LNG知識(shí)(安全教育).doc

1、LNG工廠安全教育內(nèi)容 LNG基礎(chǔ)知識(shí)1 液化天然氣的特性成分:天然氣主要以甲烷（CH4）為主，同時(shí)含有少量的丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10）等烴類氣體，氮、二氧化碳、硫化氫及微量的氫、氦、氬等非烴類氣體。各個(gè)地方的天然氣的形成過(guò)程不盡相同，所以成分也不完全一樣。性質(zhì):由于天然氣的主要成分為甲烷，且各地方的組成不同，其密度一般在426470kg/m3之間，如果甲烷含量越高則密度越小。液化天然氣的密度還是溫度的函數(shù)，溫度越高密度越小。所以闡述性質(zhì)的時(shí)候主要以甲烷為主。需要準(zhǔn)確的物性參數(shù)需要各液化天然氣生產(chǎn)廠家提供。一般外觀:高純度的液化天然氣是無(wú)色、無(wú)味的透明液體。由于它的低沸點(diǎn)，當(dāng)觀察時(shí)，

2、液體常常有強(qiáng)烈的沸騰；當(dāng)暴露到大氣中時(shí)，由于空氣中水蒸氣的凝結(jié)，將見(jiàn)到大量的蒸汽云。液化天然氣的物理性質(zhì)（指甲烷）性 質(zhì)單 位參 數(shù)備 注沸 點(diǎn)1621atm條件下，液體向氣體轉(zhuǎn)化點(diǎn)冰 點(diǎn)182.51atm條件下，液體向固體轉(zhuǎn)化點(diǎn)液 體 密 度Kg/m34261atm,162條件下氣 態(tài) 密 度Kg/m30.7181atm,20條件下，自 燃 溫 度538汽油的為390420可 燃 極 限%51520液/氣1:5911m3液體變成591m3氣體（為大約值）注：當(dāng)液化天然氣轉(zhuǎn)化為-107的蒸汽時(shí)，其密度大致與空氣相當(dāng)，如果溫度繼續(xù)上升那么密度會(huì)變小，從而比空氣密度輕，因此天然氣容易在空氣中擴(kuò)散。

3、2.天然氣的安全提要1）天然氣存在著火的危險(xiǎn)天然氣在空氣中達(dá)到一定的比例遇到火源就會(huì)燃燒，但是天然氣的燃燒范圍比較窄：在空氣中其體積分?jǐn)?shù)為515%。這意味著，當(dāng)空氣中天然氣的體積分?jǐn)?shù)低于5%，或者高于15%都不會(huì)燃燒，當(dāng)然也就不會(huì)爆炸。概念提示：（1） 燃燒：燃燒是可燃物快速氧化，伴有火焰、發(fā)光或發(fā)煙現(xiàn)象的放熱反應(yīng)。其必備條件是必須同時(shí)具有燃料和氧化劑，并且要達(dá)到一定的溫度才會(huì)發(fā)生。（2） 爆炸（化學(xué)爆炸）：物質(zhì)由一種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)，并在瞬間放出大量能量，同時(shí)產(chǎn)生具有聲響的現(xiàn)象叫做爆炸。爆炸也可視為氣體或蒸汽在瞬間劇烈膨脹的現(xiàn)象。 此處的爆炸指空氣混合物在密閉的容器內(nèi)局部著火時(shí)，由于

4、燃燒反應(yīng)的傳熱和高溫燃燒產(chǎn)物的熱膨脹，容器內(nèi)的壓力急劇增加，從而壓縮未燃的混合氣體，使未燃?xì)怏w處于絕熱壓縮狀態(tài)，當(dāng)未燃?xì)怏w達(dá)到著火溫度時(shí)，容器內(nèi)的全部混合物就在一瞬間完全燃盡，容器內(nèi)的壓力猛然增大，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，這種現(xiàn)象稱為爆炸。 （3） 根據(jù)爆炸傳播的速度可將爆炸分為： a.輕爆：通常指?jìng)鞑ニ俣葹槊棵霐?shù)十厘米至數(shù)米的過(guò)程 b.爆炸：指?jìng)鞑ニ俣葹槊棵?0米至數(shù)百米的過(guò)程 c.爆轟：指?jìng)鞑ニ俣葹槊棵?000米至7000米的過(guò)程 在-162低溫條件下，其燃燒范圍為體積分?jǐn)?shù)613%，有益于燃燒的速度約為0.3m/s，因此在敞開的環(huán)境條件下，液化天然氣及其蒸汽一般不會(huì)爆炸。天然氣燃燒產(chǎn)生的黑煙少，

