HFO-1234ze（E）在不同濕度下燃燒極限實驗研究

郭智愷，謝品贊，吳佳萍（浙江省化工研究院有限公司，浙江　杭州　310023）

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HFO-1234ze（E）在不同濕度下燃燒極限實驗研究

郭智愷，謝品贊，吳佳萍
（浙江省化工研究院有限公司，浙江杭州310023）

摘要：對HFO-1234ze（E）在不同濕度下的燃燒極限進行了實驗研究，結果表明：HFO-1234ze（E）在20% RH以下空氣中不可燃，在40% RH及以上空氣中為可燃，且燃燒范圍隨著濕度增加而增加。

關鍵詞：HFO-1234ze（E）；濕度；燃燒極限

0　前言

HFO -1234ze（E）（1，3，3，3 -四氟丙烯、CF3CH=CHF）作為新一代低GWP值的ODS替代品，其ODP為0，GWP為6，無毒，已被公認為最有潛力的HFC-134a替代品之一，可望作為制冷劑、發泡劑、清洗劑、氣溶膠推進劑等應用于各個領域。且與同屬低GWP值的HFO-1234yf相比，HFO-1234ze（E）由于具有較大的生產成本優勢，可望更受市場青睞。但任何應用均應建立在安全的基礎上，因此其燃燒安全性的評價對其實際應用具有重要參考意義。評價物質燃燒安全性最基本的參數為燃燒極限，因此開展了HFO-1234ze （E）燃燒極限以及不同濕度對其影響的實驗研究。

1　燃燒極限實驗裝置

實驗研究在采用根據GB/T 12474-2008[1]標準、由吉林宏源科學儀器有限公司定制的玻璃管燃燒極限測試裝置上進行，具體裝置如圖1所示。該裝置采用玻璃管作為爆炸容器，玻璃管用硬質玻璃制成，管長1363 mm，管內徑60 mm，管壁厚度為5 mm，放置于可恒溫在23℃恒溫箱內。箱體前側有雙層門，材料為有機玻璃，可以觀察實驗現象并起到保護作用。實驗裝置可抽至不大于0.6 kPa的真空度，且5 min壓力降不大于0.3 kPa。配氣系統采用電磁閥控制，以分壓原理進行實驗進樣，精度為0.01%；進氣完成后，通過微型循環泵將管內氣體循環攪拌5 min后進行點火，觀察點火現象；點火裝置采用電火花點火，點火電壓15 kV、電流20 mA，持續時間0.4 s。

圖1　玻璃管實驗裝置

燃燒極限實驗根據GB/T 12474-2008標準進行，用漸進法通過測試尋找極限值，如果在同樣的條件下測試兩次，點火后未出現火焰，即改變進樣量，進行下一次濃度的實驗。測燃燒下限時樣品增加量每次不大于10%，測燃燒上限時樣品每次減少量每次不小于2%。玻璃管內可燃氣體與空氣混合后被電火花點燃，若電極周圍出現火焰則判斷點燃，反之不燃。通過實驗找到最接近點燃和不點燃兩點的體積分數，取兩者的算術平均值。

2　 HFO-1234　ze（E）在干空氣中的燃燒極限實驗研究

采用上述裝置完成HFO-1234ze（E）在干空氣的燃燒極限實驗：HFO-1234ze（E）在23℃干空氣中由5.8%遞增到13%濃度均不可燃，實驗數據如表1所示。

表1　HFO-1234ze（E）燃燒極限實驗（玻璃管，干空氣，23℃）

3　濕度對HFO-1234　ze（E）的燃燒極限的影響

雖然HFO-1234ze（E）在干空氣中不可燃，但有文獻報道其燃燒極限與濕度有較大的關系[2]。而在自然環境中的空氣一般均存在一定濕度，因此，為全面評價HFO-1234ze（E）的可燃性，有必要研究HFO-1234ze（E）在不同濕度下的可燃性，因此開展了不同濕度下其燃燒極限的實驗研究。

3.120% RH濕空氣

采用上述裝置完成HFO-1234ze（E）在20% RH濕空氣中的燃燒極限實驗，測得HFO-1234ze （E）在23℃、20% RH時不可燃。實驗原始數據數據如表2所示。

