常用氣體（乙炔，氧氣，液化石油氣LPG）安全規範

　　一、乙炔
　　乙炔屬於(yu) 碳氫化合物，又名電石氣，化學分子式為(wei) C₂H₂，在常溫和常壓下是無色無味的氣體(ti) 。工業(ye) 用乙炔因含有硫化氫(H₂S)、磷化氫(PH₃)和氨(NH₃)等雜質，故具有特殊的刺激性臭味和一定的毒性。
　　在標準狀態下，乙炔的密度為(wei) 1．17kg／m³，易與(yu) 空氣均勻?昆合形成爆炸性混合物。
　　乙炔的液化溫度為(wei) －82．4～－83．6℃，液態和固態乙炔，受摩擦或衝(chong) 擊會(hui) 發生爆炸。
　　乙炔微溶於(yu) 水，能溶於(yu) 苯、汽油，易溶於(yu) 丙酮。其在丙酮中的溶解度與(yu) 乙炔的壓力和溫度有關(guan) ，如在1MPa、10℃時溶解度為(wei) 293g／kg。

　　1．乙炔的燃燒特性

　　乙炔是可燃氣體(ti) ，它與(yu) 空氣混合燃燒時所產(chan) 生的火焰溫度可達2350℃，乙炔與(yu) 氧氣混合燃燒溫度可達3000～3300℃。
　　(1)乙炔完全燃燒的反應式為(wei)

2C₂H₂＋5O₂＝4CO₂＋2H₂O＋Q

　　乙炔的高熱值(在0℃和0．1MPa下)為(wei) Q＝58520kJ／m³；低熱值(換算到20℃和0．1MPa)為(wei) Q＝52668kJ／m³；
　　(2)乙炔的自燃點為(wei) 335℃，易受熱自燃。
　　(3)火焰傳(chuan) 播速度快，在空氣中傳(chuan) 播的最高速度為(wei) 2．87m／s，在氧氣中為(wei) 13．5m／s。
　　(4)點火能量小，僅(jin) 0．019mJ，容易發火。
　　由此可見，乙炔是一種具有爆炸性危險的氣體(ti) 。乙炔分子不穩定，很易分解，隨著乙炔的分解即放出它在生成時所吸收的全部熱量。

　　2．乙炔的爆炸特性

　　乙炔是不飽和的碳氫化合物，可發生分解反應和聚合反應，具有爆炸的危險性。
　　乙炔的爆炸性首先取決(jue) 於(yu) 乙炔在一瞬間的壓力和溫度，同時，乙炔爆炸的可能性也決(jue) 定於(yu) 其中含有的雜質、水分、催化劑以及火源的性質、形狀和散熱的條件等。
　　一般來說，當溫度超過200～300℃時，就開始聚合反應，形成其他更複雜的化合物，如苯(C₆H₆)、苯乙烯(C₈H₈)、甲苯(C₆H₅CH₃)等。聚合反應是放熱反應，氣體(ti) 溫度越高，聚合反應越大，放出的熱量會(hui) 促使更進一步聚合。當溫度高於(yu) 500℃時，未聚合的乙炔分子就會(hui) 發生爆炸性分解，生成碳和氫氣。如果這種分解是在乙炔發生器或乙炔瓶等密閉容器內(nei) 進行時，由於(yu) 溫度和壓力的急劇增高就會(hui) 引起爆炸。
增加壓力也能促使和加速乙炔的聚合和分解反應。溫度和壓力對乙炔的聚合反應和爆炸分解的關(guan) 係由圖2-4中的曲線表示。從(cong) 圖中可以看出：當壓力為(wei) 0．15MPa，溫度超過580℃時，就能形成分解爆炸。

圖2-4  乙炔的聚合和分解爆炸範圍

　　乙炔與(yu) 空氣混合能形成爆炸性?昆合物，爆炸極限為(wei) 2．55％～80％，自燃點為(wei) 305％；與(yu) 氧氣混合有更寬的爆炸濃度範圍，其爆炸極限為(wei) 2．8％～93％，自燃點為(wei) 300℃；與(yu) 氯氣混合在日光照射下或加熱即發生爆炸；乙炔還能和氟、溴等化合，發生燃燒爆炸。

