工业气体的危险特性分析

1、工业气体的危险特性分析工业气体的危险特性主要有燃烧性、毒害性、窒息性、腐蚀性、爆炸 性以及可能发生氧化、分解、聚合等产生的危险特性。由于工业气体 用气瓶属于移动式压力容器，流动范围广，使用条件复杂，无专人监 督其日常使用，因此工业气体的危险特性导致事故的可能性及危害性 会很大，必须引起足够重视。熟悉掌握工业气体的各种危险特性，对 于预防事故和减少灾害，具有十分重要的作用。本文对工业气体的危 险特性进行概述。一、燃烧性 可燃气体的燃烧往往同时伴有发光、发热的激烈反应，对周围环境的 破坏很大，危险性十分明显。根据燃烧条件，燃烧必须同时具备可燃 物，助燃物和点火源。而对易燃气体而言，一旦泄露，与空气

2、接触， 就已存在两个条件，如若存在点火源，则燃烧就无法避免。由 此可知，要消除易燃气体的燃烧危险性，就必须严防易燃气体泄露到 空气中，同时阻止点火源引入其中 ;或在易燃气体容易泄露的场所，严 格控制点火源的出现。能导致易燃气体燃烧的点火源种类很多，主要 有：撞击、摩擦、绝热压缩、冲击波、明火、加热、高温、热辐射、 电火花、电弧、静电、雷击、紫外线、红外线、放射线辐射、化学反 应热、催化作用等，必须处处注意、时刻防备。在国家标准 GB16163-1996 中，列入可燃气体的工业纯气品种多达四十余种，其中，以可燃性液 化气体居多。液化气体的特点是沸点低，极易气化，泄压时闪蒸且扩 散，与空气混合形成

3、易燃、易爆气体，火灾危险性极大。易燃气体酿 成火灾的严重后果不堪设想：人员受到直接辐射热或沾附可燃性液化 气体，就会烧伤或死亡，其他可燃物会受到大量辐射热，形成大面积 火灾，而且灭火以后极有可能会发生二次燃爆危险。此外，易燃气体 会发生空间燃爆。二、毒害性工业气体的毒害性通过吸入途径侵入人体，与人体组织发生化学或物 理化学作用，从而造成对人体器官的损害，并破坏人体的正常生理机 能，引起功能或器质性病变，导致暂时性或持久性病理损害，甚至危 及生命。瓶装气体中有一部分属于有毒气体。有毒气体的毒性影响， 与有毒气体的本身性质、侵入人体的途径及侵入数量、暴露接触时间 长短、作业人员防护设施用品及身体素

4、质等各种因素有关。有毒气体 易散发于作业场所的空气中，对作业人员的影响最大。有毒气体的气 瓶在充装、储运、使用过程中，其主要危害是由于有毒气体泄露造成 人体慢性中毒或由于气瓶 (包括瓶阀 )破损导致有毒气体外溢所引起的 人体急性中毒。国家对有毒物质在作业场所空气中的最高容许浓度有 明确规定，可参见国家标准工作场所有害因素职业接触限值 (GBZ2-2002。) 但这一规定只能作为慢性吸入中毒的卫生标准，不能用 作预防急性中毒的衡量尺度。要避免工业气体的中毒伤害，必须严格 防止有毒气体的泄露散发，同时加强对气瓶在充装前的检查。三、窒息性在工业气体生产、储存、使用过程中，因不燃 （惰性）气体存在 （

5、缺氧）而 造成窒息危害的现象经常出现。由于大多数不燃气体无色无味，难于 发觉，且化学性质稳定不易分解，窒息危害性很大。压力容器泄漏， 大量窒息性气体扩散未及时，造成局部区域氧气含量下降 ;密闭容器经 窒息性气体置换及吹扫后，未放入空气，作业人员立即进入其内部进 行检修作业 ;在狭小空间或有限场所，进行长时间窒息性气体保护焊接 作业;低温容器局部保温失效，大量低温液体气化升压自动泄放或低温 液化气体外泄等诸种情况，均会发生窒息危害。要预防工业气体窒息 危害，必须严密防止容器破损而大量气体泄露 ;一旦容器破损气体泄露， 必须加强局部强制排风和整体通风 ;加强作业场所氧含量检测，有专人 监护作业。按

6、国家标准缺氧危险作业安全规程 （GB8958-1988） 采取 安全防护措施，配备安全防护用品。四、腐蚀性 纯品工业气体大多属于非腐蚀性介质，但由于工业气体不纯，就会产 生腐蚀性介质。在工业气体中，水份对介质印响很大，极易产生具有 腐蚀性的化学物质。因此，在工业气体充装前，必须进行干燥处理， 以消除腐蚀影响 （ 但含水氨会减缓对钢瓶的腐蚀，则是例外 ）。对含水 产生腐蚀性的工业气体，必须选用耐腐蚀材料制造气瓶 ;或气瓶设计时 适当加大腐蚀裕度 （但对应力腐蚀无效 ），瓶阀等附件亦应采用相应的耐 腐材料 ;严格控制气体中的含水量 ;气瓶定检后应彻底干燥除水， 消除隐 五、爆炸性爆炸是指一个物系从

