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爆炸预防技术预防
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爆炸预防技术预防
1.控制工艺参数
在有爆炸性物质参与的各种生产过程中,正确控制各种工艺参数,防止超温、超压和物料漏失是防止发生爆炸事故的重要措施。
现将各种重要措施分述如下:
⑴温度控制
不同的化学反应都有其最适宜的反应温度,正确控制反应温度不但对保证产品质量、降低消耗有重要意义,而且也是防爆所必须的。
温度过高,可能引起剧烈的反应而发生冲料或爆炸。
温度过低,有时会造成反应停滞,而一旦反应温度恢复正常时,则往往会由于未反应的物料过多而发生剧烈反应,甚至引起爆炸。
温度低到一定程度,也会使某些物料冻结,造成管路堵塞或破裂,引起易燃物料的外泄。
温度的控制,可从以下几个方面采取相应措施:
①控制反应的热量。
化学反应过程,一般都有热效应,所以在生产工艺中要正确地选择传热的方法、传热的介质和传热的设备。
对于吸热反应还要正确地控制传热介质的温度,防止超温给物料带来的过热。
对于放热反应,为了使放出的热量及时传出,防止超温,也需要控制传热介质的温度,保持适当的传热速度。
②防止搅拌中断。
搅拌可以加速热量的传递。
有的生产过程如果搅拌中断,可能会造成散热不良或局部反应过于剧烈而发生危险。
例如,苯与浓硫酸进行磺化反应时,物料加入后由于迟开搅拌,造成物料分层。
搅拌开动后,反应剧烈,冷却系统不能及时地将大量的反应热移去,导致热量积累,温度升高,未反应完的苯很快受热气化,造成设备、管线超压爆裂。
所以,加料前必须开动搅拌,防止物料积存。
生产过程中,若由于停电、搅拌机械发生故障等造成搅拌中断时,加料应立即停止,并且应当采取有效的降温措施。
对因搅拌中断可能引起事故的反应装置,应当采取防止搅拌中断的措施,例如,采用双路供电。
③正确选择传热介质。
爆炸性物品加热时,禁止采用明火直接加热,应采用传热介质间接加热的方式。
生产中常用的传热介质有热水、水蒸气、甘油、矿物油、联苯醚、熔盐、汞和熔融金属、烟道气等。
正确选择传热介质对加热过程的安全有十分重要的意义。
选择传热介质除了要考虑使用的温度范围和传热速率外,应当尽量避免使用与反应物料性质相抵触的物质作为传热介质。
例如,环氧乙烷很容易与水发生剧烈的反应,甚至极微量的水分渗到液体环氧乙烷中,也容易引起自聚发热,导致爆炸。
所以,这类物料冷却或加热时,不能选用水或水蒸气作为传热介质。
防止泄漏发生事故,应该选用液体石蜡作为传热介质。
⑵投料控制
①投料速度。
对于放热反应,加热速度不能超过设备的传热能力,否则将会引起温度急剧升高,并发生副反应,甚至引起物料的分解。
如果加料速度突然减小,则使温度降低,导致反应物不能完全作用而积聚。
此时,采取不适当的升温措施,会使积聚物同时参与反应,而使反应加剧进行,温度和压力突然升高而造成事故。
所以要保持适当的均衡的投料速度。
②投料配比。
反应物料的配比要严格控制,影响配比的因素都要准确的分析和计量。
例如,反应物料的浓度、含量、流量、重量等。
对连续化程度较高,危险性较大的生产,在刚开车时要特别注意投料的配比。
