Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6550:1999 Khí và hỗn hợp khí - Xác định tính cháy và khả năng oxy hoá

• Số hiệu: TCVN6550:1999
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 1999

Khí	N2	CO2	He	Ar	Ne	Kr	Xe	SO2	SF6	CF4	C3F6
KI	1	1,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5`	1,5	1,5	1,5	1,5
Chú thích 1 Các số liệu này căn cứ trên thực tế đối với các khí công nghiệp. 2 Các kết quả này đúng ra chỉ là các ước tính chủ quan, để khẳng định là chúng nằm trong giới hạn an toàn, nhất là trong bối cảnh có rất ít các số liệu được công bố trong các tài liệu. Các số liệu này sẽ được cập nhật sau này, khi có nhiều số liệu có ý nghĩa hơn. 3 Đối với các khí không cháy và không oxi hóa khác có 3 hoặc hơn 3 nguyên tử trong công thức hóa học của chúng, có thể dùng hệ số tương đương Ki = 1,5.

a) Ví dụ 1

b) Ví dụ 2

Hình 1 - Thiết bị để xác định giới hạn bắt lửa của chất khí ở áp suất khí quyển và ở nhiệt độ môi trường

Bảng 2 - Hàm lượng khí cháy lớn nhất T_ci để hỗn hợp với nitơ tạo ra hỗn hợp không cháy trong không khí

Khí

T_ci ^1)

^%

...

...

...

5,7

Oxit cacbon

20

Metan

14,3

Etan

7,6

Etylen

6

...

...

...

5,7

Propan

6

Propen

6,5

Buten

5,5

Isobuten

6

...

...

...

4,5

Axetylen

4

2,2 - Dimetylpropan (neopentan, Tetrametylmetan)

4

n-Pentan và Isopentan

4

n-Hecxan

3,5

...

...

...

2

n-Octan

1,8

Isooctan (2,2,4-trimetylpentan)

1,8

n-Nonan

1,5

n-Đêcan

1,1

...

...

...

1

Xyclopropan

6,8

Cyclohecxan

2,5

Benzen

4,2

Toluen

2,1

...

...

...

11

Etanol

5,8

Axêtôn

4,5

Điêtyl ete

3,4

Đimetyl ete

3,7

...

...

...

2,4

Metylamin

6,8

Metyl format

7

Metyl axêtat

4,3

Etyl format

3,9

...

...

...

4,3

Metyl etyl keton

2

Hyđro sulfua

5,2

Cacbon disulfua

1,5

Flometan

3,7

...

...

...

6,8

Vinyl florua

6,8

1-Clo-1,1-đifloetylen (R142b)

5,5

Vinyl florua

3,2

Halocacbon R143a

5,6

...

...

...

4,6

Halocacbon R152a

1

Cloetan

4,3

Propađien

2,1

Vinyl metyl ete

2,7

...

...

...

2

Metyl 3-buten

1,8

Floetan

4,3

Vinyl clorua

4,5

Xyanogen

7

...

...

...

5,6

Diboran

1

Hydro Xyanua

6,7

Cacbonyl sulfua

14

Niken cacbonyl

1,1

...

...

...

1,2

Monoetylamin

4,8

Trimetylamin

2,5

Dimetylamin

3,5

Metylen clorua

10

...

...

...

4,7

Halocacbon R1113

10

Tetrafloetylen

13,7

Brommetan

16

Etyl metyl ete

2,5

...

...

...

2,2

Trifloetylen

13,1

Hydro selenua

1

Metyl silan

1,4

Silan

1

...

...

...

1

Diclosilan

4,5

German

1

Etylen oxit

3,1

Propylen oxit

2,0

...

...

...

1,8

Metylacetylen

1,4

1) Khi không thể tìm được T_ci, thì đưa ra một ước tính thận trọng.

VÍ DỤ 1

Xét hỗn hợp chứa 7% H₂ + 93 % CO₂

Dùng giá trị K_i thích hợp tra từ bảng 1, hỗn hợp này tương đương với

7 (H₂) + 1,5 x 93 (N₂)

tức là

...

...

...

hoặc, đưa tổng của các thành phần mol về 1

4,78 % H₂ + 95,22 % N₂

Từ bảng 2 có thể thấy là T_ci của H₂ là 5,7

Do tỷ số 4,78/5,7 (=0.839) nhỏ hơn 1, hỗn hợp không cháy trong không khí.

VÍ DỤ 2

Xét hỗn hợp chứa 2 % H₂ + 8% CH₄ + 25 % Ar + 65% He

Hỗn hợp tương đương với

2 (H₂) + 8 (CH₄) + (0,5 x 2,5 + 0,5 x 65) N₂

tức là

...

