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標準氣體的安全生產與管理

時間:2017/3/24 10:09:13  作者:  點擊量:

隨著經濟的發展和市場對標準氣體日益增長的需要,標準氣體的種類越來越多,復雜程度也越來越高,其應用領域涉及到石油化工、勘探、冶金、機械制造、電子、煤炭、電力、環保等領域(工藝氣體或標準氣體)。近年來,在標準氣體的制備過程中經常會發生一些意想不到的事故,不僅造成了人身傷害,同時也造成了巨大的財產損失。因此,了解和掌握氣體及材料的性質,合理設計充裝工藝,制定嚴格的操作程序,清楚地標識氣瓶的危害性,才能確保制備和使用標準氣體過程中的安全。

一、充裝系統的設計

不相容的氣體不能在一個充裝系統上充裝。要設計兩套獨立的充裝系統,將不相容的氣體分開。如果在一個匯流排上同時連接不相容的氣體,當閥門泄漏時,高壓的氣體會流入低壓不相容的氣體氣瓶中引起反應而發生燃燒或爆炸,同時,操作者錯誤的操作也可能導致不堪設想的危險,酸性氣體不能和堿性氣體同時接入一個系統中。

二、氣體的不相容性

1、氧化性氣體和可燃氣體是不相容的。常見的氧化性氣體包括:氧氣(O2)、笑氣(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氟化氮(NF3)、氟氣(F2)、氯氣(CL2)等。常見的可燃氣體包括:氫氣(H2)、甲烷(CH4)、其他碳氫化合物(烷烴、烯烴、炔烴等)、一氧化碳(CO)、氨(NH3)、硫化氫(H2S)。

2、酸性氣體和堿性氣體是不相容的。常見的酸性氣體包括:氯化氫(HCL)、溴化氫(HBr)、二氧化硫,常見的堿性氣體包括氨(NH3)、胺(RNH2)。

3、氧化性氣體和還原性氣體是不相容的。

三、氣體成分與材料的不相容性

氣體在某種條件下與氣瓶、閥門、管路材料不相容可導致如下危險:

1、腐蝕

1)濕氣腐蝕

例如HCL、CL2在有水存在時很容易腐蝕鋼瓶,水分的引入可能來源于客戶使用,沒有關閉閥門,也可能在充裝過程中或水壓檢驗中;NH3、SO2、H2S也有類似的腐蝕。即使是干燥的氯化氫和氯氣,高濃度時也不能儲存在鋁合金氣瓶中。

2)應力腐蝕

在CO、CO2、H2O共存時,極易腐蝕碳鋼瓶。因此在制備含有CO和CO2的標準氣體時,氣瓶要進行烘干處理,原料氣體也要使用高純氣體或不含水分的氣體。

2、生成危險的化合物

1)乙炔和含銅大于70%的銅合金反應生成金屬有機化合物。

2)單鹵代烴CH3CL、C2H5CL、CH3Br等不能盛裝在鋁合金氣瓶中,它們會與鋁緩慢形成金屬有機鹵化物,遇水爆炸。如果氣瓶中含有水分,配制后的標準氣體中可以檢測出烷烴和氫氣。

3、爆炸反應因氣體與閥門密封材料或管路材料不相容引起爆炸反應。如氧化性氣體不能選用可燃密封材料的閥門。在標準氣體配制時這一點容易被忽視。其中包括如何計算標準氣體的氧化性。

四、不相容的氣體在制備中的事故回顧與分析

以下是所知道的近年來發生的事故: 1996-中國臺灣,N2O/H2, 爆炸/人員傷亡;1997-加拿大,CO/Air, 爆炸;1997-英國,CH4/Air , 爆炸/人員傷亡;1997-南美,CH4/Air, 壓力表炸毀;1997-美國,4% H2/Air,隱患事故;2003-德國,N2O/CO,人員受傷;2004-法國,鹵代烴/Air ,隱患事故;2007-中國蘭州,CH4/Air, 人員傷亡。

以上事故中,多數是配制空氣中的可燃氣體,這類氣體大多用在化工廠、煤礦中環境氣體的檢測中,事故的原因或者是錯誤的操作;或者是不相容的氣體同時接入一個系統中,由于閥門漏氣產生倒灌;或者是濃度計算錯誤;或者是錯誤的充裝順序造成的。對于一氧化碳混合氣的爆炸事故分析,人們往往重視一氧化碳的毒性而忽略了其可燃性。空氣中可燃性氣體的制備經常發生,因此制定嚴格的操作程序是非常重要的。

五、標準氣體潛在的危險分析

1、標識不清或沒有警示標識

1)標準氣體的氣瓶應該和純氣一樣貼警示標簽。關于標準氣體可燃性或氧化性的計算目前國內尚無標準遵循。ISO 10156為如何計算標準氣體的可燃性和氧化性提供了可以遵循的方法。

2)標準氣體應和純氣一樣有成分和濃度標簽。

3)不應留有和氣體或濃度不符的標簽,殘留的上次充裝的標簽要清理干凈。

2、標準氣體的閥門出口螺紋應遵循的規則

標準氣體的閥門出口螺紋應遵循:可燃標準氣體-左旋,不燃標準氣體-右旋;目前市場上大多數生產廠提供的標準氣體閥門出口螺紋沒有什么區別,全部采用右旋;標準氣體應和純氣一樣,可燃標準氣體使用出口螺紋右旋的閥門,防止在生產過程中和客戶使用時錯接;

3、氣體接近爆炸限或充裝過程中經過爆炸區間,沒有濃度和壓力限制作為標準氣體生產廠家,不僅僅提供給客戶的產品濃度在可燃(爆炸)下限以下,而且在充裝過程中也要確保操作人員的安全,對于在充裝過程中經過爆炸區間的標準氣體,應經過嚴格計算控制充裝壓力和進樣順序,制定嚴格的操作程序,操作者應該接受培訓,培訓合格后才可充裝此類氣體。

六、液態混合物的潛在危險

除了遵從和氣態混合物同樣的規則,還應考慮:

1、充裝不能超量;

2、確認氣瓶中無余量;

3、電子秤要校準;

4、虹吸管的材質和充裝的成分要相容。

七、生產過程中環境氣體的監測

由于標準氣體品種繁多,成分復雜,易燃易爆和有毒有害氣體的泄漏,都可能產生事故,因此室內安裝報警器是實現安全生產的必要條件,安全生產,預防為主。

總之,在標準氣體制備過程中,必須對制備的標準氣體進行研究,制定合理的充裝工藝和安全操作程序,提供必要的安全生產條件,將安全生產放在首位,減少人身傷害和財產損失,這樣才能創造和諧的社會環境。

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