例如,在环氧乙烷生产中,乙烯和氧混合进行反应,其配比临近爆炸极限,为保证安全,应经常分析气体含量,严格控制配比,并尽量减少开停车次数。
催化剂对化学反应的速度影响很大,如果配料失误,多加催化剂,就可能发生危险。
可燃物与氧化剂进行的反应,要严格控制氧化剂的投料量。
在某一比例下能形成爆炸性混合物的物料,生产时其投料量应尽量控制在爆炸范围之外,如果工艺条件允许,可以添加水、水蒸气或惰性气体进行稀释保护。
③投料顺序。
在涉及危险品的生产中,必须按照一定的顺序进行投料。
例如,氯化氢的合成,应先向合成塔通入氢气,然后通入氯气;生产三氯化磷,应先投磷,后投氯,否则可能发生爆炸。
又如,用2,4-二氯酚和对硝基氯苯加碱生产除草醚,3种原料必须同时加入反应罐,在190℃下进行缩合反应。
假若忘加硝基氯苯,只加2,4-二氯酚和碱,结果生成二氯酚钠盐,在240℃下能分解爆炸。
如果只加硝基氯苯与碱反应,则能生成对硝基氯酚钠盐,在200℃下也会分解爆炸。
为了防止误操作,造成颠倒程序投料,可将进料阀门进行联锁动作。
④控制原料纯度。
有许多化学反应,往往由于反应物料中的杂质而发生剧烈的副反应。
杂质有时也会使反应异乎寻常的加快,以致造成爆炸事故。
因此,对生产原料、中间产品以及成品应有严格的质量检验制度,保证它们的纯度和含量。
例如,聚氯乙烯生产中,采用乙炔和氯化氢怍原料,氯化氢中游离氯不允许超过0.005%,因为氯遇乙炔会立即发生燃烧爆炸反应,生成四氯乙烷。
制造乙炔的原料是电石,要求电石中含磷不超过0.08%,因为电石中的磷以磷化钙的形式存在,遇水后生成易燃的磷化氢,它可导致乙炔和空气混合物的爆炸。
反应原料中的少量有害成分,在生产的初始阶段可能无明显影响,但在物料循环使用过程中,有害成分越积越多,以致影响生产正常进行,造成严重问题。
所以在生产过程中,需定期排放有害成分。
⑶防止跑、冒、滴、漏
生产、输送、贮存易燃物料过程中的跑、冒、滴、漏往往导致可燃气体或液体在环境中扩散,是造成爆炸事故的重要原因之一。
造成跑、冒、滴、漏一般有以下3种情况:
①操作不精心或误操作,例如,收料过程中的槽满跑料,分离器液面控制不稳,开错排污阀等;
②设备管线和机泵的结合面不严密;
③设备管线被腐蚀,未及时检修更换。
为了确保安全生产,杜绝跑、冒、滴、漏,必须加强操作人员和维修人员的责任心和技术培训,稳定工艺操作,提高检修质量,保证设备完好率,降低泄漏率。
为了防止误操作,对比较重要的各种管线应涂以不同颜色以示区别,对重要的阀门要采取挂牌、加锁等措施。
不同管道上的阀门应相隔一定的间距,以免启闭错误。
⑷紧急情况停车处理
当发生停电、停汽、停水的紧急情况时,装置就要进行紧急停车处理,此时若处理不当,就可能造成事故。
在紧急情况下,从生产控制调度到原料、气源、电源、蒸气、冷却水等都存在一个平衡的问题。
这种平衡必须保证生产装置的安全。
最理想的状况是有一套完整可靠的、由电脑控制的遥测和遥控系统。
当发生停电、停汽或停水等紧急情况时,能将各部位的变化信息由遥测系统迅速传给电脑,再由电脑作出决定,指挥遥控系统发出正确的动作,能在电、水、汽不足的情况下,切断某些部位的供应,并能在瞬间对重点保护装置或部位继续保持供给。
①停电。
为防止因突然停电而发生事故,对生产过程危险性大的工厂、装置应实现双电源环路供电,对比较重要的设备一般都应具备双电源联锁自投装置。