...

...

Tổng

= 0,64 + 1,02 = 1,66

là lớn hơn 1 nên hỗn hợp là hỗn hợp cháy trong không khí.

4.6.2. Hỗn hợp chứa một hoặc nhiều khí cháy và một hoặc nhiều khí ôxi hóa cộng với một hoặc nhiều khí trơ

Cảnh báo - Hỗn hợp chứa các khí cháy và ôxi hóa ở nồng độ cháy lửa chỉ có thể được pha chế dưới điều kiện khống chế chặt chẽ, thông thường ở áp suất thấp. Giới hạn cháy dưới có thể thay đổi rõ rệt theo áp suất và nhiệt độ. Tuy nhiên, tiêu chuẩn này không thể đưa ra bất cứ thông tin nào về cách thức pha trộn các hỗn hợp như vậy. Trong trường hợp đó, cần một sự phân tích nghiêm túc có dùng đến các dữ liệu khác.

4.6.2.1. Việc tính toán đối với hỗn hợp khí ôxi hóa (xem 5.3) cho biết hỗn hợp có ôxi hóa mạnh hơn không khí hay không.

4.6.2.2. Nếu hỗn hợp ôxi hóa kém hơn không khí thì tính toán như trên đây, xem hỗn hợp thu được bằng cách loại bỏ các chất ôxi hóa có cháy trong không khí hay không. Nếu có, hỗn hợp ban đầu được coi là cháy trong không khí.

Ngược lại, phải thực hiện thí nghiệm đo kiểm tra xem hỗn hợp có cháy trong không khí hay không.

Tuy nhiên, một hỗn hợp có thể được coi là không cháy mà không cần phải tiến hành thí nghiệm đo nếu một trong các điều kiện sau đây thỏa mãn;

...

...

...

Hỗn hợp thu được bằng cách loại bỏ các chất ôxi hóa không cháy trong không khí, và hỗn hợp ban đầu chứa dưới 5% ôxi tương đương (tính toán theo 5.3)

b) Điều kiện 2

Tổng của hàm lượng các chất cháy trong hỗn hợp ban đầu dưới 90 % của giới hạn khả năng cháy dưới trong không khí của hỗn hợp cháy. Điều đó xảy ra khi điều kiện sau đây thỏa mãn:

 x 100 < 1

trong đó

A_i là phân tử lượng mol của chất khí cháy thứ i;

L_i là giới hạn cháy dưới trong không khí của chất khí cháy thứ i.

VÍ DỤ 3

Xét hỗn hợp bao gồm 2 % H₂ + 1 % CH₄ + 13 % O₂ + 84 % N₂

...

...

...

2,3 % H₂ + 1,15 % CH₄ + 96,55 N₂

Do tổng

 = 0,48

nhỏ hơn 1 nên hỗn hợp thu được bằng cách loại bỏ thành phần ôxi hóa không cháy trong không khí.

2) Hỗn hợp chứa hơn 5 % ôxi tương đương. Điều kiện số 1 do đó đã thỏa mãn.

3) Tính toán kiểm tra điều kiện 2

= 0,78

cho thấy hỗn hợp khí cháy trong không khí.

VÍ DỤ 4

...

...

...

1) Hỗn hợp thu được bằng cách loại bỏ chất ôxi hóa tương đương với

1 (H₂) + 4 (CH₄) + (84 x 0,5)N₂

Do tổng

 = 0,374 + 0,595 = 0,969

nhỏ hơn 1 nên hỗn hợp thu được bằng cách loại bỏ chất ôxi hóa không cháy trong không khí.

2) Hỗn hợp chứa hơn 5 % ôxi tương đương. Điều kiện 1 do đã được thỏa mãn.

3) Tính toán kiểm tra điều kiện 2

= 0,2777 + 0,8888 = 1,167

cho thấy hỗn hợp có thể coi là cháy trong không khí.

...

...

...

5. Khả năng oxi hóa của các khí trong hỗn hợp khí

5.1. Quy định chung

Các khí và hỗn hợp khí có khả năng oxi hóa cao được nhận biết theo TCVN : 1999 (ISO 5145:1990), phụ lục A - loại I - nhóm 4. Các chất khí và hỗn hợp khí đó hỗ trợ cho quá trình cháy mạnh hơn không khí. Các điều dưới đây sẽ giới thiệu phương pháp thử và tính toán để xác định xem chất khí hay hỗn hợp khí có phải là các chất ôxi hóa mạnh hay không.

5.2. Phương pháp thử

5.2.1. Qui định chung

Phương pháp thử được qui định dựa trên phương pháp mô tả trong ISO 4589.

