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ODS的品種和理化性能

 一、CFCs的品種和理化性能

  通常有用的CFCs主要是甲烷類和乙烷類。由于氯氟的不同取代,品種很多。主要有以下幾種 。

  

   圖1-4-1

  表1-4-1  幾種CFC的物理性能

物質代號 分子式 沸點/mm℃ 溶點/℃ 液體密度/(ml/g),(℃) 折光率nD,(℃) 臨界溫度/℃ 臨界壓力MPa 臨界容積/(L/mol) 熱容/J(kg·K)](液體,25℃) 蒸發潛熱/(kJ/kg) 表面張力/(mN/m),(25℃)
CFC-11 CCl3F 23.82 -111 1.47625 1.37425 198 4.41 0.247 0.87 180.3 18
CFC-12 CCl3F2 -29.79 -158 1.31125 1.28725 112 4.41 0.217 0.971 165.1 9
CFC-13 CClF3 -81.4 -181 1.298-30 1.199-73 28.9 3.87 0.181 1.033 148.4 14
CFC-111 CCl3-CCl2F 137 100 1.74025         (-30℃)   ((-73℃)
CFC-112 CCl2F-CCl2F 92.8 26 1.6343 1.41324 278 3.44 0.37   155 23(30℃)
CFC-112a CCl3-ClF2 91.5 40.6 1.6492              
CFC-113 CCl2F-CClF2 47.57 -35 1.56525 1.35425 214.1 3.14 0.325 0.412 146.7 17.3
CFC-113a CCl3-CF3 45.8 14.2 1.5792 1.3612            
CFC-114 CClF2-CClF2 3.77 -94 1.45625 1.28825 145.7 3.26 0.293 1.016 136 12
CFC114a CCl2F-CF3 3.6 -94 1.45525 1.309 145.6 3.29        
CFC-115 CClF2-CF3 -39.1 -106 1.29125 1.21425 80 3.12 0.259 1.192 126 5

    氯氟烴Z(CFC):三氯一氟甲烷CCl3(CFC—11),二氯二氟甲烷CCl2F2(CFC—12),一 氯三氟甲烷CClF3(CFC—13),四氯二氟乙烷CCl2F-CCl2F(CFC—122),三氯二氟乙烷CCl2F-CClF2(CFC—113),二氯四氟乙烷CClF2-CClF2(CFC—114),一氯五氟乙烷CC lF2-CF3(CFC—115),含氫氯氟烴(HCFC),二氯一氟甲烷CHCl2F(HCFC—21),一氯二氟甲烷CHClF2(HCFC—22)。

  由于氯、氟原子的引入,CFCs的性質與相同碳原子數的碳氫化合物不同,特別是由 于氟原子的引入使這類化合物具有特定的性質。其物理性能見表1-4-1。它們的性質隨著碳 、氯、氟原子的數目不同而改變,其變化規律見圖1-4-1表示。

  由全氟、全氯、全氫取代的烷烴作為三個頂端組成了三角形,各個不同取代的氯氟烴都在三 角形內,三角形底邊是全鹵代烷烴,左右兩邊分別為氯代烷烴和氟代烷烴。

  這些化合物的性質隨著含氯含氟量的不同而不同。

  (1)沸點:隨氯原子數的增加,其臨界溫度和沸點上升;隨氟原子數的增加,臨界溫度和沸 點下降。具體數據如表1-4-2所示。

  表1-4-2  主要CFC的沸點

化合物 沸點
CFC11 23.82℃
CFC12 -29.79
CFC13 -81.4
CFC112 92.8
CFC113 47.57
CFC114 3.77
CFC115 -39.1
HCFC22 -40.75
HCFC123 28.2
HCFC124 -10.2
HCFC141b 32
HCFC142b -9.8

  (2)可燃性:可燃性主要與分中含氫量有關。含氫量高的HCFC,其可燃性也大。CFCs是不含氫的。它們都是不可燃的。

  (3)穩定性:一般CFCs都具有良好的熱穩定性和化學穩定性。CFCs的熱穩定性極不尋常,如C FC—12在石英管中于500℃仍不分解,CFC—11在450℃下才開始分解。CFCs還具有良好的化 學穩定性。CFC—12在低于200℃時,不會與金屬反應。但在特定性況下,如與熔融狀態的堿 金屬鈉、鉀等接觸會有劇烈的反應。此外,當鋅、鎂、鋁等金屬在極性溶劑中會促使乙烷類 CFCs分解。而含HCFC穩定性較差,如HCFC—22在290℃就開始分解。

  大部分的CFC對水解是穩定的。氯原子越小,穩定性越高。CFC—12的水解穩定性高于CFC—1 1和HCFC—22。但在特殊情況下,如有一定溫度和金屬等存在,水解量會有所增加。

  (4)毒性:CFC的毒性與分子中氯原子的數量有關。一般氯原子數越小,毒性越小。全氟烷烴 基上是無毒的,見表1-4-3。

  表1-4-3  主要CFC空氣中最大容許體積分數

   

CFC化合物 最大容許體積分數(10-6)
CFC11 1 000
CFC12 1 000
HCFC22 1 000
CEC113 1 000
CEC114 1 000
四氯化碳 5

  二、哈龍的品種和理化性能

  哈龍滅火劑主要有1301、1211、2402三種,其主要物理性能見表1-4-4。

  表1-4-4  三種常用的哈龍滅火劑的物理性能

項目 基  準 單  位 1301 1211 2402
分子式     CF3Br CF2ClBr CF+2BrCF+2Br
沸點 1大氣壓 -57.8 -3.4 47.3
冰點   -168 -160.5 -110.5
臨界溫度   67 153.8 214.5
臨界壓力 絕對大氣壓   39.6 41 34.4
液體密度 20℃ g/ml 1.57 1.83 2.18
氣體密度 常溫、常壓 g/L 6.29 7.14 11.6
蒸氣壓 20℃ 103Pa 14.32 2.36 0.38
絕對大氣壓
汽化潛熱 沸點時 J/g 117 134 105
臨界容積   m2/kg 0.00134 0.00141 329(cm2/mol)
臨界密度   kg/m3 745 713 795
飽和蒸汽密度 20℃ kg/m3 115.6 17.4 94.1(47℃)
過熱蒸汽比容 1.013105Pa,20℃ m3/kg 0.159 0.145 -
ALCO接近致死濃度(白鼠暴露15min) 滅火劑本體 體積分數(10-6) 832 000 324 000 126 000
mg/L 5 075 2 200 1 340
滅火劑分解產物 體積分數(10-6) 14 000 7 650 1 600
mg/L 86 52 17
毒性分級 6級為最小毒性級   6 5A 5B
熱穩定性 開始熱分解溫度 550 500 400

  哈龍的滅火原理與一般常用滅火劑降溫、隔絕氧氣的機理有根本的不同。哈龍滅火劑在火焰的高熱中分解產生活性游離基Br·參與了物質在燃料過程中的化學反應,使鏈反應中斷,從而達到滅火的效果。

  含溴的鹵代烴在高溫下不穩定,但卻使它具有特殊的滅火效果。這類滅火器理化性能和滅火 效果隨本身所含的鹵素原子的種類、數量不同而不同。其理化性能和滅火能力變化的規律見 表1-4-5。

  表1-4-5  不同含溴氯氟烴的性質

  

性質 鹵素取代基
氟原子增多 氯原子增多 溴原子增多
化合物的穩定性 提高    
毒性 降低 提高 提高
沸點 降低 提高 提高
熱穩定性 提高 降低 降低
滅火效果   提高 提高
相對滅火能力   F  Cl  Br  I  
    1  2  10  16  

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