MONITORING AND EXPERTISE IN SAFETY SYSTEM MONITORING AND EXPERTISE IN SAFETY SYSTEM НАДЗОРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И СУДЕБНАЯ ЭКСПЕРТИЗА В СИСТЕМЕ БЕЗОПАСНОСТИ 2304-0130 84304 10.61260/2304-0130-2024-2-19-25 Проблемы и перспективы предупреждения и тушения пожаров PROBLEMS AND PROSPECTS OF FIRE PREVENTION AND EXTINGUISHING Проблемы и перспективы предупреждения и тушения пожаров IMPACT OF CYCLIC HYDROCARBONS’ STRUCTURE ON AUTO-IGNITION TEMPERATURE ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА ТЕМПЕРАТУРУ САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ https://orcid.org/0000-0001-9535-217X Свидзинская Галина Борисовна Svidzinskaya Galina B. svidzinskaya_gb@igps.ru

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia Saint-Petersburg Russian Federation 21 06 2024 21 06 2024 2024 2 19 25 12 04 2024 12 05 2024 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/84304/view

Проведен анализ влияния строения циклоалканов и ароматических углеводородов на температуру их самовоспламенения с использованием существующих в литературе экспериментальных данных. На базе современных исследований по кинетике самовоспламенения циклических неароматических углеводородов и аренов показана взаимосвязь структуры соединения, прочности связей в молекуле и особенностей радикальных механизмов процессов окисления с температурой самовоспламенения. Отмечено, что самую высокую температуру самовоспламенения, как правило, имеют незамещенные циклы. Повышению показателя у соединений с заместителями способствует увеличение в составе радикалов метильных групп и двойных связей, способных к сопряжению с бензольным кольцом. Заместители, расположенные в орто-положении, как и удлинение цепи алкильных радикалов, присоединенных к кольцу, снижают температуру самовоспламенения. Полиядерные ароматические структуры имеют более низкую температуру самовоспламенения, чем аналогичные по строению производные бензола.

Using experimental data available in the literature the impact of the molecular structures of cycloalkanes and aromatic hydrocarbons on the auto-ignition temperature is analyzed. Based on contemporary studies of auto-ignition kinetic processes of cyclic nonaromatic and aromatic hydrocarbons, the connection between chemical structure, bond strength in the molecule and features of radical mechanisms of oxidation processes with the auto-ignition temperature is shown. It is noted that unsubstituted cycles usually have the highest auto-ignition temperature. The increase in the structure of substituents the number of methyl groups and double bonds capable to conjugate with benzene ring contributes to an index increase. Alkyl side chains located in the ortho-position, as well as the elongation of the chain of alkyl radicals attached to the ring, reduce the auto-ignition temperature. Polycyclic aromatic structures have a lower auto-ignition temperature than structurally similar benzene derivatives.

 циклоалканы ароматические углеводороды температура самовоспламенения пожарная опасность cycloalkanes aromatic hydrocarbons auto-ignition temperature fire hazard