5、因此導(dǎo)致的熱輻射也較小。液化天然氣在環(huán)境溫度下泄漏時(shí)，迅速蒸發(fā)產(chǎn)生大量的天然氣氣體，形成蒸汽云團(tuán)。因此，在儲(chǔ)存、裝卸或使用天然氣的場(chǎng)合，不允許抽煙或明火，否則有可能導(dǎo)致危險(xiǎn)甚至人生傷害。如果液化天然氣泄漏在密閉的環(huán)境或者有熱源（無(wú)點(diǎn)火源）空間，由于其會(huì)變成蒸汽體積迅速擴(kuò)大，同樣有爆炸的危險(xiǎn)。因此儲(chǔ)存液化天然氣的場(chǎng)所要求開敞、通風(fēng)，以便于蒸汽能夠擴(kuò)散開來(lái)。當(dāng)天然氣在空氣中的濃度超過(guò)1%時(shí)，操作人員應(yīng)當(dāng)撤離現(xiàn)場(chǎng)。2）天然氣有窒息的危險(xiǎn)天然氣的過(guò)分積聚可能會(huì)使空氣中氧濃度變稀，人畜在這種環(huán)境中可能會(huì)導(dǎo)致昏迷、傷害，甚至窒息。當(dāng)空氣中氧氣體積含量低于20%時(shí)，操作人員應(yīng)當(dāng)注意；如果氧氣的含量進(jìn)一步降低

6、時(shí)操作人員應(yīng)當(dāng)撤離。 當(dāng)操作人員因缺氧失去知覺(jué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即將其撤離現(xiàn)場(chǎng)，并進(jìn)行人工呼吸。如果操作人員停止呼吸，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行人工呼吸并馬上送往醫(yī)院治療。下面列出窒息的生理特征（也稱缺氧效應(yīng)）階段氧（體積濃度）癥 狀12114%呼吸和脈搏次數(shù)增加，肌肉運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性會(huì)輕度紊亂.21410%有知覺(jué)、情緒煩躁、行動(dòng)非常疲勞、呼吸困難、判斷失誤、對(duì)疼痛失去知覺(jué).3106%惡心、嘔吐、行動(dòng)不自由、虛脫、失去知覺(jué)或有知覺(jué)膽無(wú)力行動(dòng)和喊叫、造成永久腦部傷害.46%痙攣、呼吸微弱或停止呼吸、在幾分鐘內(nèi)死亡.所以當(dāng)空氣中氧氣濃度50%時(shí)，對(duì)人體產(chǎn)生永久傷害，在此情況下，工作人員不能進(jìn)入LNG區(qū)域。3）液化天然氣存在凍

7、傷的危險(xiǎn)由于液化天然氣的溫度很低，假若和身體皮膚接觸由于液體的迅速汽化將會(huì)引起嚴(yán)重的凍傷，也稱冷灼傷。凍傷的結(jié)果是開始時(shí)有刺痛感、皮膚變成灰白色、起沸或深層組織被凍死。由于起沸特性類似燒傷起沸因此成為灼傷。發(fā)生冷灼傷時(shí)應(yīng)當(dāng)采取以下處理方法：（1）當(dāng)皮膚與低溫表面粘接時(shí)，可用熱水加熱方法使皮肉解凍，然后再挪開凍結(jié)部位，并將傷員移至溫暖的地方（約22）；（2）除去所有妨礙凍傷部位血液循環(huán)的衣物；（3）將凍傷的部位立即進(jìn)行水浴，水溫要求4146，部允許使用干燥或直接加熱的方式；如果水溫超過(guò)46，就會(huì)加劇損傷凍傷區(qū)的身體組織；（4）立即將傷員送往醫(yī)院做進(jìn)一步治療；（5）如果傷員大面積凍傷，且體溫已經(jīng)下