表2　HFO-1234ze（E）燃燒測試實驗（玻璃管，濕空氣20%，23℃）

3.240% RH濕空氣

采用上述裝置完成HFO-1234ze（E）在40% RH濕空氣中的燃燒下限實驗，由H63組7.7%和H64組7.6%實驗可知，7.7% HFO-1234ze（E）與濕空氣組合物可燃，7.6%不可燃，因此其燃燒下限實驗結果為7.65%，即其LFL（HFO-1234ze （E），40% RH，23℃）=7.65%。實驗原始數據如表3所示。

表3　HFO-1234ze（E）燃燒下限實驗（玻璃管，濕空氣40%，23℃）

采用同樣的方法完成HFO-1234ze（E）在40% RH濕空氣中的燃燒上限實驗，由H70組14.4%和H67、H69組14.5%實驗可知，14.4% HFO-1234ze（E）與濕空氣組合物可燃，14.5%不可燃，因此其燃燒上限實驗結果為14.45%；即其U FL（HFO-1234ze（E），40% RH，23℃）=14.45%。實驗原始數據如表4所示。

表4　HFO-1234ze（E）燃燒下限實驗（玻璃管，濕空氣40%，23℃）

3.370% RH濕空氣

采用上述裝置完成HFO-1234ze（E）在濕空氣（70% RH）中的燃燒下限實驗，由H12、H17、H18、H19組6.8%和H16、H20組6.7%實驗可知，HFO-1234ze（E）與濕空氣的組合物6.8%可燃，6.7%濃度不可燃，因此其燃燒下限的實驗結果為6.75%；即其LFL（HFO-1234ze（E））=6.75%。實驗原始數據如表5所示。

表5　HFO-1234ze（E）燃燒下限實驗（玻璃管，濕空氣70%，23℃）

采用上述裝置完成HFO-1234ze（E）在濕空氣（70% RH）中的燃燒上限測試實驗，由H20、H23組14.8%和H21、H22組14.9%實驗可知，HFO-1234ze（E）與濕空氣組合物14.8%可燃，14.9%不可燃，因此其燃燒上限實驗結果為14.85%，即其UFL（HFO-1234ze（E））=14.85%。實驗原始數據如表6所示。

表6　HFO-1234ze（E）燃燒上限實驗（玻璃管，濕空氣70%，23℃）

3.480% RH濕空氣

進行HFO-1234ze（E）在80% RH濕空氣中的燃燒下限實驗，由H42、H44組6.3%和H52、H53組6.2%實驗可知，6.3% HFO-1234ze（E）與濕空氣組合物可燃，6.2%不可燃，因此其燃燒下限實驗結果為6.25%；即其LFL（HFO-1234ze （E），80% RH，23℃）=6.25%。實驗原始數據如表7所示。

表7　HFO-1234ze（E）燃燒下限實驗（玻璃管，濕空氣80%，23℃）

進行HFO-1234ze（E）在80% RH濕空氣中的燃燒上限實驗，由H58、H59組14.9%和H54、H57組15.0%實驗可知，14.9% HFO-1234ze（E）與濕空氣組合物可燃，15.0%不可燃，因此其燃燒上限實驗結果為14.95%；即其UFL（HFO-1234ze （E），80% RH，23℃）=14.95%。實驗原始數據如表8所示。

表8　HFO-1234ze（E）燃燒上限實驗（玻璃管，濕空氣80%，23℃）

4　結論

經過實驗研究，HFO-1234ze（E）在20% RH及以下空氣中不可燃，40% RH及以上空氣中可燃，且燃燒極限隨著濕度的增大而增大。

參考文獻：

[1] GB/T 12474-2008，空氣中可燃氣體爆炸極限測試方法[S].

醫藥化工

醫藥化工

[2] Kondo S，Takizawa K，Tokuhashi K. Effects of temperature and humidity on the flammability limits of several 2L refrigerants [J]. Journal of Fluorine Chemistry，2012，144 （1）: 130-136.

Flammable Limit Study of HFO-1234ze（E）under Different Humidity

GUO Zhi-kai，XIE Pin-zan，WU Jia-ping
（Zhejiang Chemical Industry Research Institute Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang 310023, China）

Abstract:The flammable limit of HFO-1234ze（E）was studied under different humidity,it turned out that HFO-1234ze（E）was nonflammable in air below 20% RH, and it was flammable in air of 40% RH or above, in addition, the burning range enlarges as the increase of humidity.

Keywords:HFO-1234ze（E）; humidity; flammable limit

作者簡介：郭智愷（1972-），男，浙江蒼南人，高級工程師，主要從事制冷劑應用技術研究。E-mail:guozhikai@sinochem.com。

收稿日期：2015-12-18

文章編號：1006-4184（2016）3-0001-03