燃烧性物质的贮存和运输

燃烧性物质的贮存和运输燃烧性物质的贮存和运输 一 燃烧性物质概述一 燃烧性物质概述 在化学工业中 燃烧性物质的应用非常广泛 由于缺乏或 忽视必要的控制 火灾和爆炸事故不断发生 比如烯属烃 芳 香烃 醚和醇都是典型的燃烧性物质 它们经化学加工制备出 又转用作其他更复杂物质的合成原料 同时 它们还用作交通 工具或飞行器的驱动燃料或推进剂 以及各种分离过程的溶剂 为了避免或减少灾难性事故 这类物质在贮存和应用前须预先 评价它们的燃烧和爆炸危险 实际上几乎所有的燃烧过程都是在氧和处于蒸气或其他微 细分散状态的燃料之间进行的 固体只有加热到一定程度释放 出足够量的蒸气 才能引发燃烧 在一定的温度下 液体一般 比固体有更高的蒸气压 所以易燃液体比易燃固体更容易引燃 易燃气体和易燃粉尘无需熔解或蒸发而直接燃烧 所以最容易 引燃 固体 液体和气体在燃烧传播速率方面也有量的差异 固体燃烧传播速率最慢 液体则相当快 气体和粉尘的传播速 率最快 常能引发爆炸 化学工业中的物料多数是易于起火并能迅速燃烧的液体 一般地 在等于或低于 38 的温度范围便能引燃的物质称为易 燃性物质 温度必须加热到 38 以上才能引燃的物质则称为可 燃性物质 全美消防协会应用闪点 tf 和沸点 tb 对易燃液体和可 燃液体进行了更详细的分类 把易燃液体和可燃液体都分为三 类 具体分类方法如下所示 在普通工业条件下易于引燃的物质被认为具有严重火险 这些物质必须贮存于清凉处 以防其蒸气与空气混合偶发起火 贮存区必须通风良好 这样 贮存容器常规渗漏出的蒸气能很 快稀释到火星不至于将其点燃的程度 此外 贮存区必须远离 有金属切割 焊接等动火作业的火险区 对于高度易燃物质 必须与强氧化剂 易于自热的物质 爆炸品 与空气或潮气反 应放热的物质 隔离贮存 氧化剂不属于燃烧性物质 但作为氧源与燃烧有着密切关 系 也在这里予以介绍 通常空气中含有 21 的氧 是主要的 供氧源 还有许多其他物质 即使没有空气也能提供反应氧 在这些物质中 有些需要加热才能产生氧 而另外一些在室温 下就能释放出大量的氧 以下各类化合物 其供氧能力应该引 起特别注意 有机和无机的过氧化物 氧化物 高锰酸盐 高 铼酸盐 氯酸盐 高氯酸盐 过硫酸盐 过硒酸盐 有机和无 机的亚硝酸盐 有机和无机的硝酸盐 溴酸盐 高溴酸盐 碘 酸盐 高碘酸盐 铬酸盐 重铬酸盐 臭氧 过硼酸盐 强氧 化剂靠近低闪点液体贮存是极不安全的 现在普遍赞同氧化剂 和燃料隔离贮存 氧化剂贮存区应该保持清凉 通风良好 而 且应该是防火的 在氧化剂贮存区 普通救火设施往往不起作 用 因为氧化剂本身可以供氧 灭火剂的覆盖失去效用 二 燃烧性物质的危险性二 燃烧性物质的危险性 了解燃烧过程 特别是燃烧扩散的概念 有助于燃烧性物 质危险性的理解 可燃物质的燃烧历程一般解释为 物质蒸发 并被加热至自燃点 在极短的时间内以包含许多自由基的链反 应的形式与氧化合 所以 燃料 氧和热构成了燃烧的三个基 本要素 燃烧三要素中任意两个共存 如果没有第三要素的加 入 都不会引发燃烧 因为 几乎所有的活动都是在有氧的气 氛中进行的 防火安全的普通做法是把燃烧性物质与所有的火 源隔离 即使很小的火焰在环境温度 20 的甲醇开口容器上方通过 甲醇液面上的蒸气会立即起火 在同样条件下冰醋酸和萘却不 会起火 但是 如果醋酸稍微加热 产生足够量的蒸气 便会 引燃 而萘则需要进一步加热才会引燃 液体和固体只有释放 