Mục đích của ISO 4589 là

- Cung cấp một phương pháp để xác định khả năng cháy của chất dẻo bằng cách đo hàm lượng ôxi tối thiểu cần thiết trong một hỗn hợp ôxi-nitơ giúp cho sự cháy có ngọn lửa

- Tìm hàm lượng ôxi tối thiểu trong một hỗn hợp ôxi-nitơ để có thể giúp cho sự cháy có ngọn lửa của vật liệu thử, có dùng các quy trình thử truyền thống, được biểu diễn bằng phần trăm, được gọi là "chỉ số" ôxi (Ol).

...

...

...

Dùng thiết bị mô tả trong ISO 4589, chọn các mẫu thử chất chất dẻo hoặc vật liệu thích hợp bất kỳ với chỉ số ôxi bằng 21 %.

5.3.2. Quy trình

Sử dụng cùng một trang bị, thực hiện phép thử để xem quá trình cháy mẫu thử có được giúp hay không (phù hợp với các qui trình và tiêu chuẩn của ISO 4589) bởi chất khí hoặc hỗn hợp khí mà ta cần xác định khả năng cháy.

Nếu quá trình cháy có được hỗ trợ, chất khí hoặc hỗn hợp khí được coi là "ôxi hóa cao".

5.2.4. Khả năng ứng dụng

Khi áp dụng phép thử này cho các chất khí tinh khiết, ôxi và nitơ ôxit cho thấy ôxi hóa mạnh hơn không khí. Điều đó cũng đúng cho nhóm khí 12. Tuy nhiên, nhóm khí 12 không được đưa ra xét ở đây vì đã có điều quy định cho các khí này trong TCVN 6551 : 1999 (ISO 5145).

5.3. Phương pháp tính toán

Phương pháp này chỉ áp dụng được cho loại hỗn hợp khí đặc biệt với lượng nhỏ ở trong bình. Hiệu ứng cân bằng các khí không được xét đến.

Các chất ôxi hóa mạnh O₂ và N₂O được dùng, nồng độ tương ứng của chúng là x_i trong hỗn hợp được biểu diễn bằng phần trăm thể tích.

...

...

...

≥ 21

trong đó C_i là hệ số ôxi tương đương (đặc trưng cho mỗi chất khí), thì hỗn hợp khí được coi là ôxi hóa bằng hoặc mạnh hơn không khí.

Theo định nghĩa, C_i = 1 đối với ôxi. Trong trường hợp nitơ ôxit, C_i = 0,6.

Chú thích 5 khi cần, các hệ số C_i, cho các loại khí ôxi hóa khác có thể được tính theo công thức

C_i =

trong đó x_i là hàm lượng tối thiểu, biểu diễn bằng phần trăm thể tích, của khí cháy đang nghiên cứu trong hỗn hợp với nitơ, hỗ trợ cho quá trình cháy của mẫu thử bằng chất dẻo có chỉ số ôxi giới hạn bằng 21 % (theo ISO 4589)

VÍ DỤ 1

Xét hỗn hợp khí chứa 9 % O₂ + 16 % N₂O + 75 % N₂

Từ đó ta có

...

...

...

Vì vậy hỗn hợp này ôxi hóa kém hơn không khí.

VÍ DỤ 2

Xét hỗn hợp khí chứa 10 % O₂ + 50 % N₂O + 20 % N₂ + 20 % Ar.

Từ đó ta có

= 10 + (0,6 x 50) = 40, > 21

Do đó hỗn hợp oxi hóa mạnh hơn không khí (oxi hóa cao).

Phụ lục A

(quy định)

...

...

...

Bảng A.1 - Nhóm 6: Khí cháy không độc

Khí

Mã FTSC ^1)

Tên đồng nghĩa

L_i

%

Allen

2100

Propadien

...

...

...

Bromtrifloetylen

2100

R113B1

^2)

Butan

2100;2120

1,8

1-Buten

...

...

...

Butylen

1,6

2-Buten

2100

Butylen

1,7

Cloflometan

2100

R31

...

...

...

1-Clo-1, 1-difloetan

2100

R142b

4,4

Doteri

2150;2160

4,9

1,1-Difloetan

...

...

...

Etylidin florua

R152a

3,7

1,1-Difloetylen

2110

Vinyliden florua

R1132a

5,5

Dimetyl ete

...

...

...

Metyl ete

3,4

2,2-Dimetylpropan

2100

Neopentan; Tetrametylmetan

1,4

Etan

2100

R170

...

...

...

Etyletylen

2100

1-Butyn

^2)

Etyl clorua (chất lỏng dễ cháy)

2100

Cloetan

R160

3,8

...