在发生停电情况时,要特别注意加热设备和重点反应设备,注意温度和压力的变化,保持必要的物料流通,并准备停产。
对某些设备可临时采用手动搅拌、紧急排空和放料等措施。
②停水。
当水压降低、供水量减少时,要注意水压变化情况,同时,也要注意锅炉和使用冷却水部位的温度和压力变化情况。
一般情况下可以采取减量生产的措施维持生产。
如果水压为零,停止供水,这时要立即停止进料,注意使所有采用水来降温的设备不要超温、超压。
若发现压力过高,应立即采取放空卸压措施。
要密切注意锅炉运行情况,采取紧急措施,动用后备水源,保证锅炉安全。
③停汽。
停汽后,加热装置温度下降,汽动设备停运。
一些在常温下呈固态而在操作温度下呈液态的物料,应根据温度变化进行妥善处理,防止因降温使液态物料凝结为固态,以免堵塞管道。
此外,还应及时关闭蒸气与物料系统相连通的阀门,以防物料倒流入蒸气管线系统。
2.防止爆炸性混合物的形成
在生产过程中,应根据可燃易燃物质的燃烧爆炸特性,以及生产工艺和设备的条件,采取有效的措施,预防在设备和系统里或在其周围形成爆炸性混合物。
这类措施主要有设备的密闭、厂房通风、惰性介质保护、以不燃溶剂代替可燃溶剂等。
⑴设备密闭
充装可燃易燃介质的设备和管路,如果气密性不好,就会由于介质的流动和扩散性,而造成跑、冒、滴、漏现象。
逸出的可燃易爆物质,可使设备和管道周围空间形成爆炸性混合物。
同样的道理,当设备或系统处于负压状态时,空气就会渗入,使设备和系统内部形成爆炸性混合物。
容易发生可燃易爆物质泄漏的部位主要有设备的转轴与壳体或墙体的密封处,设备的各种孔(人孔、手孔、清扫孔、取样孔等)盖及封头盖与主体的连接处,以及设备与管路、管件的各个连接处等。
为保证设备和系统的密闭性,在验收新的设备安装交工前,在设备修理之后,必须进行气压试验来检查其密闭性,测定其是否漏气并分析空气。
此外,设备在使用过程中可于接缝处涂抹肥皂液等方法进行泄漏检验。
当设备内部充满易燃物质时,要尽量采用正压操作,以防外部空气渗入设备内。
设备内的压力必须加以检测和控制,不能高于或低于工程设计规定的数值。
压力过高,轻则泄漏加剧,重则破裂而导致大量可燃物质的排出;压力太低也不好,如煤气管道中的压力应略高于大气压,若压力降低,就有渗入空气,形成爆炸性混合物的可能。
通常设置压力表或压力报警器,压力报警器在设备或管道内压力失常时及时报警。
对爆炸危险程度高的可燃气体(如乙炔、氢气等)通过的设备和工艺管道系统,在连接处应尽量采用焊接接头,减少法兰连接。
⑵厂房通风
要使设备达到绝对密闭是很难办到的,总会有一些可燃气体、蒸气或粉尘从生产工艺设备管道系统中泄漏出来,而且生产过程中某些生产工艺,如喷漆有时也会挥发出可燃性物质。
因此,必须用加强通风的方法使可燃气体、蒸气或粉尘的浓度不致于达到危险的程度,一般应控制在爆炸下限的1/5以下。
如果挥发物既有爆炸性又对人体有害,其浓度同时控制到满足《工业企业设计卫生标准》的要求。
在设计通风系统时,应考虑到气体的比重。
某些比空气重的可燃气体或蒸气,即使少量物质,如果在地沟等低洼地带积聚,也可能达到爆炸极限之内,此时车间或库房的下部亦应设通风口使可燃易爆物质及时吹走。
