能優異；將其復配得到的液烴抑蒸劑鋪展速度快，能夠形成具有一定強度的水膜，并且具有較強的吸濕性，能夠長時間的抑制液烴的揮發。

技術領域

本發明涉及油類火災含氟滅火劑和抑蒸劑應用領域，具體涉及一類全氟烷基磺酰氧基芐基氮雜環型表面活性劑及其油類火災含氟滅火劑和液烴抑蒸劑的制備方法與應用。

背景技術

油類物質多為閃點較低的易燃易爆液體，發生火災時具有如下特點：(1)爆炸危險性大，油類物質遇熱大量蒸發，蒸汽與空氣混合達到一定比例時遇到明火即發生爆炸，在沖擊波或高溫高壓作用下，繼而發生設備、容器物理性爆炸。(2)火焰溫度高、輻射熱強，油氣井噴發生火災時，火焰中心溫度可達1800～2100℃，火焰高度越大，輻射熱越強；壓力、產量越大，火場溫度越高；油罐發生火災，火焰中心溫度可達1050～1400℃，罐壁溫度可達1000℃以上。強熱輻射易引起相鄰油罐及其它可燃物燃燒，嚴重影響滅火戰斗行動。(3)易形成大面積火災，油類火災蔓延速度快，油氣四處流淌擴散，極易造成大面積火災。(4)具有復燃性、復爆性，油類火災在滅火后未切斷可燃氣體、易燃可燃液體的氣源和液源的情況下，遇到火源或高溫將產生復燃、復爆，對于滅火后的油罐、輸油管道，由于壁溫過高，如不繼續冷卻，會重新引起油品的燃燒。(5)產生沸溢、噴濺現象，油類火災發生時，由于液面燃燒過程中釋放大量的熱輻射，上部油品溫度升高，油品內自由水(或乳化水)粒開始下降，輻射對油品不斷加熱，熱波不斷向液面下傳遞，油品溫度會迅速升溫上升至250～3600℃，并形成一較薄的高溫層，隨著不斷燃燒，該層逐漸下移增厚，一般油罐起火30分鐘后，油罐上部油品會出現這樣的高溫層，水粒變成蒸汽泡，這種表面包含有油品的氣泡，擴大為原來水體積的千倍以上，油泡浮到液面，造成沸溢，在油罐四周地面擴散，致使火災擴大。總的來說，油類火災一旦發生，普通滅火劑難以撲滅，危險性極大，將帶來嚴重的經濟損失以及人員傷亡。研發油類火災滅火劑，提升滅火速度和抗燒等性能，對于防止油類火災造成重大災害具有重要意義。

對于油類火災，目前主要使用氟蛋白泡沫滅火劑和水成膜泡沫滅火劑等進行撲救。氟蛋白泡沫滅火劑具有較好的滅火效果，低廉的價格，但其主要基料動物蛋白的水解產物中含硫化合物被水解生成無機硫化合物和含硫殘基，導致氟蛋白型泡沫滅火劑存儲一段時間后容易產生難聞的“惡臭”味。此外，氟蛋白泡沫滅火劑還普遍存在著生產工藝污染大、產品質量不穩定和存儲期較短等問題，制約著蛋白型泡沫滅火劑的應用。水成膜泡沫滅火劑是以含氟表面活性劑為主要活性成分，具有形成水成膜和產生泡沫滅火的雙重作用，對于油類火災滅火性能突出，市場占比不斷增加，是目前性能最好的油類火災滅火劑。在發達國家油類滅火劑市場所占份額從上世紀七十年代的7.8％已上升到現在的71.3％。我國該滅火劑的生產還處于起步階段，所占油類滅火劑的市場份額不足6％，發展空間巨大。

另外，油類火災發生主要原因之一是油庫區油類揮發和局部高濃度油類蒸汽的存在，抑制油類揮發對于預防油類火災具有重要作用。油類液烴在運輸、儲存和使用過程中的大量揮發，不僅造成資源浪費、環境污染，而且有造成火災的危險，使人們的生命財產收到嚴重的威脅。為了能夠抑制液烴的蒸發，世界上許多發達國家和我國的有關單位均在研制液烴蒸發的抑制劑。到目前為止，尚未有成熟的液烴抑蒸劑在市場上銷售。我國石油化工企業每年在生產過程中因液烴泄露而產生的安全事故比較多，給國家和人民生命財產造成的損失非常巨大。辜學勤等于2006年申請了液烴抑蒸劑發明專利(公開號：CN1858108)，主要以全氟辛酸銨、全氟羧酸鈉、全氟烷基磺酸鉀等含氟表面活性劑為主要活性成分，復配得到液烴抑蒸劑，該專利并沒有抑制液烴蒸發效果的報道。因此開發一種應用范圍廣、抑制蒸發效果顯著的液烴抑蒸劑，具有重要意義。