用和生产过程中存在极大的火灾爆炸危险性。乙炔在易燃气体和蒸汽的危险度仅次于二硫化碳。从多次发生的乙炔气与空气混合的爆炸事故分析看,大部分事故都发生于气体的爆炸下限或略高于爆炸下限范围内,其混合气体的浓度7%-13%时,爆炸力最强,最大爆炸压力可达1058kpa。乙炔气体爆炸的激发能量很低,在常温下与空气混合的浓度为9%时,爆炸所需的激发能量最低,约0.02mJ,随着乙炔浓度的增加,其激发能量也相应增高。在所有可燃气体中,乙炔气体爆炸的最低激发能量为最小,一般人们穿脱化纤衣服时产生的静电火花就足以将乙炔与空气的混合物引爆。
(2)分解爆炸:乙炔气容易发生分解爆炸,其爆炸事故多是由以下两种原因造成:一种是乙炔气与空气混合气体爆炸,另一种是高压乙炔气的分解爆炸,其中分解爆炸更加难以控制。如在25摄氏度时,乙炔的分解爆炸放热温度可达225.7kJ,如果分解的十分完全,而且无热损失,则分解温度可达3100摄氏度。由于乙炔分解放出大量的热量,所以在一定温度和压力下,即使没有氧气等氧化性气体的作用,也会导致爆炸。乙炔气体在常压下一般不会分解,但在一定的压力下则易分解,压力越高,分解爆炸的可能性越大,且分解温度随压力的升高而迅速下降。试验得知,乙炔在常压、温度为635摄氏度时会发生分解,但这种分解不会迅速传播,也不会导致爆炸。但若把142kpa下的乙炔点燃,就会发生分解爆炸。这一压力称为乙炔分解爆炸的初始压力和“临界压力”,将此临界值规定为割焊作业中乙炔发生装置的限定压力。
(3)乙炔的化合爆炸: 乙炔与银、铜等金属直接接触可生成更易爆炸的炔金属。如乙炔和固体金属银接触后可反应生成乙炔银。乙炔银具有炸药的全部性能。在一般情况下,银的特性与单元子气体完全一样。因此,在金属炔化物中,乙炔的爆炸威力最大。乙炔和汞的盐类接触,也会生成爆炸性
的乙炔汞。铜的炔化物有多种类型,其中一些炔化物稍微受到撞击便会发生
爆炸。由于生成条件不同,乙炔铜的爆炸危险性也会有差异。例如,纯铜与乙炔接触后生成较厚的乙炔铜,从金属铜上剥脱下来,当受到摩擦或加热时会着火燃烧;若金属中含铜量在65-70%以下,则生成的乙炔铜仅是很薄的一层膜覆盖在铜合金属表面,一般不易剥脱。即使这层薄膜受到冲击或摩擦,也都不会着火。乙炔遇卤族元素易发生加成反应而着火或爆炸,当乙炔和氯的反应温度较低,且乙炔过量时,反应停留在1,2-二氯乙烯
阶段。当乙炔同氯的反应较高,且有催化剂参加反应时,则往往会引起进一步加成反应,最终生成1,1,2,2,-四氯乙烷。乙炔同氯气在较高温度下反应,一开始就进行的相当激烈,在光的作用下即会发生着火和爆炸。由此,乙炔和氯气的反应是危险反应,在生产中应当严禁乙炔与氯气接触。另外,乙炔还能和溴、次氯酸盐等发生化合作用,同样有着火或爆炸的危险。
(4)电石的火灾爆炸危险:电石干燥时不燃烧,遇水或湿气能迅速产生高度易燃的乙炔气体,在空气中达到一定的浓度时,可发生爆炸性灾害。与酸类物质能发生剧烈反应。
(5)氧气的强氧化性:制氧过程中的火灾危险性主要取决于氧气本身的氧化性。由于氧本身的氧化性很强,接触油脂即能引起自燃,沾满氧的工作服一碰到火星就会迅速着火;氧气与乙炔接触,遇到明火即能着火或爆炸;当液氧中混入乙醚或其它碳氢化合物时,即使没有明火作用也能自行着火或爆炸;液氧排放不当,气化后窜入其他有着火危险的部位时,也可能引起火灾。
(6)吸入的空气中含有可燃杂质时空分装置易发生爆炸