7、一种状态转化为另一种状态，并在瞬间以机械功 的形式放出大量能量的过程。爆炸有物理性爆炸和化学性爆炸两种。 物理性爆炸是物质因状态和压力发生突变等物理变化而形成的，前述 压缩气体及液化气体超压引起的爆炸就属于物理性爆炸。物理性爆炸 前后的物质化学成分及性质均无变化。化学性爆炸是指由于物质发生 极其激烈的化学反应，产生高温、高压并释放出大量的热量而引起的 爆炸。化学性爆炸以后的物质性质和成分均发生变化。在工业气体生 产中，可燃气体混合物爆炸、分解爆炸就属于化学爆炸。鉴于工业气 体的爆炸危险性极大，在工业气体生产过程中就必须加强防爆技术措 施。工业气体的爆炸危险特性主要指化学性爆炸，即由于气体发生极

8、迅速 的化学反应而产生高温、 高压所引起的爆炸。 对于化学性质非常活泼 （主 要指容易氧化、分解或聚合 ）的工业气体，需要特别予以注意。对于氧 气瓶禁油，就是最常见的预防工业气体爆炸的一项技术措施。但工业 气体的氧化特性，不应仅仅理解为氧气与其他物质的化合，应从更广 义的氧化性去认识。对于氯气，同样具有氧化性，它可氧化活泼金属 和氢气，生成氯化物，同时发热燃烧。含过氧基的氧化剂比氧气的氧 化性更强（如环氧乙烷 ），遇胺、醇等多种有机物会发生强烈的氧化反应。 在工业气体中， 分解爆炸的可能性比氧化爆炸小得多。 发生分解反应， 需要高温条件。没有高温，工业气体就不会分解。但不可忽视由于局部过热使少

9、量气体产生分解的现象。分解反应速度很快，一旦出现分解反应，便会放出大量热量而使温度急剧升高，加快分解速度，直至 发生强烈的爆炸。对于容易发生聚合或有聚合倾向的工业气体，必须绝对避免与过氧化 物接触，因为氧和过氧化物都是良好的引聚剂。聚合是一种放热反应 过程，气体聚合时放热会使气体压力异常升高，造成极大的危险。聚 合反应的气体质量越大，反应越猛烈，危险性就越大。为加深对氧化、分解和聚合反应的爆炸危险特性的理解，现以乙炔为 例作着重介绍。1. 氧化反应乙炔对于氧化剂的反应很灵敏。如将乙炔通入高锰酸钾溶液，溶液的紫色很快就会消失，同时产生褐色的沉淀物。这个反应常被用作乙炔 的定性分析。常见的乙炔氧化

10、反应是乙炔在空气或氧气中的燃烧，燃烧时的氧一乙炔火焰温度可达3200C以上。乙炔的燃烧热虽然比乙烷、乙烯等略低，但在完全燃烧时的耗氧量却最少，产生物中水含量相对较低，水蒸发所需热量损耗较少，因此乙炔燃烧时能够得到更高的温度，这就是乙炔广泛应用于气割、气焊的原因所在。到目前为此，尚未有更理想的 物质替代乙炔，获得高温热源用于气割、气焊。乙炔和空气混合，形成具有爆炸性混合气体。发生氧化爆炸的条件基 本上取决于乙炔在空气中的含量 （ 即乙炔气浓度 ）。在混合气体中，当 可燃气体浓度低于某一最低浓度或高于某一最高浓度时，火焰便不能 蔓延，燃烧或爆炸也就不能进行。在点火源作用下，可燃气体恰足以 使火焰蔓

11、延的最低浓度称为可燃气体的爆炸下限 （也称燃烧下限 ）。同理， 恰足以使火焰蔓延的最高浓度称为可燃气体的爆炸上限 （ 也称燃烧上 限）。上限和下限统称为爆炸极限或燃烧极限。上限和下限之间的可燃 气体浓度称为爆炸范围。从乙炔空气混合气体的氧化爆炸情况，可以 得知发生氧化爆炸大都在爆炸下限或略高于爆炸下限。因此，对爆炸 下限的技术控制更为重要。在容器 （包括气瓶 ）或管路中， 乙炔浓度在爆 炸上限以上，若空气能引入 （如回火状况）时，则随时有燃烧、爆炸危险。 因此，对浓度在上限以上的可燃气体混合物， 通常仍是危险的。 另外， 如果乙炔空气混合物中的氧含量增加，贝y爆炸极限相应扩大。乙炔的 爆炸波传播速度最快可达3000米/秒，爆炸压力最高可达58.8MPa（即 600at）。2. 分解反应 乙炔分解时是放热的， 在一定温度和压力条件下， 即使没有氧的参与， 也会导致爆炸。这就是乙炔的分解爆炸，其产物为碳黑和氢。常压乙 炔不会分解，加压乙炔贝极易分解。压力越高，越会发生分解爆炸， 且分解温度随压力的升高而迅速下降。因此，压力对乙炔的分解具有 主导作用。常压乙炔在635 C下会发生分解，但不会导致爆炸。若把乙 炔压力提高到0.15MPa,则分解温度下降至580Co乙炔分解的最小激 发能量与初始温度、压力有关。如果激发能量很大，贝引发乙炔分解爆炸的初始压