　　乙炔與(yu) 銅、銀接觸會(hui) 生成乙炔銅(Cu₂C₂)和乙炔銀(Ag₂C₂)等爆炸化合物，當受到摩擦衝(chong) 擊時就會(hui) 發生爆炸。　　工業(ye) 用乙炔含有磷化氫和硫化氫，磷化氫的自燃點較低，溫度為(wei) 100～149℃時就會(hui) 發生自燃，容易引起發生器乙炔和空氣混合氣的著火爆炸事故。磷化氣來自電石內(nei) 雜質磷化鈣與(yu) 水的作用。
　　將乙炔與(yu) 氮、水蒸氣和一氧化碳等不起反應的氣體(ti) 混合或者將乙炔溶於(yu) 液體(ti) ，可降低其分解爆炸的危險性。

　　3．乙炔的安全使用

　　根據對乙炔的危險性分析，使用乙炔時必須注意下列安全要求。
　　(1)不得超過安全規則規定的壓力極限，如中壓乙炔發生器的工作壓力不得超過0．147MPa。
　　(2)不得超過安全規則規定的溫度，如發生器發氣室的乙炔溫度不得超過90℃，水溫不得超過60℃。
　　(3)裝盛乙炔的容器和管道需保持良好的冷卻條件，例如在給發生器灌水時，必須達到規定的水位，以保證有足夠的冷卻用水，又如發生器不得在夏季烈日下曝曬等。
(4)在操作使用乙炔發生器或在乙炔存在的車間、庫房等場所工作時，必須嚴(yan) 格遵守有關(guan) 規定，嚴(yan) 禁煙火。
　　(5)裝盛乙炔的容器或管道應遠離火源，以防噴濺的火星點燃乙炔，造成事故。安全規則規定，乙炔發生器距離火源不得小於(yu) 10m。
　　(6)在氣焊與(yu) 氣割操作中，一旦形成了乙炔與(yu) 空氣(或氧氣)的爆炸性混合氣(如加入電石後在發生器的發氣室裏，在發生回火的膠管裏，或者在焊補的燃料容器裏等)，就必須采取安全措施，徹底排除後，才能給焊割炬點火或者進行焊補動火。
　　(7)乙炔著火時，嚴(yan) 禁使用四氯化碳滅火器撲救。否則除了有爆炸危險外，還會(hui) 產(chan) 生有毒氣體(ti) 光氣(COCl₂)。
　　(8)乙炔發生器的零件，如管接頭、閥門、襯墊及其他附件損壞時，不得用銀和銅製造的零件替換。某些容易腐蝕生鏽的管件需用銅製零件替換時，含銅量應低於(yu) 70％。
　　(9)乙炔發生器上禁止使用水銀溫度計。
　　(10)乙炔中磷化氫含量應低於(yu) 0．08％。在啟用新的一批電石或者對電石質量情況不明或發現質量有問題時，應及時化驗分析乙炔的雜質含量。灑落在地麵上的電石粉末，不得用水衝(chong) 洗，以免磷化氫自燃著火。
　　(11)電石與(yu) 水接觸前，可先用氮氣吹掃發氣室，將空氣排出。
　　(12)在浮桶式發生器的浮桶放人室桶裏的操作中，人的頭部不得處於(yu) 浮桶上方，盡量兩(liang) 人操作。
　　(13)限製乙炔管道的直徑也是防爆的一種技術措施。例如安全規則規定：工作壓力0．007～0．15MPa的中壓乙炔管道，應采用內(nei) 徑為(wei) 80mm以下的無縫鋼管；工作壓力0．15～0．25MPa的高壓乙炔管道，應采用20mm以下的無縫鋼管。使用中不得隨意更換大管徑管道。