空分装置发生着火爆炸事故与空气中含有害杂质有关。尤其是空分装置设在冶金、化工和石油企业附近时更是如此。进入空分装置的空气中最危险的杂质有以下几种。 【1】乙炔
在空气中一般情况下会有微量乙炔存在。若附近有乙炔站或碳化钙泥沟时,则空气中的乙炔含量将增加至0.5~1cm3/m3,甚至高达3cm3/m3。而进入空分装置的乙炔量超过乙炔在液氧或液氮中的溶解度范围时则以固态析出,并沉积在冷凝器的管道中。乙炔在液氧中的最大溶解度为2.28cm3/L(前苏联规定在冷凝器中乙炔含量不得大于0.2cm3/L)。冻结的固体乙炔危险性最大,当加热时,固体乙炔能聚合或转变为不稳定的爆炸性络合物。与乙炔爆炸有关的多数事故发生在空分装置加温和再次开车时。 【2】甲烷
甲烷易溶于液氧中,且难以从中除去,然而在大型冷凝器中,甲烷能在氧气中积聚达到燃烧范围,这是十分危险的。 【3】润滑油
当活塞式空压机和膨胀机的润滑油用量过多时,可能有部分油滴或油雾随压缩空气进入精馏塔。普通润滑油在压力7MPa、温度高于150℃时,很容易裂解为轻馏分,其沸点比原润滑油低的多,极易气化混入氧气中。 【4】含氧化氮的烃类混合物
一氧化氮通过压缩机时,会聚合或局部氧化。如果空分装置设置在硝酸生产装置附近,一氧化氮就会和空气一起进入空分装置。在一氧化氮存在情况下,不饱和烃类,尤其是丁二烯和环戊二烯的聚合过程会加速进行。这种危险性在加温和随后的空分装置开车时以及在温度升高的情况下更为明显。 【5】臭氧
臭氧是最不稳定的杂质和积聚烃类的活性氧化剂。液态臭氧易溶于液氧,但由于比液氧的沸点高,也会达到危险浓度。因此,必须考虑到臭氧进入空分装置的危险性。
液氧中可爆物的过量积聚并不会立即引起爆炸,若发生爆炸还需要某一脉冲作用。这种引爆机理有多种说法,常见的有以下几种:①液氧中析出的固体乙炔颗粒相互摩擦、与器壁摩擦、受到液氧的冲击等由于机械撞击而爆炸;②静电作用;③臭氧在精馏塔内部生成静电无声放电。究竟哪种引爆机理更符合实际,现在尚无定论,但只要能排除可爆物过量积聚,就能使制氧机长期安全运转。
(7)空气压缩过程中机件冷却不良或积碳时易发生爆炸:
空气在压缩过程中若机件冷却不良或在排气管路中形成积碳氧化自燃,会在空气压缩机的轴瓦、电机及排气管路(管道、冷却器、油分离器)中发生着火或爆炸事故。造成冷却不良的原因主要是:冷却水中断或供应量不足;电动机温度高于100℃;注油泵或油路系统出现故障,导致润滑油中断或供应量不足等。
排气管路内积碳的危险性特别大,通常原因有以下三点:
①排气温度过高 气体在压缩机中经几级压缩后进入各级冷却器,气体降温后进入油水分离器,将降温后从气体中析离出来的油水定时吹除,然后进入下一级压缩,这时如果冷却效果不佳,气体在压缩后温度急剧上升,可达150~160℃,甚至更高。润滑油分子被高温、高压空气中的氧氧
化,随着温度不断升高,氧化过程加速,温度在140~160℃时,氧化过程只需要几小时。这样就造成排气管路和排气阀门中沉积大量积碳。积碳可自燃,可引起压缩机润滑油着火生成一氧化碳,从而使一氧化碳在排气管路和冷却器中发生爆炸。
②润滑油用量过大 润滑油用量过大,加之冷却效果不佳,在油水分离器中不能将大部分油水析离出来,又随次一级管路和阀门进入气缸,在这种“泛油”和高温条件下形成积碳。
③空气净化不好 管线结构有尘埃,空气得不到很好的净化等。
(8)氧气在压送过程中进入杂质和形成跑漏而发生着火爆炸