从车间中排出含有可燃物质的空气时,应设置防爆的通风系统,鼓风机的叶片应采用碰击时不会发生火花的材料制造,通风管内应设有防火遮板,使一处失火时便能迅速遮断管路,避免波及他处。
⑶惰性介质保护
在可燃易爆气体、蒸气或粉尘与空气混合物时,加入惰性介质(生产中常用的惰性气体氮气、二氧化碳、水蒸气等),可以降低爆炸性混合物的氧含量,冲淡混合物中的可燃易爆物质的百分比,降至消除爆炸极限的下限以下的范围。
例如对易燃固体物质的压碎、研磨、筛分,混合以及粉状物料的输送,可以在惰性气体的覆盖下进行,也可以在易燃固体物质中加入惰性物质后,再进行压碎、研磨、筛分、混合以及粉状物料的输送。
当厂房内充满可燃性物质而具有爆炸危险时(如发生事故使车间、库房充满有爆炸危险的气体或蒸气时),应向这一地区输送大量惰性气体加以冲淡;在生产条件允许的情况下,可燃混合物在处理过程中亦应加入惰性介质保护;还有用惰性介质充填非防爆电气设备、仪表;在停产检修或开工生产前,用惰性气体置换设备及管道系统内的可燃物质等等。
总之,合理利用惰性介质,对防火与防爆有很大的实际作用。
如果用烟道气体为惰性气体时,应经过冷却,并除去氧及残余的可燃组分。
氮气等惰性气体在使用时应经过气体分析,其中含氧量不得超过2%。
一些可燃混合物不发生爆炸时的最大允许氧含量见表1。
应该注意,最大允许氧含量随温度、压力等的变化有所变化。
实际应用时,应根据具体情况由实验而定。
⑷以不燃溶剂代替可燃溶剂
以不燃或难燃材料代替可燃或易燃材料,是防止爆炸的根本措施。
因此,在满足生产工艺要求的条件下,应当尽可能地用不燃溶剂或爆炸危险性较小的物质代替易燃溶剂或爆炸危险性较大的物质,这样可防止爆炸性混合物的形成,为生产创造更为安全的条件。
常用的不燃溶剂主要有甲烷和乙烷的氯衍生物,如四氯化碳、三氯甲烷和三氯乙烷等。
使用汽油、丙酮、乙醇等易燃溶剂的生产可以用四氯化碳、三氯甲烷和三氯乙烷或丁醇、氯苯等不燃溶剂或危险性较低的溶剂代替。
又如四氯化碳可用来代替。
溶解脂肪、沥青、橡胶等所采用的易燃溶剂。
但这类不燃溶剂具有毒性,因此应采取相应的安全措施。
例如,为避免泄漏必须保证设备的气密性,严格控制室内的蒸气浓度,使之不得超过卫生标准规定的浓度等。
表1可燃混合物不发生爆炸时的最大允许氧含量
可燃物质
最大允许氧含量
(%)
CO2
作稀释剂
N2
作稀释剂
甲烷
14.6
12.1
乙烷
13.4
11.0
丙烷
14.3
11.4
丁烷
14.5
12.1
戊烷
14.4
12.1
己烷
14.5
11.9
汽油
14.4
11.6
乙烯
11.7
10.6
丙烯
14.1
11.5
乙醚
10.5
—
甲醇
11.0
8.0
硬脂酸钙
—
11.5
丁二烯
13.9
10.4
氢
5.9
5.0
一氧化碳
5.9
5.6
丙酮
15
13.5
苯
13.9
11.2
煤粉
16
14.0
麦粉
12
—
硬橡胶粉
13
—
硫梳
11
—
乙醇
10.5
8.5
铝粉
—
7.0
锌粉
—
8.0
评价生产中所使用溶剂的爆炸危险性时,饱和蒸气压和沸点是很重要的参数。
饱和蒸气压越大,蒸发速度越快,闪点越低,则爆炸危险性越大;沸点较高(例如沸点在110℃以上)的液体,在常温(18—200℃)时所挥发出来的蒸气是不会达到爆炸危险浓度的。