8、降，就需要將傷者浸沸在4146的水中，再盡快將傷者送往醫(yī)院；（6）凍傷的身體部位在加熱后開始疼痛、腫脹，如果傷勢(shì)不嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)對(duì)凍傷部位進(jìn)行緩慢、持續(xù)地加熱，直至皮膚由灰白色變成粉紅色或紅色；（7）傷員不許抽煙、喝酒，因?yàn)檫@樣會(huì)減少流往凍傷組織的血液量，注射破傷風(fēng)針劑，防止感染。3.液化天然氣的泄漏和溢出如果貯存的液化天然氣的量較大，發(fā)生溢出的情況能夠產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，使得處于現(xiàn)場(chǎng)的人處于非常危險(xiǎn)的境地。初步的傷害是低溫灼傷、體溫降低、肺部傷害、窒息等。如果遇到點(diǎn)火源，在溢出的液化天然氣大量汽化后產(chǎn)生蒸汽云團(tuán)被點(diǎn)燃后會(huì)引起大規(guī)模的火災(zāi)。液化天然氣蒸汽云團(tuán)受熱后會(huì)上升，快速擴(kuò)散到大氣中。蒸汽擴(kuò)散的距

9、離與初始溢流的數(shù)量、持續(xù)的時(shí)間、環(huán)境風(fēng)速、地形、大氣的溫度和濕度有關(guān)。研究表明：風(fēng)速較高時(shí)，能夠很快驅(qū)散液化天然氣蒸汽云團(tuán)；風(fēng)速較低甚至無(wú)風(fēng)時(shí)，蒸汽云團(tuán)主要集中在溢流源附近。通常移動(dòng)的蒸汽云團(tuán)的燃燒區(qū)域，主要在可見(jiàn)云團(tuán)附近，而在海拔較高和濕度較低的地區(qū)燃燒范圍將擴(kuò)展到蒸汽云團(tuán)的上方。溢流出的液化天然氣發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于不斷的溢流，火災(zāi)產(chǎn)生的熱量使得汽化云團(tuán)加速蒸發(fā)和擴(kuò)散，如果有風(fēng)的話，火災(zāi)將迅速蔓延。火災(zāi)本身能夠產(chǎn)生強(qiáng)勁的空氣對(duì)流，如果不阻止溢流繼續(xù)發(fā)生將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。 液化天然氣的泄漏通常發(fā)生在焊縫、法蘭密封面、螺紋接頭、閥門、金屬軟管等處，因此設(shè)備制造廠家應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)質(zhì)量控制，對(duì)焊縫進(jìn)行必要的

10、檢驗(yàn)，對(duì)整體進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。由于材料具有不同的線性膨脹量，即使是常溫下氣密性試驗(yàn)獲得通過(guò)，但是在充裝液化天然氣后材料的收縮不同，同樣會(huì)產(chǎn)生泄漏，因此使用單位應(yīng)當(dāng)在充裝液化天然氣前對(duì)容器的管道、閥門用液氮進(jìn)行低溫預(yù)冷，在預(yù)冷過(guò)程中緊固法蘭密封面、螺紋接頭、閥門等，并在使用前再次進(jìn)行氣密性試驗(yàn)（低溫情況下），確保杜絕泄漏的發(fā)生。使用單位應(yīng)當(dāng)形成使用情況檢查制度，定期對(duì)部件設(shè)備進(jìn)行安全檢查。4.安全防護(hù)裝備和措施1）工作人員在操作時(shí)，必須穿長(zhǎng)衣長(zhǎng)褲；佩帶防護(hù)手套和護(hù)眼罩。2）在有天然氣或液化天然氣的現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)工作時(shí)，需具有如下安全常識(shí)：（1）使液化天然氣設(shè)備遠(yuǎn)離火焰或電火花，周邊不應(yīng)有易燃或能夠燃燒的物

11、品。（2）在液化天然氣設(shè)備維修、充裝、存儲(chǔ)的地區(qū)不允許煙火進(jìn)入。（3）有液化天然氣的地區(qū)工作時(shí)需戴護(hù)目鏡、臉罩、絕熱手套、防護(hù)服。防護(hù)服應(yīng)當(dāng)采用棉質(zhì)材料，需穿長(zhǎng)褲，不得穿裙子、短褲進(jìn)行操作，鞋底不得釘有鐵釘；長(zhǎng)褲的褲腳不能卷起，須將長(zhǎng)褲蓋住鞋幫的開口。手套應(yīng)為棉質(zhì)或皮質(zhì)材料，手套應(yīng)當(dāng)長(zhǎng)且寬大，易于很快脫掉；手套應(yīng)當(dāng)完好、干燥，不得有破損和潮濕。（4）在拆卸零件維修時(shí)需給液化天然氣氣瓶排空、卸壓。（5）配備適當(dāng)數(shù)量的干粉滅火器。推薦使用滅火介質(zhì)為碳酸鉀的滅火器。（6）周圍應(yīng)當(dāng)有足夠的水源。水源的目的是用來(lái)降溫，而非滅火。 （7）在進(jìn)入天然氣區(qū)域前，應(yīng)當(dāng)先對(duì)該區(qū)域的氧氣濃度和天然氣濃度進(jìn)行測(cè)量。氧

