乙炔生產中的工藝安全措施研究
朱孔南
摘要:乙炔在工業生產中有著廣泛的應用,但其容易爆炸,危險性很大。本文首先介紹了乙炔的特性,其次簡要闡述了乙炔的生產方法和工藝并就乙炔爆炸的三種機制做了介紹,提出了防止乙炔爆炸的技術對策和乙炔生產過程中的安全注意要點。
關鍵詞: 乙炔;安全措施;爆炸;電石法
引言:乙炔(ethyne),別名電石氣,是最簡單的炔烴化合物,在室溫下是一種無色、極易燃的氣體,主要用于照明、焊接、橡膠合成等。乙炔微溶于水,溶于乙醇、丙酮等,其化學性質很活潑,能起加成、氧化等反應,在液態和固態下或在氣態和一定壓力下有猛烈爆炸的危險。
純乙炔為無色芳香氣味的易燃氣體,而電石制的乙炔因混有硫化氫、磷化氫、砷化氫而有毒,并且帶有特殊的臭味。熔點(118.656kPa)-80.8 ℃,沸點-84 ℃,相對密度0.6208 (-82/4 ℃),折射率1.00051 ,折光率1.0005 (0 ℃),閃點(開杯)-17.78 ℃,自燃點305 ℃。在空氣中爆炸極限2.3%-80%(體積分數)。在液態和固態下或在氣態和一定壓力下有猛烈爆炸的危險,受熱、震動、電火花等因素都可以引發爆炸,因此不能在加壓液化后貯存或運輸。微溶于水,溶于乙醇、苯、丙酮。在15 ℃和1.5MPa時,乙炔在丙酮中的溶解度為237g/L,溶液是穩定的。因此,工業上是在裝滿石棉等多孔物質的鋼瓶中,使多孔物質吸收丙酮后將乙炔壓入,以便貯存和運輸。為了與其它氣體區別,乙炔鋼瓶的顏色一般為乳白色,橡膠氣管一般為黑色,乙炔管道的螺紋一般為左旋螺紋。
一、乙炔生產的方法和工藝
目前,社會上主要采用電石法生產乙炔。其大致流程為:加入生成器的電石會與水發生反應生成乙炔氣體,得到的粗乙炔氣體通過氣液分離后進入氣體柜進行儲藏。氣體柜中的乙炔除去雜質后進入壓縮機。加壓到2.5M Pa的氣體通過除油和脫水后被送入煤氣消耗單元或乙炔填充站。
二、乙炔爆炸機理
乙炔的爆炸主要由氧化、分解、化合等反應引起。
1.氧化爆炸
乙炔以一定的體積比與空氣或氧氣混合,達到點火溫度后,引起氧化爆炸。 乙炔爆炸極限范圍很大,且在純氧中爆炸極限范圍更大,此外乙炔的點火能量非常小。
2.分解爆炸
乙炔發生分解反應時會釋放出熱量,因此若乙炔此時是密封或者乙炔壓強達到臨界值時,就算沒有助燃劑的存在,也會發生爆炸。
3.化合爆炸
乙炔與銅、銀、水銀等金屬或其鹽類長期接觸時,會生成乙炔銅(Cu2C2)和乙炔銀(Ag2C2)等爆炸性混合物,當受到摩擦、沖擊時會發生爆炸。因此,凡供乙炔使用的器材都不能用銀和含銅量70%以上的銅合金制造。
三、防止乙炔爆炸的注意要點
綜合乙炔的爆炸事故事件和爆炸機理,以下為防止乙炔爆炸做出的技術對策。
相關部門重視
乙炔生產的安全,首先是領導者要重視,相關負責人必須認真看待乙炔生產安全的重要性,嚴格按照安全工作規則,加強乙炔的物理和化學性質的安全訓練和學習,同時更好地了解乙炔爆炸的風險,為了遏制事故的發芽,可以合理應對緊急情況。
2.保證工廠建設的質量
工廠的設計和生產流程必須滿足本質的安全要求,在爆炸時充分發揮合理設計的優勢,將人力和財產的損失降到最低。
3.嚴格控制反應物的量和大小
為了有足夠的水分解碳化鈣,以及防止室內溫度上升過高,碳化鈣的量每次添加入時都不宜超過100kg。大粒徑的碳化鈣在發生器內不容易完全分解,會引起過熱。粒子尺寸小的碳化鈣,反應接觸表面積大、反應速度高,室內氣壓會急劇上升。這樣就使得一部分乙炔從安全閥排放到大氣中,造成廢棄物和污染。如果沒有安裝安全閥流向生產站外的排氣管,安全閥發生故障時,大量的乙炔會滯留在該站。一旦遇到火星和火焰,在爆炸極限范圍內的這種潛在乙炔空氣混合氣體就會爆炸。 因此,應把塊狀電石和電石粉末分離,為了安全和充分利用資源,應將大塊的碳化鈣敲擊成適當的尺寸。
四、乙炔生產工藝的安全措施
第一,按照《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》的要求,安裝電器和照明設備,嚴格管理明火及其他火種。
第二,在乙炔生產相關場所安裝可燃氣體檢測報警器,使用防爆通風系統和設備,安裝去除靜電的儀器,工人禁止穿容易產生靜電的衣服和釘鞋。
第三,在乙炔生產過程中,工作人員必須攜帶便攜式可燃性氣體檢測報警裝置。
第四,進入乙炔存在或漏出的密閉空間之前,必須先檢測乙炔的濃度,確保乙炔濃度低于最低爆炸極限的百分之二十,若沒達到,則要先通風且每三十分鐘檢測一次。
第五,發生器起動前要檢查回火防止器的水位等,待一切正常后,才能打開進水閥送水,或通過操縱桿讓電石籃下降與水接觸產生乙炔氣,這時應觀察和檢查壓力表、各處接頭及安全閥等是否正常。起動后要觀察壓力表的變化情況,壓力表的讀數可能過快上升,甚至有氣體從安全閥逸出,或者在起動后壓力表的指針仍靜止留在零位。這些都說明發生器的運行不正常,必須立即停止發氣,待檢查并排除故障后,方可重新啟動。冬季起動時,中壓移動式發生器有時在起動數分鐘后,壓力表的指針仍靜止不動,這是由于電石在溫度很低的冷水中分解慢的緣故,而不一定是故障。
第六,乙炔發生系統檢修前必須采用惰性介質進行徹底置換,采樣化驗合格后方可進行檢修。
第七,低壓乙炔發生器平衡閥應完好、標志明顯和有防誤操作的措施。
第八,浮筒式氣柜應有和極限位置連鎖的報警裝置,并根據環境條件設置噴淋裝置。
第九,安全裝置均應靈敏可靠、完好有效,按規定進行定期檢驗、檢查并有記錄。
第十,防雷措施應符合要求。
結語:
在當今社會的快速發展下,安全一直是人們所關注的問題。乙炔屬于危險化學品,且易燃、易爆炸,這就使得乙炔在生產中的安全問題更加不容忽視。為了相關工作人員的生命安全,以及企業的平穩發展和良好的社會穩定,本文就乙炔生產過程中以及防止乙炔爆炸所需要的注意事項進行了介紹,經過對乙炔的介紹使大家對乙炔的特性有一定的了解,之后通過對其爆炸的機理和生產方式進行了研究和總結,希望可以為相關人員、企業提供一些有用的預防措施和處理方式。