出足够量的蒸气或气体 与空气混合成为燃烧混合物时才会引 燃 很显然 物质的挥发性是其形成燃烧混合物的决定因素 沸点和蒸气压可用来表征物质的挥发性 虽然两者根据其定义 与燃烧并不直接有关 闪点经验地 但是相当满意地描述了液体的燃烧性能 闪 点是液面上的蒸气混合物能够引燃的最低温度 在解释闪点信 息时必须考虑混合物的组成 氯代烃与低闪点的烃类物质混合 能够相当大地提高闪点 但是经过部分蒸发 不燃组分极易失 去 留下的依然是低闪点组分 醇和其他极性溶剂的水溶液在 低浓度下也有确定的闪点 比如 5 乙醇水溶液的闪点为 62 高闪点物质的烟雾易于引燃 泡沫的起火温度要比预期的低得 多 可燃物质当其温度加热至闪点以上时就变成了易燃物质 这是粗心的操作者容易忽略的事实 少量挥发性物质加入高沸 点液体 会极大地降低液体的闪点 使液体的燃烧爆炸性危险 显著增加 可燃固体粉尘具有严重的爆炸危险 微细分散状态的聚合 物 金属和非金属元素 煤 谷物 糖等天然产物的粉尘 棉 花的纤维都有严重的爆炸危险 化学工业中的一个典型事故案 例是 一次微小的爆炸扬起了平台上积累的粉尘 引发了第二 次严重得多的爆炸 易燃蒸气在空气中的浓度低于燃烧下限时 蒸气分子间的 距离较大 有效碰撞次数锐减 释放出的反应热减少 而且过 量的空气还吸收部分反应热 这样就不足以把没有燃烧的易燃 物质引燃 当其浓度高于燃烧上限时 易燃气体过量而不能完 全燃烧 也不足以把周围的易燃物质引燃 易燃气体或蒸气的 燃烧范围包括燃烧上下限之间的所有浓度点 当蒸气浓度在燃 烧上下限附近时 燃烧扩散很慢 当浓度接近燃烧范围的中点 特别是达到反应式的化学计量浓度时 燃烧传播速率加快 能 量释放加剧 如果把易燃液体贮存于封闭容器中 容器自由空 间中蒸气的浓度取决于贮存温度下液体的蒸气压 了解自由空 间中的蒸气浓度是在燃烧范围之下 之上 还是之中 对安全 管理有着重要意义 在空气或其他氧化性气氛中 燃料只有被加热到足以诱发 连锁反应时 燃烧才会发生 火焰 热表面和电火花是三种最 常见的火源 对于任意给定的燃料 氧系统 只要火源有足够高 的温度和足够多的能量 都能引发燃烧 自燃点是指物质没有明显火源自发燃烧的最低温度 易燃 混合物与热表面接触 当其温度达到自燃点时 便产生冷燃烧 冷燃烧是有机物质低温氧化伴生的可视现象 冷燃烧的反应速 率随着温度和压力的升高而加速 如果是在绝热条件下 反应 速率高到一定程度 冷燃烧就会转化成为失控的热爆炸 事后 一些年发现 许多以前无法解释的工业火灾和爆炸都是由于冷 燃烧随后转变为热燃烧引起的 着火点表示的是纸张 木材一类固体必须加热至能够引燃 并持续燃烧的最低温度 对于一定的物质 大小 形状 纯度 湿度和空气运动影响着着火点的测定数据 焊枪和火柴的火焰 或者炉火 有足够的温度和能量点燃气体 液体或固体 在有 易燃物质的区域 必须严禁明火 排除各种生火设备 加热器或破损电灯泡的电热丝 只要能产生 2 mj 的能量 便成为有效的点火源 一些研究指出 点燃大量易燃物质所需 要的电热丝的温度与电热丝的直径成反比 对于烃类蒸气以大 的金属热表面作为点火源的研究结果表明 大热表面的温度要 远高于文献报道的自燃点才能引发燃烧 人们用蒸气运动缺少 限制和对流来解释需要较高的温度 干燥的 配置较差的轴承 和密封圈会产生摩擦热 如果恰逢易燃液体 蒸气或气体的泄 漏点 就有可能引发燃烧 仅有 0 2 mj 能量的电火花便能点 燃易燃气体或蒸气与空气的混合物 