危险性较小的液体的沸点和蒸气压见表2。
表2危险性较小、的物质的沸点及蒸气压
物质名称
沸点(℃)
200℃时的蒸气压
(Pa)
戊醇
130
267
丁醇
114
534
醋酸戊酯
130
800
乙二醇
126
1067
氯苯
130
1200
二甲萘
135
1333
3.危险物品的合理存贮
⑴自燃物质的贮存
对于本身具有自燃能力的物质(如油脂、赛璐珞等),遇空气能自燃的物质(如黄磷),遇水能燃烧、爆炸的物质(如金属钠)等,应分别采取隔绝空气,防水防潮或采取通风、散热、降温等措施,以防止物质发生燃烧或爆炸。
⑵可燃、易燃液体的贮存
贮存可燃、易燃液体时,要根据它们的密度、沸点、饱和蒸气压力,考虑容器的耐压强度,贮存温度以及应采取的保温、降温等措施。
另外,液体具有流动性,因此要考虑到万一容器破裂,液体向低处流散,应设置必要的防护堤。
⑶不稳定物质的贮存
对于不稳定的物质,在贮存中应添加稳定剂。
例如,含有水分的氰化氢长期贮存时,会引起聚合,同时放出聚合热,而热量会使蒸气压上升,导致设备炸裂。
所以,通常加入浓度为0.01—0.5%的硫酸或其他酸性物质作急定剂,阻止氰化氢聚合,又如,丙烯腈在贮存中也易发生聚合,所以必须添加稳定剂(如对苯二酚)。
某些液体(如乙醚)受到阳光作用时,能生成具有爆炸性的过氧化物,所以它必须存放在金属桶内或暗色的玻璃瓶中。
⑷具有带电性能危险性物质的贮存
物质的带电性能,直接关系到物质在生产、贮运过程中是否有可能产生危险的静电,对容易产生静电的物质,应采取静电安全措施。
⑸性质相互抵触的化学危险品的贮存
性质相互抵触的化学危险品如果贮存不当,往往会酿成严重的事故。
例如无机酸本身不可燃,但与可燃物质相遇能引起着火及爆炸;氯酸盐与可燃的金属相混时能使金属着火或爆炸;松节油、磷及金属粉末在卤素中能自燃等等。
因此,必须分库合理贮存。
由于各种化学危险品的性质不同,所以,它们的贮存条件也不同。
若贮存不当,管理不善,相应发生化学反应,就会引起火灾或爆炸事故。
为防止不同性质物品在贮存中互相接触而引起火灾和爆炸事故,各种化学危险物品混存的危险性详见表3,表4,表5。
并应采取分库存放及合理贮存的措施。
关于油库、压缩液化气体瓶库、电石库、酸类物品库、爆炸物品库的防火安全另有规定。
表3接触或混合后能引起燃烧的物质
序号
接触或混合后能引起燃烧的物质
1
溴与磷、锌粉、镁粉
2
浓硫酸、浓硝酸与木材、组织等
3
铝粉与氯仿
4
王水与有机物
5
高温金属磨屑与油性织物
6
过氧化钠与醋酸、甲醇、丙酮,乙二醇等
7
硝酸铵与亚硝酸钠
表4形成爆炸混合物的物质
序号
形成爆炸混合物的物质
1
氯酸盐、硝酸盐与磷、硫、镁、铝、锌等易燃固体粉末以及脂类等有机物
2
过氯酸或其盐类与乙醇等有机物
3
过氯酸盐或氯酸盐与硫酸
4
过氧化物与镁、锌、铝等粉末
5
过氧化二笨甲酰和氯仿等有机物
6
过氧化氢与丙酮
7
次氯酸钙与有机物
8
氢与氟、臭氧、氧、氧化亚氮、氯
9
氨与氧、碘
10
氯与氮、乙炔与氯、乙炔与二倍容积的氯、甲烷与氯等加上阳光
11
三乙基铝、钾、钠、碳化铀、氯磺酸遇火
12
氯酸盐与硫化物
13
硝酸钾与醋酸钠
14
氟化钾与硝酸盐、氯酸盐、氯、高氯酸盐共热时
15
硝酸盐与氯化亚锡
16
液态空气、液态氧与有机物
17
