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欢迎参加 氢气安全培训课程,氢气,化学符号: h2 adr 分类: 气态氢: 2类, 代码 1f 液态氢: 2类, 代码 3f 危险-代号: 23 危险特征: 可燃气体 un 编号: un 1049 (压缩气体) un 1966 (冷却液体),常温和大气压力下为气体 非常易燃 无色 无嗅 无味 h2 比其他气体散逸更快,氢气 物理性质:,比重最低 (比空气轻14倍) 导热性是空气的7倍 h2 可以透过大多数非金属材料和一些金属材料 无毒，只是会引起窒息 对人类无毒 冶金学：对钢的氢脆化 氢浸蚀发生在 温度250时 沸点：大气压下为-253 /-423.0 f/20k,氢气 物理性质:,所有化学元素中最轻的: 宇宙中最丰富的物质。 太阳就是一个核反应堆，在其中氢气不断的与氦气熔合。熔合过程中放出的热量温暖了地球。,氢气 物理性质:,液态氢的质量只有 70.8 g/l 氢气燃烧产生的火焰为浅色，几乎不可见 液态氢的低温可以凝固几乎任何气体，即使是氮气，但不包括氦气。,氢气 物理性质:,氢气升温所需的热量和氮气差不多 常压下，对于10 m3 的氢气，每升高 1 需要的热量为 11.94 kj 对于 10 m3 的氮气，同样的温度变化需要12.08 kj, 而氮气的重量是氢气的 14 倍,比热值,可用方法: 烃的催化重整 （如天然气或石脑油） 甲醇蒸汽重整 氨的离解 (nh3) 电解水 (h2o),氢气如何制造?,标准工业级99.95% 氢 500 ppm n2 2 ppm o2 5 ppm h2o 3 ppm ch4 2 ppm co + co2 低温级99.99997% 氢，用在电子工业，可从液态氢制得,产品纯度,火箭燃料 (nasa, ariane) 化学合成 (氨、甲醇) 石油精炼 食用有机油的加氢化 gtaw 焊接，等离子体切割，成型气体 氧气还原 (用在金属加工炉内的受控大气、电子产品生产，浮法玻璃制造）,氢 用途:,在60 年代和70年代, 许多气瓶和管子在氢气使用中都出现了问题。而现在由于它们的极限抗张强度(uts)已经达到了 950 mpa， 经过超声测试 (ut) ，可以消除制造过程中的缺陷，因此可以安全的使用。 1991年10月，在德国，一个h2 罐从顶部爆炸，碎片飞出超过300 m 远。 原因是焊接处的一道700mm 长、20mm 深的裂缝。容器中的环状缺陷使得在焊接区域附近应力过度，造成氢脆化。,氢气 事故:,1996年1月在荷兰，由于h2 psa容器的裂缝而引起氢气泄漏。裂缝发生在槽口。起因是由于几何不连续性引起应力集中， 再加上psa在正常使用条件下的疲劳应力。,氢气 事故:,最近在液空合成气（air liquide syngas）工厂发生了氢气爆炸和火灾。火灾一开始是在 1”排气孔的喷嘴，当时排出阀已打开，而排气孔上游的断流阀尚未完全关闭，水平排出口的斜接出口虽然在5 m的高度上，火焰仍向下对着地面上在例行操作中操作人员有可能经过的地方。请参考as b16.04。,氢气 事故:,2001年4月, 在瑞典， h2管道的维护工作正常进行， 阀门关闭，但法兰的螺栓没有拧紧。 h2 从管道中逸出，在建筑物内聚积。爆炸造成2个工人烧伤，建筑物烧毁。隔离阀泄漏，管道另一端的压强达到了6 bar。,氢气 事故:,可燃性 可引起窒息 压力 膨胀系数 (液态到气态) 脆化 容易扩散,氢气 危险:,可燃气体与空气混合时的爆炸极限 (注意: 丙酮、苯和甲醇在常压下不是气体),2,60,12,80,1,40,8,80,12,50,74,20,3,30,19,00,2,80,28,60,4,00,74,20,4,30,45,50,5,00,15,00,6,70,36,50,2,40,10,30,0,10,20,30,40,50,60,70,80,acetone,benzene,carbon monoxide,ethanol,ethylene,hydrogen,hydrogne sulfide,methane,methanol,propylene,与空气混合的气体 %,丙烯 甲醇 甲烷 硫化氢 氢气 乙烯 乙醇 一氧化碳 苯 丙酮,4%-75% 氢气只需很少的能量便可点燃。氢气的燃烧速度在 3m/s 到 2050 m/s (或 7400 km/h)之间 4% 刚刚能燃烧，只能向上燃烧 5% 开始向侧面燃烧 18% 燃烧速度比声音速度还快 45% 燃烧速度 7400 km/h 包括冲击波 74% 刚刚能燃烧 75% 不会燃烧 空气量不够 氧气和氢气混合- 速度大约3600 m/s。(声音速度是320 m/s) 氢气的燃烧热很小，比所有其它可燃气体要小10倍,氢气在空气中的可燃性,氢气的可燃性 安全预防措施:,消除火源 不要吸烟 ! 不要有明火! 