本发明涉及灭火剂技术领域，尤其涉及一种石油化工类火灾专用灭火剂。
背景技术：
随着社会的发展及人类生活水平的不断提高，对石油产品的依赖程度也越来越高，近几十年随着石油的大量开采和石油化工产品的大力开发，为了战略布局，世界各国对石油的储备量也越来越大，储备库越来越多，单库储量、单罐容积也成倍的增加，一旦发生火灾，过火面积巨大，如果灭火剂的性能不能足够高，根本无法控制。石油成分及其复杂，含有大量的烃类物质，特别是低碳烃类，极易气化，易燃易爆，火灾蔓延速度快、危险等级极高，所以石油在储备和炼制过程中极易发生火灾，其火灾特点为燃烧值高、产生的燃量大、扩散速度快，含有的成分受热易分解挥发，挥发的气体一旦达到爆炸极限浓度就爆燃，对设备设施破坏力极强。
现在市面所使用的灭火剂主要以干粉灭火剂、蛋白(P)、氟蛋白(FP)灭火剂及水成膜泡沫灭火剂(AFFF)为主。干粉灭火剂对A类火灾灭火效果好，但对B类火灾灭火效果一般，而且抗复燃效果差，不适用于大面积的火灾场所，而且喷射时粉尘大，不但使用时会遮挡消防人员的视线，还会对人和生物造成危害；蛋白(P)和氟蛋白(FP)灭火剂不但灭火效果差，而且污染环境严重，使用时易产生有毒有害物质，对消防战士危害更大，同时保质期比较短，一般仅为2年左右，过期失效后需挖坑深埋处理，费用很高，对土壤水质也造成一定影响。水成膜泡沫灭火剂(AFFF)对小面积的液体类(B类火)火灾有很好的效果，一旦火灾面积过大，也就无能为力了，究其原因，是其泡沫稳定性差、抗复燃能力不够。水成膜泡沫灭火剂，其主要的成分是全氟辛基磺酸盐(PFOS)，具有疏水疏油的特点，而且表面张力极低，所以泡沫中析出的水溶液能在油水界面形成一层薄薄的水膜，起到抑制燃料物质的挥发和隔绝氧气的功能。但此层水膜极薄，强度小，一旦燃料温度增高，挥发出的燃料分子产生的压力过大，就会冲破这层水膜，使其失去效果。另一方面，表面张力降低，增加了泡沫的流动性同时，相应的也就降低了泡沫稳定性，泡沫含有的水分析出过快，泡沫破裂消失也就变快，使防复燃效果变差。因为泡沫液具有疏油性质，而且比重比燃油大，泡沫析出的液体瞬间沉到了燃料底部，无法对燃料产生降温作用。前几年国内发生的几起石油化工大火就是很好的证明了这点，前面大火刚刚被灭掉，过了不久马上又复燃了，造成前功尽弃。
在此背景下，传统灭火剂只能满足危险等级低的火灾，无法满足高危险等级、大面积的油类火灾，根据社会所需，针对石油化工类火灾，研发出专用新型高效环保灭火剂势在必行。
技术实现要素：
本发明提供了一种石油化工类火灾专用灭火剂，解决了现有技术中对于石油化工类火灾扑救效率低、速度慢、降温效果差、防复燃效果不佳等问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种石油化工类火灾专用灭火剂，按重量百分比包括如下组分：成膜剂2～10﹪；阻燃剂1～3﹪；发泡剂10～25﹪；乳化剂5～10﹪；渗透剂10～20﹪；助溶剂3～5﹪；泡沫稳定剂2～5﹪；PH调节剂0.3～2﹪；补充水至100％；所述灭火剂按照3％或6％的比例与水配制成灭火混合液，所述混合液的表面张力为18.6～19.1mN/m。
优选的，所述灭火剂按照3％或6％的比例与水配制成灭火混合液。
优选的，所述成膜剂为薄膜物质或水成膜物质或二者混合。
优选的，所述薄膜物质的成分包含带有直链β-1,3-葡聚糖的热凝胶或阿拉伯树脂；所述水成膜物质的成包含氟碳表面活性剂。
优选的，所述乳化剂选自三乙醇胺油酸脂、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯。
优选的，所述渗透剂选自十二烷基二甲基甜菜碱、渗透剂OEP-70、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠中的一种或多种。
优选的，所述阻燃剂为十二氟己酮；所述发泡剂为咪唑啉型两性表面活性剂；所述助溶剂为尿素或异丙醇；所述稳定剂为辛醇。
本发明还提供一种上述石油化工类火灾专用灭火剂的制备方法，配制方法包括如下步骤：
(1)将固体材料投入容器中，以水作为溶剂，控制水温为35℃～40℃，搅拌10～15分钟，混合均匀；