　　二、液化石油氣

　　液化石油氣是石油煉製工業(ye) 的副国产传媒在线。其主要成分丙烷(C₃H₈)約占50％～80％，其餘(yu) 為(wei) 丙烯(C₃H₆)、丁烷(C₄H₁₀)和丁烯(C₄H₈)等。液化石油氣在氣態時是一種略帶臭味的無色氣體(ti) 。在常溫常壓下，組成液化石油氣的這些碳氫化合物以氣體(ti) 狀態存在，隻要外加不大的壓力(0．5～1．5MPa)即變成黃綠色油狀液體(ti) ，因此便於(yu) 裝入瓶中儲(chu) 存和運輸。
　　隨著我國石油化學工業(ye) 的發展，用液化石油氣代替乙炔用於(yu) 氣割，具有較好的安全性。液化石油氣也可用於(yu) 焊接有色金屬。國外還用乙炔和液化石油氣混合，作為(wei) 氣焊的燃燒氣源。

　　1．液化石油氣的燃燒特性

　　(1)液化石油氣燃燒的化學反應，以丙烷代表石油氣為(wei) 例分析。

C₃H₈＋5O₂＝3CO₂＋4H₂O＋Q

　　其中，Q＝2340．8kJ／mol，火焰溫度為(wei) 2000～2800℃，由此可見，其比氧乙炔焰溫度低200～300℃，用於(yu) 氣割時金屬熱時間需稍長，但可減少切口邊緣過燒現象，切口整齊，切割質量較好。
(2)組成石油氣的幾種氣體(ti) 都能和空氣形成爆炸混合氣。但它們(men) 的爆炸極限範圍都比較窄。例如丙烷、丁烷和丁烯的爆炸極限分別為(wei) 2．17％～9．5％，1．15％～8．4％，1．7％～9．6％，比乙炔要安全得多。但液化石油氣與(yu) 氧氣混合有較寬的爆炸極限，其範圍為(wei) 3．2％～64％。有關(guan) 石油和氧氣混合的燃燒爆炸性能的試驗結果見表2-2。

(3)液化石油氣易揮發、閃點低，其中的主要成分丙烷揮發點為(wei) －42℃，閃點為(wei) －20℃，所以在低溫時，它的易燃性是很大的。
　　(4)氣態石油氣比空氣密度大，易向低處流動並能擴散到很遠的地方，遇明火燃燒而滯留積聚在低窪處與(yu) 空氣易形成爆炸性混合氣。液態石油氣比汽油密度小，能漂浮在水麵上，隨水流動並在死角處聚集，而且常溫常壓下會(hui) 迅速揮發，這時體(ti) 積可以膨脹250～350倍而快速擴散。
　　(5)液化石油氣有一定的毒性，在空氣中含量很少時一般不會(hui) 中毒；當濃度較高時，就會(hui) 引起人的麻醉；當空氣中的濃度大於(yu) 10％時，則有使人中毒的危險。
　　(6)液化石油氣對普通橡膠導管和襯墊有膨潤和腐蝕作用，能造成膠管和襯墊的穿孔或破裂。

　　2．液化石油氣使用安全

　　(1)使用和儲(chu) 存液化石油氣瓶的車間和庫房下水道的排水口，應設置安全水封，電纜溝進出口應填裝砂土，暖氣溝進出口應砌磚抹灰，防止氣體(ti) 竄人其中發生火災爆炸，室內(nei) 通風孔除設在高處外，亦應在低處設有通風孔，以利空氣對流。
　　(2)襯墊、膠管等必須采用耐油性強的橡膠，不得隨意更換襯墊和膠管，以防因受腐蝕而發生漏氣。
　　(3)冬季使用液化石油氣，可在用氣過程中以低於(yu) 40℃的溫水加熱，也可用幾個(ge) 石油氣瓶並聯，以保證供氣量的需要，嚴(yan) 禁用火烤或沸水加熱，不得靠近爐火和暖氣片等熱源。
　　(4)防止泄漏。如膠管與(yu) 氣瓶和焊割炬的連接處，以及氣瓶閥等應保證連接嚴(yan) 密。
　　(5)在使用和儲(chu) 存過程中，如發現漏氣而又無法製止時，應立即把瓶體(ti) 移至室外安全地帶，讓其逸出，直到瓶內(nei) 氣體(ti) 排盡為(wei) 止。有缺陷的氣瓶和瓶閥應標明，並送專(zhuan) 門修理部門，經修理和試驗合格後，才能重新使用。

