化工防火防爆技术

化工防火防爆技术化工防火防爆技术 一 燃烧与燃烧条件 1 燃烧 是可燃物质 气体 液体或固体 与氧或氧化剂发生伴有放热和发光 的一种激烈的化学反应 不仅可燃物质与氧化合的反应属于燃烧 要某些情况下 没有氧参加的反应 也是燃烧 如金属钠在氯气中燃烧 炽热的铁在氯气中燃烧所发生的激烈氧化 反应 并伴有光和热发生因此也是燃烧 2 燃烧条件 燃烧三要素 1 有可燃物质存在 固体燃料如煤 液体燃料如汽油 气体燃料如甲烷等 2 有助燃物质存在 通常的助燃物质有空气 氢 氧 氯等 3 有点火源 即导致燃烧的能源 的存在 如撞击 摩擦 明火 高温表面 发热自燃 绝热压缩 电火花 光和射线等 燃烧三要素缺少任何一个 燃烧便不能发生 有时即使这三要素都存在 但其 中某些条件达不到一定程度 如可燃物未达到一定的深度 助燃物数量不够 点火源不具备足够的温度或热量 也不会发生燃烧 如氢气在空气中的深度 低于 4 时 便不能点燃 一般可燃物质在含氧量低于 14 的空气中不能燃烧 一根火柴点不燃一堆煤等 二 燃烧的过程和形式 可燃气体最易燃烧 只要达到其本身氧化分解所需要的热量 便能燃烧 燃烧 速度很快 液体可燃物在火源的作用下 首先发生蒸发 然后蒸气再氧化分解 进行燃烧 固体燃烧物分为简单物质和复杂物质 1 燃烧的形式 简单物质 如硫 磷等 受热后首先熔化 然后蒸发 燃烧 复杂物质在受热时先分解成气态和液态产物 然后气态产物和液态产物的蒸气 着火燃烧 按参与燃烧反应相态的不同 燃烧可分为均一系燃烧和非均一系燃烧 均一系燃烧指燃烧反应在同一相中进行 非均一系燃烧指在不同相内进行的燃烧 固体的燃烧均属于非均一系燃烧 根据可燃气体的燃烧过程不同 分 混合燃烧 将可燃气体预先同助燃剂 空气或氧气混合 然后进行的燃烧 扩散燃烧 可燃性气体分子与助燃气体 氧 分子由于扩散 边混合边燃烧 这种形式叫做扩散燃烧 混合燃烧反应迅速 温度高 火焰传播速度快 通常的爆炸反应即属于这一类 蒸发燃烧 在可燃液体燃烧中 通常不是液体本身燃烧而是由液体产生的蒸气 进行燃烧 这种形式的燃烧叫做蒸发燃烧 像硫磺 萘等一类可燃性固体的燃 烧是先受热熔融成液体 液体再蒸发成气体而后燃烧 这类燃烧也叫蒸发燃烧 蒸发燃烧和分解燃烧均有火焰产生 属于火焰型燃烧 当可燃固体燃烧到最后 分解不出可燃气体时 只剩下碳 此时没有可见火焰 燃烧转为表面燃烧 这 种燃烧又叫均热型燃烧 金属的燃烧就是一种表面燃烧 2 闪燃与闪点 当火焰或炽热物体接近易燃或可燃液体时 液面上的蒸气与空气混合物会发生 瞬间火苗或闪光 这种现象称为闪燃 闪点是易燃液体表面挥发出的蒸气足以引起闪燃时的最低温度 闪点与物质的 浓度 物质的饱和蒸气压有关 物质的饱和蒸气压越大 其闪点越低 闪点越 低 火灾危险性越大 两种可燃液体的混合物的闪点 一般在这两种液体闪点之间 并低于这两种物 质闪点的平均值 3 自燃与自燃点 自燃是可燃物质自发着火的现象 可燃物质在没有外界为源的直接作用下 常 温中自行发热 或由于物质内部的物理 如幅射 吸附等 化学 如分解 化合 生物 如细菌的腐败作用 反应过程所提供的热量聚积起来 使其达 到自燃温度 从而发生自行燃烧 可燃物质在没有外界火花或火焰的直接作用下能自行燃烧的最低温度称为该物 质的自燃点 自燃点是衡量可燃性物质火灾危险性的又一个重要参数 可燃物 的自燃点越低越易引起自燃 其火灾危险性越大 自燃又分为受热自燃和自热自燃 受热自燃是可燃物质在外界热源作用下 温度升高 当达到其自燃点时 即着 火燃烧 在化工生产中 可燃物由于接触高温表面 加热和烧烤过度 冲击摩 擦 均可导致自燃 自热自燃的原因有氧化热 分解热 聚合热 发酵热等 自热燃烧的物质可分 为四类 自燃点低的物质 如磷 磷化氢等在常温下即可自燃 遇空气 氧气会发生自燃的物质 如油脂类 浸渍在棉纱 木屑中的油脂 很容易发热自燃 又如金属粉尘及金属硫化物 像硫化铁 极易在空气中自燃 