(2)将液体材料加入(1)中，所有材料都加入后再搅拌20～25分钟；
(3)静溶，8小时以上；
(4)经过180～200目的筛网过滤后灌装。
本发明的有益效果是：
本发明提供的石油化工类火灾专用灭火剂，采用各原料均为环保易降解型，使用后对环境污染小甚至无污染，使用时，以3％或6％剂水混合比例，使用于消防泡沫灭火系统及消防泡沫车。产生泡沫粘度很大，泡沫析液慢，25％析液时间大于10分钟，泡沫的稳定性高，具有优异的降温、阻燃抗烧效果，泡沫析出的灭火液在喷射动力下可以乳化油类，形成水包油型油水混合液，灭火试验中可见明显乳化物，阻止了燃料油的挥发，同时能够降低燃烧油的温度，所以本产品即可以用于灭火，也可以防火。灭火剂中添加的渗透剂可以增加水溶液的渗透性，使灭火液能够顺着燃料油的容器壁下流，大大加快了容器具的降温速度。灭火后对环境无污染、对身体无伤害，而且灭火过程中可以大量吸收可燃物燃烧中产生的有毒有害气体和烟尘等颗粒物质。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种扑救石油化工类火灾的专用灭火剂，使用时的剂水混合比为6:94，其各组成成分的重量百分比为:
成膜剂:阿拉伯树胶3％；
水成膜剂:氟碳表面活性剂(F-134)1％；
阻燃剂:十二氟己酮2％；
发泡剂:咪唑啉型两性表面活性剂10％；
乳化剂:三乙醇胺油酸脂8％；
渗透剂:十二烷基二甲基甜菜碱10％；
助溶剂:异丙醇4％；
泡沫稳定剂:辛醇3％；
PH调节剂:氢氧化钠0.3﹪；
纯净水:58.7％。
入库保存，库房温度保持0℃以上45℃以下。
配制方法包括如下步骤：
(1)将水溶性固体材料投入容器中，以水作为溶剂，控制水温为35℃～40℃，搅拌10～15分钟，混合均匀；
(2)将液体材料加入(1)中，所有材料都加入后再搅拌20～25分钟；
(3)静溶，8小时以上；
(4)经过180～200目的筛网过滤后灌装。
实施例2
本实施例提供了一种扑救石油化工类火灾的专用灭火剂，使用时的剂水混合比为6:94，其各组成成分的重量百分比为:
成膜剂:热凝胶3％；
水成膜剂:氟碳表面活性剂(F-134)1％；
阻燃剂:十二氟己酮2％；
发泡剂:咪唑啉型两性表面活性剂10％；
乳化剂:聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯5％；
渗透剂:十二烷基二甲基甜菜碱10％；
助溶剂:异丙醇5％；
泡沫稳定剂:辛醇3％；
PH调节剂:三乙醇胺1.5﹪；
纯净水:61.5％。
配制方法包括如下步骤：
(1)将水溶性固体材料投入容器中，以水作为溶剂，控制水温为35℃～40℃，搅拌10～15分钟，混合均匀；
(2)将液体材料加入(1)中，所有材料都加入后再搅拌20～25分钟；
(3)静溶，8小时以上；
(4)经过180～200目的筛网过滤后灌装。
入库保存，库房温度保持0℃以上45℃以下。
实施例3
本实施例提供了一种扑救石油化工类火灾的专用灭火剂，使用时的剂水混合比为3:97，其各组成成分的重量百分比为:
成膜剂:阿拉伯树胶5％；
水成膜剂:氟碳表面活性剂(F-134)2％；
阻燃剂:十二氟己酮3％；
发泡剂:咪唑啉型二性表面活性剂20％；
乳化剂:三乙醇胺油酸脂5％；
渗透剂:十二烷基二甲基甜菜碱15％；
助溶剂:异丙醇5％；
泡沫稳定剂:辛醇4％。
PH调节剂:三乙醇胺2﹪
纯净水:39％。
配制方法包括如下步骤：
(1)将水溶性固体材料投入容器中，以水作为溶剂，控制水温为35℃～40℃，搅拌10～15分钟，混合均匀；
(2)将液体材料加入(1)中，所有材料都加入后再搅拌20～25分钟；
(3)静溶，8小时以上；
(4)经过180～200目的筛网过滤后灌装。
入库保存，库房温度保持0℃以上45℃以下。
实施例4
本实施例提供了一种扑救石油化工类火灾的专用灭火剂，使用时的剂水混合比为3:97，其各组成成分的重量百分比为:
成膜剂:热凝胶5％；
水成膜剂:氟碳表面活性剂(F-134)2％；
阻燃剂:十二氟己酮3％；
发泡剂:咪唑啉型二性表面活性剂18％；