重铬酸铵与有机物
18
联苯胺与漂白粉(135℃)
19
松脂与碘、醚、氯化氮及氟化氮
20
氟化氨与松节油、橡胶、油脂、磷、氨、硒
21
环戊二烯与硫酸、硝酸
22
虫胶(40%)与乙醇(60%)在140℃时
23
乙炔与铜、银、汞盐
24
二氧化氮与很多有机物的蒸气
25
硝酸铵、硝酸钾、硝酸钢与有机
26
高氯酸钾与可燃物
27
黄磷与氧化剂
28
氯酸钾与有机可燃物
29
硝酸与二硫化碳、松节油、乙醇及其他物质
30
氯酸钠与硫酸、硝酸
31
氯与氢(见光时)
表5禁止一起贮存的物品
组别
物品名称
不准一起贮存的物品种类
备注
1
爆炸物品:
苦味酸、梯恩梯、火棉、硝化甘油、硝酸铵炸药、雷汞等
不准与任何其他种类的物品共贮,必须单独隔离贮存
起爆药如雷管等,与炸药必须隔离贮存
2
易燃液体:
汽油、苯、二硫化碳、丙酮、乙醚、甲苯、酒精(醇类)、硝基漆、煤油
不准与其他种类物品共同贮存
如数量甚少,允许与固体易燃物品隔开后贮存
3
易燃气体:
乙炔、氢、氯化甲烷、硫化氢、氨等
除惰性不燃气体外,不准和其他种类的物品共贮
惰性气体:
氮、二氧化碳、二氧化硫、氟里昂等
除易燃气体、助燃气体、氧化剂和有毒物品外,不准和其他种类物品共贮
助燃气体、氧、氟、氯等
除惰性不燃气体和有毒物品外,不准和其他物品共贮
氯兼有毒害性
4
遇水或空气能自燃的物品:
钾、钠、电石、磷化钙、锌粉、铝粉、黄磷等
不准与其他种类的物品共贮
钾、钠须浸入石油中,黄磷浸入水中,均单独贮存
5
易燃固体:
赛璐珞、影片、赤磷、萘,樟脑、硫磺、火柴等
不准与其他种类的物品共贮
赛璐珞、影片、火柴均须单独隔离贮存
6
氧化剂:
能形成爆炸混合物的物品:
氯酸钾、氯酸钠、硝酸钾、硝酸钠、硝酸钡、次氯酸钙、亚硝酸钠、过氧化钡、过氧化钠、过氧化氢(30%)等
除惰性气体外,不准和其他种类的物品共贮
过氧化物遇水有发热爆炸危险,应单独贮存。
过氧化氢应贮存在阴凉处所
能引起燃烧的物品:
溴、硝酸、铬酸、高锰酸钾、重铬酸钾
不准和其他种类的物品共贮
与氧化剂亦应隔离
7
有毒物品:
光气、氰化钾、氰化钠
除惰性气体外,不准和其他种类的物品共贮
4.控制点火源
电火花、静电火花、高温热表面、辐射热、冲击与摩擦、绝热压缩、明火、自燃着火等都是点火源。
在工业生产中,由于生产过程情况复杂,可燃物种类繁多,各种可燃物质的最小点火能量不同,产生点火源的情况很多,有时甚至几种不同的点火源同时起作用。
因此,应根据不同的条件采取相应的防护措施。
5.防爆监控措施
⑴信号报警
在生产过程中,安装信号报警装置可以在出现危险状况时警告操作者,使操作者能及时采取措施,消除隐患。
发出的信号有声、光、数字显示等。
警报装置通常都和测量仪表相联系,当温度、压力、液位、可燃气的浓度等超过控制指标时,报警系统就会发出信号。
⑵安全联锁
它是使各个仪器和设备依照事先规定的程序依次接通的机械或电气装置。
若不符合规定的程序,则仪器和设备便不能启动、运转或停车。
以达到安全生产的目的。
⑶保险装置
信号装置指示出已经发生的异常情况或故障。
保险装置在信号装置发出危险信号时,能自动采取措施消除不正常状况或扑救危险状况。
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