在化工厂和炼油厂里 由于有硫化物 h2s 的存在 铁制的设备和窗口易受到 腐蚀而生成硫化铁 硫化铁与空气接触便能自燃 如果有可燃气体存在 则容 易形成火灾和爆炸 自然分解发热物质 如硝化棉 产生聚合 发酵热的物质 如潮湿的稻草 木屑堆积在一起 由于细菌作用 产生热量 若热量不能及时散发 则温度逐渐升高 最后达到自燃点而自燃 影响物质自燃点的因素很多 如压力 浓度 催化剂等 压力对物质的自燃点影响大且成反比 压力越高 自燃点越低 如苯在常压下 自燃点为 680 在 10 个大气压下为 590 在 25 个大气压下为 490 可燃气体与空气混合时的自燃点随其浓度的变化而变化 当混合物的比例符合 该物质氧化反应的化学计算量 理论量 时 其自燃点最低 混合气体中氧的 浓度增高 其自燃点降低 活性催化剂 正催化剂 能降低物质的自燃点 而钝性催化剂 负催化剂 却 能提高物质的自燃点 例如 汽油中加入的抗震剂四乙基铅 就是一种钝性催 化剂 液体和固体可燃物受热后分解并析出来的可燃气体挥发物愈多 其自燃点愈低 固体可燃物粉碎的愈细 其自燃点愈低 一般情况下 液体密度越大 闪点越高而自燃点越低 比如下列油品的密度 汽油 煤油 轻柴油 重柴油 蜡油 渣油 而其闪点依次升高 自燃点依次 降低 表一 几种液体燃料自燃点和闪点比较表 物物 质质闪点 闪点 自燃点 自燃点 物物 质质闪点 闪点 自燃点 自燃点 汽油 28501 530 重柴油 120300 330 煤油 28 45380 425 蜡油 120300 320 轻柴油 45 120350 380 渣油 120230 240 有机物的自燃点有以下几个特点 同系物的第一个化合物具有比其他化合物高的自燃点 同系物中自燃点随相 对分子质量增加而降低 如甲烷的自燃点高于乙烷 丙烷 正位结构物的自燃点低于其异构物的自燃点 如正丙醇和自燃点为 540 而异丙醇的自燃点则为 620 饱和碳氢化合物的自燃点比与它相应的不饱和碳氢化合物的自燃点为高 如 乙烯的自燃点 425 乙烷的自燃点 515 乙炔的自燃点 305 苯系低碳氢化合物的自燃点高于有相同碳原子数的脂肪族碳氢化合物的自燃 点 如苯 c6h6 和甲苯 c7h8 的自燃点分别高于已烷 c6h14 和庚烷 c7h16 的自燃点 自燃点的值与测定的仪器 步骤 条件有很大关系 因此 测定的条件不同 其结果也不相同 表二 某些气体及液体的自燃点 自燃点 自燃点 化合物化合物分子式 空气中氧气中 化合物分子式 空气中氧气中 氢气 h2572560 丙烷 c3h6458 一氧化碳 co609588 丁烯 c4h8443 氨 nh3651 戊烯 c5h10273 二硫化碳 cs2120107 乙炔 c2h2305296 硫化氢 h2s292220 苯 c6h6580566 氢氰酸 hcn538 环丙烷 c3h6498454 甲烷 ch4632556 环已烷 c6h12 296 乙烷 c2h6472 甲醇 ch4o470461 丙烷 c3h8493468 乙醇 c2h6o392 丁烷 c4h10408283 乙醛 c2h4o275195 戊烷 c5h12290258 乙醚 c2h10o193182 已烷 c6h14248 丙酮 c3h6o561485 庚烷 c7h16230214 醋酸 c2h4o2550490 辛烷 c8h18218208 二甲醚 c2h6o350352 壬烷 c9h20285 二乙醇胺 c4h11no2662 癸烷 正 c10h22250 甘油 c3h8o3 320 乙烯 c2h4490485 石脑油 277 摘自 物性定数 1968 年第六期 日本化学工学协会编 表三 某些常见物品的自燃点 名名 称称自燃点 名 称自燃点 名 称 自燃点 松节油 53 棉花 150 硫黄 207 樟脑 70 漆布 165 豆油 220 灯油 86 蜡烛 190 无烟煤 280 500 赛璐珞 100 布匹 2