乳化剂:聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯8％；
渗透剂:十二烷基二甲基甜菜碱10％；
助溶剂:异丙醇5％；
泡沫稳定剂:辛醇3％；
PH调节剂:三乙醇胺1.5﹪；
纯净水:44.5％。
配制方法包括如下步骤：
(1)将水溶性固体材料投入容器中，以水作为溶剂，控制水温为35℃～40℃，搅拌10～15分钟，混合均匀；
(2)将液体材料加入(1)中，所有材料都加入后再搅拌20～25分钟；
(3)静溶，8小时以上；
(4)经过180～200目的筛网过滤后灌装。
入库保存，库房温度保持0℃以上45℃以下。
本发明提供的石油化工类火灾专用灭火剂，3％或6％剂水混合比例，使用于消防泡沫灭火系统及消防泡沫车。产生泡沫粘度很大，泡沫析液慢，泡沫的稳定性高，具有优异的降温、阻燃抗烧效果，泡沫析出的灭火液在喷射动力下可以乳化油类，形成水包油型油水混合液，阻止了燃料油的挥发，同时能够降低燃烧油的温度，所以本产品即可以用于灭火，也可以防火。灭火剂中添加的渗透剂可以增加水溶液的渗透性，使灭火液能够顺着燃料油的容器壁下流，大大加快了容器具的降温速度。灭火后对环境无污染、对身体无伤害，而且灭火过程中可以大量吸收可燃物燃烧中产生的有毒有害气体和烟尘等颗粒物质。
本发明提供的石油化工类火灾专用灭火剂，使用的成膜剂包含两类，一类为薄膜物质，其成分为热凝胶(带有直链β-1,3-葡聚糖)或阿拉伯树胶，其特点是溶解度大，在灭火剂中的添加量高，使灭火剂产生的泡沫更稳定，具有持久保水性，而且当遇到高温时，会凝结成膜，起到更好的隔离氧气的作用。另一类为水成膜物质，其成分为甜菜碱两性氟碳表面活性剂，能够降低泡沫水溶液与油料表面之间的界面张力，增加其与油料之间的亲和力，有助于泡沫的流动扩散。
本发明提供的石油化工类火灾专用灭火剂，使用阻燃剂为十二氟己酮，本物质本身就是一种环保灭火剂，其灭火机理是扑捉物质燃烧产生的自由基，阻止物质燃烧的化学反应，起到灭火作用。而且当温度超过50℃时，会挥发成气体，能与液体燃料的蒸发分子混合，阻止其燃烧。
本发明提供的石油化工类火灾专用灭火剂，使用的发泡剂为咪唑啉型两性表面活性剂，在水中溶解度大，抗硬水能力高，对水的酸碱度要求低。而且还含有磷、氮等成分，受热发生分解时能起到阻燃灭火作用。
本发明提供的石油化工类火灾专用灭火剂，使用的乳化剂为三乙醇胺油酸脂、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯等一种或多种复配物，在泡沫喷射时，在冲击力作用下，能够乳化油品，在液体燃料表层部位形成一层水包油型物质，起到阻止燃料挥发的作用。
本发明提供的石油化工类火灾专用灭火剂，使用的渗透剂为十二烷基二甲基甜菜碱、渗透剂OEP-70、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠中的一种或多种，其作用是能够渗透的固体物质内部，降低固体物质的表面能，使灭火液能够顺着油罐内壁下流，加快油罐壁的降温效果。
本发明提供的石油化工类火灾专用灭火剂，使用的助溶剂为尿素、异丙醇或两者的混合物。本产品为浓缩液，加助溶剂有助于各种成分的有效溶解，使灭火剂的外观更清澈透明，更持久稳定不分层，延长使用期限。同时尿素在高温下能够分解出CO2和N2有助于灭火。
本发明提供的石油化工类火灾专用灭火剂，使用的泡沫稳定剂为辛醇，起到辅助稳定泡沫的作用，延长泡沫的洗液时间。
其灭火机理为：
物质燃烧包含四个要素：可燃物(燃料)、氧气、热量、自由基。热量使可燃物失去稳定，分裂出反应活性非常强的原子、分子碎片或者其他中间物，即自由基。自由基与氧气发生化学反应，便出现了燃烧现象。自由基与氧气发生反应、产生燃烧现象后，便会释放出热量，从而驱动可燃物分裂出更多的自由基，使燃烧持续进行。阻断任何一种要素，燃烧就会终止。而对于石油化工类材料，当火灾发生时，产生的热量会使燃料挥发速度加快，加大了燃烧速度，所以阻止燃料挥发就十分重要。