【1】设备中进入杂质 氧气压缩机的气缸及液氧压送的泵内,当进入铁屑、铝末、面粉及微珠砂粒等异物时,会因摩擦或撞击产生火花,使气缸或液泵发生爆炸事故。输送氧气的管道中,铁锈、焊渣或其他杂质与管道内壁摩擦,或与阀板、弯道冲撞以及这些物质间的相互冲撞,也易产生高温而燃烧。其危险性与杂质的种类、粒度和氧气流速有直接关系。氧气管道及配件中的油脂、溶剂和橡胶等可燃物质,在高纯度和高压力的氧气流中会迅速起火。
【2】液氧泄漏 液氧在压送过程中,有的泵中间体很短,预冷时易泄漏出氧气,当与离心式液氧泵轴承润滑油充分结合时,一启动就会爆炸;预冷时如密封不严,泄漏的大量氧气在密封圈以上中间体到电机之间大量积存,并与油充分接触氧化时发生爆炸;由于泄漏跑冷,把中间的轴承部分冻结,在用力盘车时也容易发生爆炸;迷宫密封的间隙不合适,预冷时泄氧跑冷,因冷缩关系,将轴承夹紧,开车时会超负载将电机定子炸毁;在运行中如果密封不好,液氧大量泄漏又未被发觉,结果与油接触发生爆炸等。由于液氧在常温下能迅速气化,易于短时间内在周围形成有一定压力的富氧区域,而且液氧的大量蒸发,贮槽内的乙炔浓度也可能提高。因此,液氧起火和爆炸的危险性比气态氧要大得多。
(9)氧气绝热压缩时易着火爆炸,输送或充装时易产生静电
【1】绝热压缩时易着火或爆炸 当氧气在1.6MPa以上的管路中输送时,急开或速闭阀门时,都易因绝热压缩而发生着火或爆炸。
【2】输送或灌装时易产生静电:氧气在利用管道输送时,在气流的出口或调节阀处会产生并聚积静电荷,当氧气完全干燥并又带有金属微粒或尘埃
时,能使静电放电,电位差可达6000~7000V;氧气在高压下向气瓶充装时,流速很快,亦容易产生静电火花,或在充装后关闭阀门时因机械摩擦产生火花,这时如若灌充器的阀体内有可燃物(油酯),极易造成着火或爆炸事故;液氧系统的设备、管道如不接地,或接地不合格,也会产生数千伏的静电电位,并有放电危险。
(10)氮气:因槽车不符合压力容器条件可致槽罐爆炸危险,空气中氮过量可引起窒息。液氮容器在其它危险化学品爆炸燃烧造成的高温下,有引起容器内液体大量气化使容器压力增大导致容器开裂爆炸的危险。
3.1.2.2窒息性
除氧气和压缩空气外,其他压缩气体都具有窒息性。一般地,压缩气体的易燃易爆性和毒害性易引起人们的注意,而对其窒息性往往被忽视,尤其是那些不燃无毒的气体,虽然它们无毒不燃,但都必须盛装在容器之内,并有一定的压力。如氮气气瓶的工作压力均可达15Mpa,设计压力有的可达20~30MPa。这些气体一旦泄漏于房间或大型设备及装置内时,均会使现场人员窒息死亡。 3.1.2.3刺激性和腐蚀性
电石、硫酸和氢氧化钠有腐蚀性,丙酮具有刺激性。在实际生产中电石和氢氧化钠粉尘对人体腐蚀较为严重,硫酸、氢氧化钠溶液腐蚀性主要表现为接触和吸入而引起的灼伤;当丙酮洒落或发生泄漏时,刺激性比较强烈。
3.1.2.4运输过程中的危险有害因素辨识
a.若运输槽车或保温设施(特殊绝热容器在极低的温度下装运)未达到标准,如果受高温、日晒温度升高,其膨胀后形成的压力超过容器的耐压强度时就会造成物理爆炸事故。
b. 若车辆的安全附件不齐全,容易引起槽罐爆裂,氮气泄漏可引起皮肤和其他机体组织的严重冻伤。
c. 运输氧气氮气的车辆,若站内路况、车况、驾驶人员素质等方面存在缺陷,可引发车辆伤害事故。
d.电石在运输过程中应包装严密、防潮,若桶装严禁滚动。 e.乙炔气瓶在运输过程中公路运输违反操作规程,没按限制规定放置