ГОСТ 12.1.044–89*. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. Доступ из информ.-правового портала «Гарант». GOST 12.1.044–89*. Occupational safety standards system. Fire and explosion hazard of substances and materials. Nomenclature of indices and methods of their determination. Access from the information and legal portal «Garant». Алексеев С.Г., Алексеев К.С., Барбин Н.М. Методы прогнозирования основных показателей пожаровзрывоопасности органических соединений // Техносферная безопасность. 2015. № 2 (7). С. 4–14. Alexeev S.G., Alexeev K.S., Barbin N.M. Methods of forecasting major indices fire and explosive hazards of organic compounds // Technosphere safety. 2015. № 2 (7). P. 4–14. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: справ. в 2-х ч. М.: Асс. «Пожнаука», 2004. Korolchenko A.Ya., Korolchenko D.A. Fire and explosion hazard of substances and materials and methods of their extinguishment: Vol. 1. M.: Ass. «Pozhnauka», 2004. Анализ и прогнозирование пожароопасных свойств индивидуальных алканов / И.А. Агафонов [и др.] // Пожаровзрывобезопасность. 2009. Т. 18. № 2. С. 16–19. Analysis and prediction of the fire-hazardous properties of individual alkanes / I.A. Agafonov [et al.] // Pozharovzryvobezopasnost'. 2009. Vol. 18. № 2. P. 16–19. Сhen C.-C., Liaw H.-H., Kuo Y.-Y. Prediction of autoignition temperatures of organic compounds by the structural group contribution approach // J. Hazard. Mater. 2009. Vol. 162. № 2-3. P. 746–762. Shen C.-C., Liaw H.-H., Kuo Y.-Y. Prediction of autoignition temperatures of organic compounds by the structural group contribution approach // J. Hazard. Mater. 2009. Vol. 162. № 2-3. P. 746–762. Keshavarz M.H., Gharagheizi F., Ghanbarzadeh M. A simple correlation for prediction of autoignition temperature of various classes of hydrocarbons // J. Iran. Chem. Soc. 2013. Vol. 10. № 3. P. 545–557. Keshavarz M.H., Gharagheizi F., Ghanbarzadeh M. A simple correlation for prediction of autoignition temperature of various classes of hydrocarbons // J. Iran. Chem. Soc. 2013. Vol. 10. № 3. P. 545–557. Gharagheizi F. An accurate model for prediction of autoignition temperature of pure compounds // J. Hazard. Mater. 2011. Vol. 189. № 1-2. P. 211–221. Gharagheizi F. An accurate model for prediction of autoignition temperature of pure compounds // J. Hazard. Mater. 2011. Vol. 189. № 1-2. P. 211–221. Jingjie S., Liping C., Wanghua C. Prediction on the auto-ignition temperature using substructural molecular fragments // Procedia Eng. 2014. Vol. 84. P. 879–886. Jingjie S., Liping C., Wanghua C. Prediction on the auto-ignition temperature using substructural molecular fragments // Procedia Eng. 2014. Vol. 84. P. 879–886. Predicting the auto-ignition temperatures of organic compounds from molecular structure using support vector machine / Y. Pan [et al.] // J. Hazard. Mater. 2009. Vol. 164. № 2-3. P. 1242– 1249. Predicting the auto-ignition temperatures of organic compounds from molecular structure using support vector machine / Y. Pan [et al.] // J. Hazard. Mater. 2009. Vol. 164. № 2-3. P. 1242– 1249. Autoignition temperature: comprehensive data analysis and predictive models / I.I. Baskin [et al.] // SAR and QSAR in Environmental Research. 2020. № 31 (8). Р. 597–613. Autoignition temperature: comprehensive data analysis and predictive models / I.I. Baskin [et al.] // SAR and QSAR in Environmental Research. 2020. № 31 (8). R. 597–613. Связь показателей пожарной опасности с химическим строением. XII. Алкилбензолы и диалкилбензолы / С.Г. Алексеев [и др.] // Пожаровзрывобезопасность. 2014. Т. 23. № 6. С. 38–46. Correlation of fire hazard characteristics with chemical structure. XII. Alkyl benzenes and dialkyl benzenes / S.G. Alekseev [et al.] // Pozharovzryvobezopasnost'. 2014. Vol. 23. № 6. P. 38–46. Свидзинская Г.Б., Иванова М.А. Влияние строения линейных углеводородов на температуру самовоспламенения // Надзорная деятельность и судебная экспертиза в системе безопасности. 2024. № 1. С. 34–42. Svidzinskaya G.B., Ivanova M.A. The impact of the structure of linear hydrocarbons on the auto-ignition temperature // Supervisory activities and forensic examination in the security system. 2024. № 1. P. 34–42. Данилин А.А., Вишняков В.В., Пурыгин П.П. Алициклические углеводороды: учеб. пособие. Самара: Изд-во «Самарский университет», 2014. 64 с. Danilin A.A., Vishnyakov V.V., Purygin P.P. Alicyclic hydrocarbons: a textbook. Samara: «Samara University», 2014. 64 p. Comparative study of experimental and modeling autoignition of cyclohexane, ethylcyclohexane and n-propylcyclohexane / Z. Tian [et al.] // Energy & fuels. 2014. Vol. 28. № 11. P. 7159–7167. Comparative study of experimental and modeling autoignition of cyclohexane, ethylcyclohexane and n-propylcyclohexane / Z. Tian [et al.] // Energy & fuels. 2014. Vol. 28. № 11. P. 7159–7167. Daley S.M., Berkowitz A.M., Oehlschlaeger M.A. A shock tube study of cyclopentane and cyclohexane ignition at elevated pressures // International Journal of Chemical Kinetics. 2008. Vol. 40. № 10. P. 624–634. Daley S.M., Berkowitz A.M., Oehlschlaeger M.A. A shock tube study of cyclopentane and cyclohexane ignition at elevated pressures // International Journal of Chemical Kinetics. 2008. Vol. 40. № 10. P. 624–634. Combustion chemistry of aromatic hydrocarbons / H. Jin [et al.] // Progress in Energy and Combustion Science. 2023. Vol. 96. P. 101076. Combustion chemistry of aromatic hydrocarbons / H. Jin [et al.] // Progress in Energy and Combustion Science. 2023. Vol. 96. P. 101076. Impact of fuel molecular structure on auto-ignition behavior – Design rules for future high performance gasolines / M.D. Boot [et al.] // Progress in Energy and Combustion Science. 2017. № 60. Р. 1–25. DOI: 10.1016/j.pecs.2016.12.001. Impact of fuel molecular structure on auto-ignition behavior – Design rules for future high performance gasolines / M.D. Boot [et al.] // Progress in Energy and Combustion Science. 2017. № 60. R. 1–25. DOI: 10.1016/j.pecs.2016.12.001. Shen H.P.S., Oehlschlaeger M.A. The autoignition of C8H10 aromatics at moderate temperatures and elevated pressures // Combustion and Flame. 2009. Vol. 156. № 5. P. 1053–1062. Shen H.P.S., Oehlschlaeger M.A. The autoignition of C8H10 aromatics at moderate temperatures and elevated pressures // Combustion and Flame. 2009. Vol. 156. № 5. P. 1053–1062. High pressure auto-ignition and oxidation mechanisms of o-xylene, o-ethyltoluene and n-butylbenzene between 600 and 900 K / A. Roubaud [et al.] // Combustion and flame. 2000. Vol. 123. № 4. P. 561–571. High pressure auto-ignition and oxidation mechanisms of o-xylene, o-ethyltoluene and n-butylbenzene between 600 and 900 K / A. Roubaud [et al.] // Combustion and flame. 2000. Vol. 123. № 4. P. 561–571. Kinetic modeling study of surrogate components for gasoline, jet and diesel fuels: C7–C11 methylated aromatics / G. Kukkadapu [et al.] // Proceedings of the Combustion Institute. 2019. Vol. 37. № 1. P. 521–529. Kinetic modeling study of surrogate components for gasoline, jet and diesel fuels: C7–C11 methylated aromatics / G. Kukkadapu [et al.] // Proceedings of the Combustion Institute. 2019. Vol. 37. № 1. P. 521–529.