...

...

2150;2160

Eten

2,7

Etyl ete

2100

R1150

1,9

Hydro

2150;2160

...

...

...

4,0

Isobutan

2100

Trimetylmetan

R601

1,8

Isobutylen

2100

Isobuten;2-Metylpropen

...

...

...

Metan

2150;2160

R50

5,0

Metyletylen

2100

Alxylen;Propylen

1,7

Metyl-3-buten

...

...

...

Isometylen;Isopropyetylen

1,3

Ete metyl etyl

2100

Etyl metyl ete

2

Metyl florua

2110

Flometan

...

...

...

^2)

Khí thiên nhiên

2150;2160

»5% tùy nồng độ

Propan

2100;2120

R290

2,1

...

...

...

2100

Propen

R1270

2,4

1,1,1-Trifloetan

2100

R143a

4,5

1) Xem TCVN 6551 : 1999 (ISO 5145)

...

...

...

Bảng A.2 - Nhóm 7: Khí cháy, độc và ăn mòn

Khí

Mã FTSC ^1)

Tên đồng nghĩa

L_i

%

Amoniac

0202

R717

...

...

...

Dimetylamin

2202

2,8

Monoetylamin

2202

Etylamin

R631

3,5

...

...

...

2202

Metylamin

R630

4,2

Trimetylamin

2202

2

1) Xem TCVN 6551 : 1999 (ISO 5145)

...

...

...

Khí

Mã FTSC ^1)

Tên đồng nghĩa

L_i

%

Arsin

2300

4,5

...

...

...

2250;2260

12,5

Cacbonyl sulfua

2301

Cacbon oxysulfua

1,3

Clometan

2200

...

...

...

R40

10,7

Khí than đá

Khí hỗn hợp

^2)

Xyanogen

2300

...

...

...

Xyclopropan

2200

Trimetylen

2,4

Dơteri selenua

2301

^2)

Dơteri sulfua

...

...

...

^2)

Diclosilan

2203

^2)

Dimetylsilan

2300

...

...

...

Floetan

2300

^2)

German

2300

^2)

Heptaflobutyronitril

...

...

...

^2)

Hexafloxyclobuten

2300

^2)

Hydro selenua

2301

...

...

...

Hydro sulfua

2301

4

Metyl mercaptane

2201

Metanethiol

3,8

Metylsilan

...

...

...

^2)

Nickel cacbonyl

2300

Nickel tetracacbonyl

0,9

Pentaflopropionitrua

2300

...

...

...

Chì tetraetyl

2300

^2)

Chì tetrametyl

2300

1,8

Trifloaxetonitril

...

...

...

^2)

Trifloetylen

2200

10,5

Trietylsilan

2300

...

...

...

1) Xem TCVN 6551 : 1999 (ISO 5145)

2) Không biết

Bảng A.4 - Nhóm 9: Các kí tự cháy

Khí

Mã FTSC ^1)

Tên đồng nghĩa

L_i

%

Kẽm dietyl

...

...

...

^2)

Pentaboran

3300

^2)

Photphin

3310

...

...

...

Silan

3150;3160

Silicon tetrahydrit

^2)

Nhôm trietyl

3300

^2)

Trietylboran

...

...

...

^2)

Trimetyl antimon

3300

^2)

1) Xem TCVN 6551 : 1999 (ISO 5145)

2) Không biết

Bảng A.5 - Nhóm 13: Các khí cháy tham gia phản ứng phân hủy hoặc polyme hóa

...

...

...

Mã FTSC ^1)

Tên đồng nghĩa

L_i

%

1,3-Butadien (bị cấm)

5100

1,3

Clotrifloetylen

...

...

...

R1113

4,6

Diboran

5350;5360

0,8

Etylen oxit

5200

Oxiran

...

...

...

Hydro xyanua

5301

Axit hydrocyamic (khan)

5,6

Propylene oxit

5200

Metyl oxiran

2,8

Antimon hydrua

...

...

...

Antimon hydrit

^2)

Vinyl bromua (bị cấm)

5200

Brometylen

5,5

Vinyl clorua (bị cấm)

5200

Cloetylen

...

...

...

3,6

Vinyl florua (bị cấm)

5100

Floetylen

R 1140

2,9

1) Xem TCVN 6551 : 1999 (ISO 5145)

2) Không biết

Bảng A.6 - Nhóm 14

...

...

...

Mã FTSC ^1)

Tên đồng nghĩa

L_i

%

Axetylen

5130

2,4

1) Xem TCVN 6551 : 1999 (ISO 5145)

...

...

...