隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場(chǎng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣體日益增長(zhǎng)的需要,標(biāo)準(zhǔn)氣體的種類越來(lái)越多,復(fù)雜程度也越來(lái)越高,其應(yīng)用領(lǐng)域涉及到石油化工、勘探、冶金、機(jī)械制造、電子、煤炭、電力、環(huán)保等領(lǐng)域(工藝氣體或標(biāo)準(zhǔn)氣體)。近年來(lái),在標(biāo)準(zhǔn)氣體的制備過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些意想不到的事故,不僅造成了人身傷害,同事也造成了巨大的財(cái)產(chǎn)損失。因此,了解和掌握氣體及材料的性質(zhì),合理設(shè)計(jì)充裝工藝,制定嚴(yán)格的操作程序,清楚地標(biāo)識(shí)氣瓶的危害性,才能確保制備和使用標(biāo)準(zhǔn)氣體過(guò)程中的安全。 一、充裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 不相容的氣體不能在一個(gè)充裝系統(tǒng)上充裝。要設(shè)計(jì)兩套獨(dú)立的充裝系統(tǒng),將不相容的氣體分開(kāi)。如果在一個(gè)匯流排上同時(shí)連接不相容的氣體,當(dāng)閥門(mén)泄漏時(shí),高壓的氣體會(huì)流入低壓不相容的氣體氣瓶中引起反應(yīng)而發(fā)生燃燒或爆炸,同時(shí),操作者錯(cuò)誤的操作也可能導(dǎo)致不堪設(shè)想的危險(xiǎn),酸性氣體不能和堿性氣體同時(shí)接入一個(gè)系統(tǒng)中。 二、氣體的不相容性 1、氧化性氣體和可燃?xì)怏w是不相容的。常見(jiàn)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(jiàn)的可燃?xì)怏w包括:氫氣(H2)、甲烷(CH4)、其他碳?xì)浠衔铮ㄍ闊N、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(jiàn)的酸性氣體包括:氯化氫(HCL)、溴化氫(HBr)、二氧化硫,常見(jiàn)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(mén)、管路材料不相容可導(dǎo)致如下危險(xiǎn): 1、腐蝕 1)濕氣腐蝕 例如HCL、CL2在有水存在時(shí)很容易腐蝕鋼瓶,水分的引入可能來(lái)源于客戶使用,沒(méi)有關(guān)閉閥門(mén),也可能在充裝過(guò)程中或水壓檢驗(yàn)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(shí)也不能儲(chǔ)存在鋁合金氣瓶中。 2)應(yīng)力腐蝕 在CO、CO2、H2O共存時(shí),極易腐蝕碳鋼瓶。因此在制備含有CO和CO2的標(biāo)準(zhǔn)氣體時(shí),氣瓶要進(jìn)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(xiǎn)的化合物 1)乙炔和含銅大于70%的銅合金反應(yīng)生成金屬有機(jī)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(huì)與鋁緩慢形成金屬有機(jī)鹵化物,遇水爆炸。如果氣瓶中含有水分,配制后的標(biāo)準(zhǔn)氣體中可以檢測(cè)出烷烴和氫氣。 3、爆炸反應(yīng)因氣體與閥門(mén)密封材料或管路材料不相容引起爆炸反應(yīng)。如氧化性氣體不能選用可燃密封材料的閥門(mén)。在標(biāo)準(zhǔn)氣體配制時(shí)這一點(diǎn)容易被忽視。其中包括如何計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)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(lái)發(fā)生的事故: 1996-中國(guó)臺(tái)灣,N2O/H2, 爆炸/人員傷亡;1997-加拿大,CO/Air, 爆炸;1997-英國(guó),CH4/Air , 爆炸/人員傷亡;1997-南美,CH4/Air, 壓力表炸毀;1997-美國(guó),4% H2/Air,隱患事故;2003-德國(guó),N2O/CO,人員受傷;2004-法國(guó),鹵代烴/Air ,隱患事故;2007-中國(guó)蘭州,CH4/Air, 人員傷亡。 