转换开关操作或电动机整 流器运行时会产生电火花 导线的偶然破损或电接地松动也会 产生电火花 电焊弧则是很强的点火源 在易燃物质的应用和 贮存区 电气设备应该是防爆的 工房应该能够承受化学计量 浓度的蒸气和空气混合物的内部爆炸 热气体的温度必须冷却 到其着火点以下才能排出 静电是潜在的点火源 在干燥气候中穿戴合成纤维织物能 够产生大量的静电荷 有些绝缘体运动表面的摩擦可以产生较 大的静电势 液体 气体或粉尘在流动时 会产生静电荷 并 在系统中与地绝缘的金属部件中聚集 由于金属部件间静电势 的差异 在其间隙中容易进发出高能电火花 可以引燃存在的 任何易燃气体或蒸气 泵送相当纯净的有机流体 产生的静电 荷会聚集在接受容器中液体的表面 一些研究结果表明 高速 喷射泵送易燃液体 在液面上的蒸气空间会发生爆炸 三 燃烧性物质的贮存安全三 燃烧性物质的贮存安全 1 贮存安全的一般要求 贮存容器和贮存方法的确定以及燃烧性物质的操作和管理 对安全都是至关重要的 贮存容器和贮存方法的确定与贮存物 质的相态有很大关系 因此 贮存安全也必须结合物质存在的 相态考虑 燃烧性气体不得与助燃物质 腐蚀性物质共同贮存 如氢 乙烷 乙炔 环氧乙烷 环氧丙烷等易燃气体不得与氧 压缩 空气 氧化二氮等助燃气体混合贮存 易燃气体与助燃气体一 旦泄漏 就会形成危险的爆炸混合物 燃烧性气体是以压缩状 态贮存的 与腐蚀性物质共同贮存 如硝酸 硫酸等都有很强 的腐蚀作用 气体容器容易受到腐蚀造成泄漏 引发燃烧和爆 炸事故 易燃气体和液化石油气的贮罐库 应该通风良好 远 离明火区 不同类型的燃烧性气体的贮存容器 不应设在同一 库房 也不宜同组设置 燃烧性液体较易挥发 其蒸气和空气以一定比例混合 会 形成爆炸性混合物 故燃烧性液体应该贮存于通风良好的清凉 处 并与明火保持一定距离 在易燃液体贮存区内 严禁烟火 沸点低于或接近夏季最高气温的易燃液体 应贮存于有降温设 施的库房或贮罐内 燃烧性液体受热膨胀 容易损坏盛装的容 器 容器应留有不少于 5 容积的空间 燃烧性固体着火点较低 燃烧时多数都能释放出大量有毒 气体 所以燃烧性固体贮存库 应该干燥 清凉 有隔热措施 忌阳光曝晒 燃烧性固体多属还原剂 相当多的具有毒性 燃 烧性固体与氧化剂应该隔离贮存 要有防毒措施 自燃性物质有不稳定的性质 在一定的条件下会自发燃烧 可以引发其他燃烧性物质的燃烧 故自燃性物质不能与其他燃 烧性物质共同贮存 因灭火方法和其稳定性相抵触 自燃性物 质和遇水燃烧物质不能在一起贮存 自燃性物质应该贮存在清 凉 通风 干燥的库房内 对存贮温度也有严格的要求 遇水 燃烧的物质 受潮湿作用会释放出大量易燃气体和热量 遇到 酸类或氧化剂会起剧烈反应 遇水燃烧的物质不应与酸类 氧 化剂共同贮存 存储库房要保持干燥 对存贮湿度也有严格要 求 2 燃烧性物质的盛装容器 燃烧性物质许多是有限量的应用 盛装于容量约 200 kg 以 下的容器中 从贮运事故案例可以看出 多数事故是由于盛装 容器不善造成的 根据盛装的燃烧性物质的性质 对盛装容器 的种类 材质 强度和气密性都有一定的要求 只有金属容器 不适宜时才允许使用有限容量的玻璃和塑料容器 工厂和实验 室都倾向于使用容量 20 kg 以下的安全罐 弹簧帽可以防止通常 温度下的液体或气体的损失 但在内压增加时要适当排放降压 安全罐出口处的阻火器可以阻止火焰的进入 从而排除了内爆 危险 使用塑料容器时要防止对热的暴露 以免塑料软化或熔 