　　三、氧氣　　

　　1．壓縮純氧及其危險性

　　在標準狀態下，氧氣是一種無色、無味、無臭的活性氣體(ti) ，其分子式為(wei) O₂密度為(wei) 1．43kg／m3，比空氣稍重(空氣密度為(wei) 1．29k8／m³)；在－183℃時，氧變成淡藍色的液體(ti) ；在－219℃時，就凝成淡藍色雪狀的固體(ti) 。　　國內(nei) 經常發生輸氧管道著火事故，其燃燒多始於(yu) 管路或管件內(nei) 部，尤其是減壓閥、截止閥、彎頭、三通或四通、法蘭(lan) 連接等管件處。當其因某種原因被引燃後，首先管壁的某處被高熱的火焰燒穿，高壓氧氣流夾帶火舌從(cong) 孔口噴出，引起管道呈白熱狀態的更熾熱的燃燒。同時，常在氧氣流噴出之際，發生爆炸似的響聲，此響聲常被誤認為(wei) 發生爆炸。其實隻不過是伴隨金屬火災而產(chan) 生的管道破裂，並在壓力下氣體(ti) 噴出的燃燒現象。
　　氧氣隻是助燃物質，本身是不燃燒的，管道材質為(wei) 碳鋼也是難燃的，那為(wei) 什麽(me) 會(hui) 發生輸送管道火災呢?
　　(1)氧氣流中夾帶的可燃固體(ti) 顆粒是造成輸氧管道火災的能源之一。
　　當管道中殘存有鐵鏽垢，或氧氣流中因某種原因混入固體(ti) 顆粒，而被高速流動的氧氣流席卷流動時，盡管固體(ti) 小顆粒經摩擦所攜帶的熱量很小。但顆粒間被熱導率很低的氧氣流所包圍，就存在蓄熱可能。如該顆粒是砂子、Fe₃O₄等難燃物質，是不會(hui) 引燃管壁而著火；若為(wei) 焦炭粒子(積炭)、煤粒子、鐵粉(FeO、Fe₂O₃)等可燃粒子，因其著火溫度遠低於(yu) 鐵的著火溫度，在常壓氧氣中約300～400℃，而在高壓氧氣流中還要低數十攝氏度。因此鐵粉，在氧氣中流中流動時與(yu) 管壁摩擦很容易達到著火溫度而自燃引起受熱燃燒。鐵粉燃燒放熱量大(7285J／g)，而且又被熱導率很低的氧氣流包圍，熱的傳(chuan) 遞受阻，故鐵粉在高壓氧氣流中燃燒熱的蓄積會(hui) 使自身成為(wei) 高熱(多為(wei) 1000～2000℃)的熾熱粒子，其溫度足以把管道內(nei) 的可燃物點燃，特別是燃燒反應的鐵粒子表麵，具有中間生成物的活性氧使燃燒反應更為(wei) 劇烈。
　　在鐵鏽垢中，主要是未完全氧化的FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄，鐵鏽垢的顆粒度為(wei) 10目、50目、100目時，瞬間引燃溫度為(wei) 312～315℃。比鐵粉著火溫度還低。由此可見，輸送潮濕氧氣的管道，如再改輸幹燥氧氣時，因其內(nei) 壁會(hui) 產(chan) 生鐵鏽，則有發生輸氧管道火災的極大危險。
　　(2)輸氧管道中存在著可燃物，必定會(hui) 造成輸氧管道著火。
　　任何可燃物質在氧氣流中的燃點要比在空氣中為(wei) 低，而氧的濃度和純度越高，燃點越低，壓力越大，燃點越低。表2-3列出金屬的燃點與(yu) 氧氣壓力的關(guan) 係。

