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(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，消除隐患。
　　五、爆炸性
　　爆炸是指一个物系从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3200℃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，则爆炸极限相应扩大。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，加压乙炔则极易分解。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℃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580℃。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，则引发乙炔分解爆炸的初始压力将会降低。此外，乙炔在杂质的催化作用下，分解爆炸的初始温度会明显下降。
　　3.聚合反应
　　乙炔在常温下的热力学性质很不稳定，会在各种条件下聚合成链状或环状结构的化合物，但它与乙烯不同，一般不能聚合成高分子化合物。乙炔聚合时会放热，温度越高，聚合速度越快，热量的积聚会进一步加速聚合，同时发生聚合物分解，其结果会引起爆炸。乙炔的聚合放热，也可能会引发乙炔直接分解爆炸。

全文下载：

欢迎鉴阅！

欢迎鉴阅！