化造成物料的泄放或渗漏 液体燃料贮存库要有防火墙和火门 要用防爆电线 通风必须良好 燃烧性物质输送时 所有金属 部件必须电接地 液体的流动或自由下落产生的静电足以达到 发火的能量 对于燃烧性物质 有桶装 袋装 箱装 瓶装 罐装等多 种形式 盛装的形式和要求因盛装物料的性质而异 这里仅介 绍几种常用的盛装形式 金属制桶装容器有铁桶 马口铁桶 镀锌铁桶 铅桶等 规格一般为 200 kg 或更小的容量 金属桶 要求桶形完整 桶体不倾斜 不弯曲 不锈蚀 焊缝牢固密实 桶盖应该是旋塞式的 封口要有垫圈 以保证桶口的气密性 金属桶在使用前应该进行气密性检验 耐酸坛用来盛装硝酸 硫酸 盐酸等强酸 耐酸坛表面必须光洁 无斑点 气泡 裂 纹 凹凸不平或其他变形 坛体必须耐酸 耐压 经坚固烧结 而成的 坛盖不得松动 可用石棉绳浸水玻璃缠绕坛盖螺丝 旋紧坛盖后用黄沙加水玻璃或耐酸水泥加石膏封口 3 大容量燃烧性液体贮罐 贮存大容量燃烧性液体采用大型贮罐 贮罐分地下 半地 下 地上三种类型 起火乃至爆炸是燃烧性液体贮罐区最主要 的危险 为了贮存安全 所有贮罐在安装前都必须试压 检漏 贮罐区要有充分的救火设施 贮罐的尺寸 类型和位置 与建 筑物或其他罐间的互相暴露 贮存液体的闪点 容量和价值 以及物料损失中断生产的可能性 应充分考虑这些因素 确定 需要采取的防火措施 对于地下和半地下贮罐 要根据贮存液体的性质 选定的 埋罐区的地形和地质条件 确定埋罐的最佳尺寸和地点 以及 采用竖直的还是水平的贮罐 埋罐选点时 还要结合同区中的 建筑物 地下室 坑洞的地点 统筹考虑 罐体掩埋要足够牢 固 以防洪水 暴雨以及其他可能危及罐体装配安全的事件发 生 要考虑邻近工厂腐蚀性污水排放 存在腐蚀性矿渣或地下 水的可能性 确有腐蚀性状况 在埋罐前就得采取必要的防腐 措施 对罐要进行充分的遮盖 在灌区要建设混凝土围墙 对于地上贮罐 罐体的破裂或液面以下罐体的泄漏 极易 引发严重的火灾 对邻近的社区也会造成较大的危害 为了周 边的安全 贮罐应该设置在比建筑物和工厂公用设备低洼的地 区 为了防止火焰扩散 贮罐间要有较大的间隙 要有适宜的 排液设施和充分的阻液渠 四 燃烧性物质的装卸和运输四 燃烧性物质的装卸和运输 燃烧性物质是化学工业中加工量最大 应用面最广的危险 物质 这些物质由火车车厢 货运卡车经陆路 由内河中的驳 船 海洋中的货轮经水路 由管道经地下中转或抵达目的地 危险物质的装卸和运输是化学加工工业中最为复杂而又重要的 操作 1 车船运输安全 燃烧性物质经铁路 水路发货 中转或到达 应在郊区或 远离市区的指定专用车站或码头装卸 装运燃烧性物质的车船 应悬挂危险货物明显标记 车船上应设有防火 防爆 防水 防日晒以及其他必要的消防设施 车船卸货后应进行必要的清 洗和处理 火车装运应按铁道部 危险货物运输规则 办理 汽车装运 应按规定的时间 指定的路线和车速行驶 停车时应与其他车 辆 高压电线 明火和人口稠密处保持一定的安全距离 船舶 装运 在航行和停泊期间应与其他船只 码头仓库和人烟稠密 区保持一定的安全距离 2 管道输送安全 高压天然气 液化石油气 石油原油 汽油或其他燃料油 一般采用管道输送 在美国 天然气输送管道管径略大于 1 2 m 石油输送管道管径约 0 9 m 从 oklahoma 到 chicago 的汽 油输送管道管径为 1 02 m 这些管道埋设于深度 0 76 0 91 m 的地下 操作压力高达 8 27 mpa 为保证安全输