　　又如，工業(ye) 礦物油脂與(yu) 30atm(3039750Pa)以上的氧氣接觸，會(hui) 立即發生強烈的化學反應而自燃，並且這些可燃物一旦燃燒起來，燃燒速度比空氣中快得多。這樣強烈的燃燒是以誘發法蘭(lan) 盤、管道等金屬材料的燃燒，而且當可燃材料的燃燒熱越大，引燃金屬材料的可能性越大。特別是當管道的法蘭(lan) 、閥門、三通等處的密封元件為(wei) 橡膠、石棉板、塑料等高分子材質時，燃燒軟化後會(hui) 被帶壓的氧氣流吹走，進而造成噴氧災害。
　　(3)絕熱壓縮產(chan) 生的熱量可以釀成管道火災的火源。
在管道內(nei) ，當處於(yu) 高壓狀態的氧氣急劇降至低壓狀態，可產(chan) 生近於(yu) 絕熱狀態的壓縮過程。由於(yu) 壓縮熱量產(chan) 生的速度快，而且難於(yu) 在瞬間傳(chuan) 遞出去，故會(hui) 使壓縮係統急劇升溫。其溫升與(yu) 壓力變化幅度的函數關(guan) 係為(wei)

式中  Y——氣體(ti) 的比熱容比(Cp，Cv)。

　　當p₂＝150atm(15198750Pa)時絕熱壓縮後的氣體(ti) 溫度為(wei) 953℃，足以引起管壁與(yu) 氧之間的燃燒反應發生。當其中存有鐵垢(312～315℃)、鐵粉(300～400℃)、潤滑油、纖維、橡膠聚乙烯(300～500℃)等可燃物時，15atm(1519875Pa)的氧氣急劇壓縮就可引起可燃物質著火。因此，絕熱壓縮發生在輸氧管道內(nei) 是不可忽視的火源之一。
　　(4)熔敷在內(nei) 壁上的赤熱鐵粉會(hui) 燒穿管壁。
　　根據資料記載；鐵粉自燃點為(wei) 316℃，粉碎下限為(wei) 120g／m³，最小點火能量為(wei) 100mJ。這樣，堅硬固體(ti) 顆粒或氣流衝(chong) 刷管壁，而摩擦損耗脫離的鐵粉，在摩擦熱的作用下，是很容易發生自燃。處於(yu) 自燃狀態的赤熱鐵粉在高速氧氣流中高速運動，而流到急變的直轉彎部位(如T形管處)，便以極大的動量撞擊管內(nei) 壁，耗去大部分動能後，沿管壁沉積下來，造成赤熱鐵粉的蓄積，其在燃燒中會(hui) 逐步熔化而黏附在管內(nei) 壁上。熔敷處的管壁在此高溫下，可發生鐵與(yu) 氧的燃燒反應，造成管壁切割穿孔，發生噴氧災害。
　　因此，輸氧管道選用不鏽鋼管材。密封墊選難燃或不燃材料。潤滑油選用蒸氣冷儲(chu) 液。安裝檢修完後要認真脫脂，並用幹燥氮氣吹掃、試壓。

　　2．氧氣使用安全

　　(1)常壓下空氣中氧含量超過正常數值時，會(hui) 急劇增加可燃物的燃燒速度。如空氣中氧濃度達30％時，棉布的燃燒速度比在含氧21％的空氣中快兩(liang) 倍，因此，製氧工廠動火時，空氣中氧濃度不得超過21％。
　　(2)常壓下，空氣中氧含量超過40％時，有可能發生氧中毒。吸入40％～60％含氧空氣時，會(hui) 出現胸骨後不適感，輕咳、進而胸悶，胸骨後燒灼感和呼吸困難。嚴(yan) 重時可發生肺水腫，甚至出現呼吸窘迫綜合征。長期處於(yu) 氧分壓為(wei) 60～100kPa(相當於(yu) 吸人氧濃度為(wei) 40％左右)的條件下，可發生眼損傷(shang) ，嚴(yan) 重時可失明。因此，禁止用純氧來改善空氣條件或通風換氣。
　　(3)氧氣充裝、排放速度過快，容易產(chan) 生靜電火花。充氧時壓力超過9．8MPa，氧氣流速將大於(yu) 允許流速幾倍，氧分子與(yu) 管壁摩擦會(hui) 產(chan) 生靜電火花，若瓶閥上有油脂，就會(hui) 發生燃燒。

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