1、降温灭火:物质需要温度达到着火点以上燃烧才能实现，水是最廉价，也是最好的降温材料，当在水中添加含有光激发官能团物质(带有芳基的磷酸脂类和植物蛋白类)时，蛋白质分子二端氨基和羧基，蛋白质在紫外光谱区有特征吸收峰，大部分蛋白质都含有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。这三种氨基酸在280nm附近有最大的吸收，因此大多数蛋白质在280nm附近显示强的吸收，与浓度成正比关系，可以有选择地大量吸收这些波段的光量子，使官能团上的电子发生跃迁，成为激发态电子，所吸收的高能量以更长的光波辐射出去，成为低能量光子，其激发产生自由基的能力瞬间下降，使燃烧的持续性(链式反应)中断，同时高能电子转变成低能电子回到基态，释放了能量的电子也不会再促进燃烧反应。激发态电子瞬间转变成基态电子，大约只需10-10～10-7秒，因此冷火效应瞬间完成。官能团电子“基态→激发态→基态”的转变周而复始，使光化学反应循环发生。宏观上看，这些光激发官能团物质极大地增加了水的热容，使水的吸热能力大幅提高，快速灭火和冷却效果十分明显。本灭火剂中还加有渗透剂，其作用是能够渗透到固体物质内部，同时可以降低固体物质的表面能，使水溶液更容易润湿油罐壁，使灭火液能够顺着油罐内壁下流，加快油罐壁的降温效果。
2、隔离灭火：水的比重要比一般的液体燃料大，而且纯水的表面张力也比较大(72mN/M),石油化工类产品的表面张力一般都在30mN/M以下，极个别的液体燃料可以达到20mN/M，消防用水直接喷射到液体燃料上面，便会迅速沉入部，不能被有效使用。本灭火剂添加有咪唑啉型发泡剂，与氟碳表面活性剂复配，起到协同作用，能够大大降低水的表面张力(达到18mN/M以下)。在以泡沫的形式灭火时，泡沫能够覆盖在燃料表面，起到隔绝空气作用，同时泡沫析出的水溶液还可以在燃料表面形成一层水膜，即隔绝了氧气，还有效防止燃料分子的挥发。本产品中还加有热凝胶(带有直链β-1,3-葡聚糖)或阿拉伯树胶等高分子成分，当遇到高温时，会变性凝结成膜，起到更好的隔离氧气的作用。本产品中的乳化剂在泡沫喷射时，在冲击力作用下，能够乳化油品，在液体燃料表层部位形成一层水包油型物质，起到阻止燃料挥发的作用。
3、抑制链反应：根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。本灭火剂含有十二氟己酮，本物质本身就是一种环保灭火剂，其灭火机理是扑捉物质燃烧产生的自由基，阻止物质燃烧的化学反应，起到灭火作用。而且当温度超过50℃时，会挥发成气体，能与液体燃料的蒸发分子混合，阻止其燃烧。而咪唑啉型两性表面活性剂，含有磷、氮等成分，受热发生分解时能起到阻燃灭火作用。
对上述实施例1-4进行检测，检测标准为GB15308-2006、GB27897-2011，结果如下表1-4所示：
表1
表2
表3
表4
将本发明灭火剂与几种目前国内外消防常用高性能灭火剂进行灭火对比，燃料采用具有代表性的原油和95#车用汽油。同类产品包括消防队提供的下述灭火剂：水成膜泡沫灭火剂、德国某品牌高端B类泡沫灭火剂、美国某品牌高端灭火剂，灭火剂的剂水配比均为3:97(3％型)。
该对比试验依据推车式灭火器灭火标准(GB 8109-2005)，采用25L推车式泡沫灭火器2具；油盘规格：223B直径3米，面积7.32平方米；风速：1.0m/s；晴天，环境温度：28℃。
对比试验1
试验方法：将油盘放在地面上并保持水平，加入90L淡水将盘底全部覆盖，加入150L 95#汽油，预燃60S开始灭火。灭火实验结果数据如下表5所示：
表5
对比试验2
试验方法：将油盘放在地面上并保持水平，加入90L淡水将盘底全部覆盖，加入500L原油(增加燃料用量)，添加20L95#车用汽油(快速引燃原油，使火场快速升温)，预燃300S(延长预燃时间，提高火场温度)开始灭火。灭火实验结果数据如下表6所示：
表6
通过实验，充分证明本发明石油化工类专用消防灭火剂的灭火时间最短，即灭火速度最快，效率最高，对石油化工类火灾具有高效的灭火性能。
通过本试验，还说明当火灾燃烧时间加长，温度升到一定高度，只有超高性能的专用灭火剂才能具有灭火效果，普通灭火剂根本无法有效灭火。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。