只能使用不产生火花的工具 不要穿合成纤维（尼龙等）服装 如果必须使用电气设备，划定 h2 的危险区域 避免气体的高速排放 避免h2在天花板处聚集：对封闭区域在顶部通风 将法兰结合好以确保电气连续性 将所有仪器、拖车和气瓶组接地 安装雷电保护设备,尽量采用焊接连接，防止泄漏 将h2/氧化回路物理分隔开 不要使用仪表气源，氮气除外 在对回路进行清洁和惰性化时，采用断流阀和排出阀双重隔离 如果在封闭区域，将排出口引至安全的地点 电气设备 防爆，固有的安全化或清洗 在压缩机的进口和出口处检查氧气含量，如果进口压力太低或是（环境空气进口处）氧气含量太高时切断压缩机 在室内用气体爆炸危险浓度指示剂检测泄漏,氢气的可燃性 设计上预防:,排气口和安全排放装置朝向安全区域（管道系统直径要小，以避免空气进入） 远离人群、火源，电气设备（即使是防爆设备），进风口，建筑物开口 有足够的高度以避免当排气口点燃时的热辐射 排气口的最小高度: 3 到 5 m, 取决于管径 或高于临近设备1 m 以上 或在屋顶上方 1.5 m 以上,氢气的可燃性 排气孔口设计的考虑:,氢气的火焰不是明显可见 氢气的火焰很难熄灭，因为存在的热很容易使空气中的氢气重新燃烧 氢气排放口处很容易形成气阱，在空气中非常容易突然点燃。,氢气的可燃性 氢气:,氢气的火焰在许多条件下都不可见 用固定在棒上的纸片可以检测火焰 切勿试图徒手检测 h2 火焰 氢气的火焰可在强风中燃烧，可从起源地扩展好几米远 任何排放均必须谨慎的完成，要防止气阱中聚积氢气，氢气的聚积可能会形成爆炸性的混合物,氢气燃烧,切断来源让火烧尽，是最好的办法 白天的火焰可以通过热浪或棒上的纸片来检测,扑灭氢气火焰,氢气火焰很难扑灭 只能用 monex 粉末灭火器灭火 灭火器要放在装置的旁边 氢气站附近要有充足的供水、灭火器（干粉或二氧化碳灭火器）和灭火毯,灭火设备,宽松合适的手套 鞋底没有铁掌或钉子 靴面是棉或nomex（高熔点芳香族聚酰胺）织物 眼部保护 长袖 (工作时不能卷起）,防护服,液氢贮藏罐所能承受的最大工作压力为 12 bar 氢气瓶、存贮器和管状拖车可以到 200 bar 或更多 不要靠近压力释放装置的排气出口，压力过度时可能会突然开启 不要打开加压的管接头，不要断开加压的管线，也不要试图将其拧紧 必须在减压和用惰性气体充分清洁后才能进行修理工作,高压危险,氢气在金属表面的吸附，氢气向高应力金属区的迁移和在其中滞留，会导致通常具有韧性的金属脆化 可选择淬火的和回火的钢，rm 950 mpa ，消除表面缺陷 (具体见 ni 310) ss316、铝、铜和合金，某些黄铜和青铜都适用,脆化,h2 可能引起冻伤 (lh2, 冷蒸汽和管道) 未加被覆的液氢输送管道液化了周围的空气，空气液滴富含氧气，必须收集在盘中安全地蒸发掉 lh2中使用的材料必须能在极低温下保持韧性 要考虑到金属的氢脆化，尤其是lh2 ss316、铝、铜和合金、某些黄铜和青铜都适用,低温危险,温度要适合 压力适合 氢脆变性适合 使用前设备清洗 过滤等级：50 微米 流体速度要限制在 60 m/sec 设备要有低的泄漏速率,h2 使用设备的选取,令人满意的材料 316 不锈钢 铜 黄铜 铝 cu-be (因伐合金) 大部分塑料 (渗透性低 ，尤其是尼龙和zytel),不满意的材料 高强度钢 (参考 ni 310) ss 304 蒙乃尔铜-镍合金 镍合金 许多高渗透性的塑料,材料,h2 使用的设备使用前先进行密封性测试 确保有效接地 只有减压并用惰性气体充分清洗后才可进行修理 采用断流阀和排出阀双重隔离 在通 h2或空气之前, 先用氮气或是抽真空来惰性化/清洁设备，直至浓度低于1% 通过加压/减压循环来清洁和惰性化盲端 当进口压力太低时，断开压缩机以避免空气进入,操作,工程不足 (没有惰性化) 回路隔离措施不充分 材料缺陷 (焊接后没有热处理) 关闭单个阀门来进行管道隔离 孔口周围安全距离太短 材料选择不当 (如 ss304) 空气进入 (如压缩机空气进口) 管道内微粒 (速度过快会磨损设备零件) 电气危险，尤其是每天使用的小电器，如打火机、照相机、手机和手电筒,引发氢气事故的9个原因,危险物品运送规则: 在欧洲是adr 压力容器规则: ped和tped,规则和标准,air liquide信息 氢气规范 材料安全数据表 rts c.o2.04a: 氢气处理的危险 it 76: h2 bp- 控制和安全设备 ni 196: 氢气压缩 rts c0203: 氢气瓶的使用 rtsc0201a: 氢气瓶 ni 310:氢气压力容器设计建议 ni 423:氢气使用的压力容器 as b16.04: 由于排放口处氢气燃烧造成的设备损害 itgm/sr002: 对氢气设备施工,文件,eiga msds: 氢气和冷冻氢 doc 15/96: 氢气站 doc 6/93: lh2的存贮、输送和分配 tn 26/