以上事故中,多數(shù)是配制空氣中的可燃?xì)怏w,這類氣體大多用在化工廠、煤礦中環(huán)境氣體的檢測(cè)中,事故的原因或者是錯(cuò)誤的操作;或者是不相容的氣體同時(shí)接入一個(gè)系統(tǒng)中,由于閥門(mén)漏氣產(chǎn)生倒灌;或者是濃度計(jì)算錯(cuò)誤;或者是錯(cuò)誤的充裝順序造成的。對(duì)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(jīng)常發(fā)生,因此制定嚴(yán)格的操作程序是非常重要的。 五、標(biāo)準(zhǔn)氣體潛在的危險(xiǎn)分析 1、標(biāo)識(shí)不清或沒(méi)有警示標(biāo)識(shí) 1)標(biāo)準(zhǔn)氣體的氣瓶應(yīng)該和純氣一樣貼警示標(biāo)簽。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)氣體可燃性或氧化性的計(jì)算目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)遵循。ISO 10156為如何計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)氣體的可燃性和氧化性提供了可以遵循的方法。 2)標(biāo)準(zhǔn)氣體應(yīng)和純氣一樣有成分和濃度標(biāo)簽。 3)不應(yīng)留有和氣體或濃度不符的標(biāo)簽,殘留的上次充裝的標(biāo)簽要清理干凈。 2、標(biāo)準(zhǔn)氣體的閥門(mén)出口螺紋應(yīng)遵循的規(guī)則 標(biāo)準(zhǔn)氣體的閥門(mén)出口螺紋應(yīng)遵循:可燃標(biāo)準(zhǔn)氣體-左旋,不燃標(biāo)準(zhǔn)氣體-右旋;目前市場(chǎng)上大多數(shù)生產(chǎn)廠提供的標(biāo)準(zhǔn)氣體閥門(mén)出口螺紋沒(méi)有什么區(qū)別,全部采用右旋;標(biāo)準(zhǔn)氣體應(yīng)和純氣一樣,可燃標(biāo)準(zhǔn)氣體使用出口螺紋右旋的閥門(mén),防止在生產(chǎn)過(guò)程中和客戶使用時(shí)錯(cuò)接; 3、氣體接近爆炸限或充裝過(guò)程中經(jīng)過(guò)爆炸區(qū)間,沒(méi)有濃度和壓力限制作為標(biāo)準(zhǔn)氣體生產(chǎn)廠家,不僅僅提供給客戶的最終產(chǎn)品濃度在可燃(爆炸)下限以下,而且在充裝過(guò)程中也要確保操作人員的安全,對(duì)于在充裝過(guò)程中經(jīng)過(guò)爆炸區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)氣體,應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格計(jì)算控制充裝壓力和進(jìn)樣順序,制定嚴(yán)格的操作程序,操作者應(yīng)該接受培訓(xùn),培訓(xùn)合格后才可充裝此類氣體。 六、液態(tài)混合物的潛在危險(xiǎn) 除了遵從和氣態(tài)混合物同樣的規(guī)則,還應(yīng)考慮: 1、充裝不能超量; 2、確認(rèn)氣瓶中無(wú)余量; 3、電子秤要校準(zhǔn); 4、虹吸管的材質(zhì)和充裝的成分要相容。 七、生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)境氣體的監(jiān)測(cè) 由于標(biāo)準(zhǔn)氣體品種繁多,成分復(fù)雜,易燃易爆和有毒有害氣體的泄漏,都可能產(chǎn)生事故,因此室內(nèi)安裝報(bào)警器是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的必要條件,安全生產(chǎn),預(yù)防為主。 總之,在標(biāo)準(zhǔn)氣體制備過(guò)程中,必須對(duì)制備的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)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(chǎn)條件,將安全生產(chǎn)放在首位,減少人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失,這樣才能創(chuàng)造和諧的社會(huì)環(huán)境