12、氣的濃度不能低于19%，天然氣的濃度不能高于1%；否則應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施。5.消防 消防的目的主要是撲滅火源或控制火焰擴(kuò)散。首先應(yīng)當(dāng)切斷泄漏源，然后控制可燃物，再次撲滅火源。撲滅火源時(shí)應(yīng)當(dāng)選取正確的滅火劑，對(duì)于液化天然氣最好的滅火劑是化學(xué)干粉滅火劑（碳酸鉀）。干粉噴向火焰時(shí)，象濃云一樣罩住火焰，減少熱輻射。高溫使得干粉放出結(jié)晶水或產(chǎn)生分解，不僅吸收火焰的部分熱量，還可以降低燃燒區(qū)內(nèi)的氧氣濃度。使用干粉滅火劑時(shí)應(yīng)當(dāng)站在火焰的上風(fēng)口，將滅火劑均勻噴灑到火焰上。一個(gè)30L的干粉滅火器可以撲滅2m2范圍內(nèi)的火焰，一個(gè)350L的干粉滅火器可以撲滅14m2范圍內(nèi)的火焰。 概念提示： 化學(xué)干粉滅火是通過(guò)干粉

13、與火焰接觸時(shí)產(chǎn)生的物理化學(xué)作用滅火，干粉顆粒以霧狀形式噴向大火，大量吸收火焰中的活性基團(tuán)，使燃燒反應(yīng)中的活性基團(tuán)急劇減少，中斷燃燒的連鎖反應(yīng)，從而使火焰熄滅。液化天然氣的滅火方式及其等級(jí)滅火方式等級(jí)使用方法說(shuō)明化學(xué)干粉滅火劑（碳酸鉀）1應(yīng)用在火的根源，絕不能直接噴到火焰上利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)滅火。需要熟練的操作，如有障礙物的，滅火是不可能的化學(xué)干粉滅火劑（碳酸鈉）2應(yīng)用在火的根源，絕不能直接噴到火焰上利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)滅火。需要熟練的操作，如有障礙物的，滅火是不可能的高膨脹率沸沫（Hi-Ex）3直接噴到火焰和未燃燒的液化天然氣上，減少液化天然氣溢流并發(fā)生點(diǎn)燃的機(jī)會(huì)使液化天然氣與火焰隔絕，減少火焰大小，從

14、而使蒸發(fā)量降低二氧化碳（CO2）3在火焰上方使用，不要直接噴到火焰上可以控制但不能滅火，直接噴到液化天然氣上將增大蒸汽和火焰的高度，對(duì)沒(méi)有氣體的火焰比較適合水3僅用來(lái)保護(hù)周圍的財(cái)產(chǎn)。不能噴到液化天然氣上，可以以水霧形式噴到天然氣蒸汽中縮小蒸汽云團(tuán)控制沒(méi)有氣體的火焰，冷卻附近設(shè)備說(shuō)明：等級(jí)1為液化天然氣滅火的最好方法，等級(jí)2為可以滅液化天然氣火災(zāi)，等級(jí)3為不能滅火，但可控制。6. LNG的原料氣、產(chǎn)品組成及特性6.1 LNG生產(chǎn)對(duì)原料氣的要求LNG工廠的原料氣一般來(lái)自于油氣田礦場(chǎng)，在天然氣液化前，必須將原料氣中的H2S、CO2、水分、汞及重質(zhì)烴等脫除，以免CO2、水分、重質(zhì)烴在低溫下凍結(jié)而堵塞設(shè)

15、備和管道，H2S、有機(jī)硫、汞產(chǎn)生腐蝕。下表列出了LNG生產(chǎn)中允許雜質(zhì)在原料氣中的最大含量。原料氣中最大雜質(zhì)允許含量雜質(zhì)H2OCO2H2SCOS總硫汞芳烴類含量極限0.110-65010010-63.5mg/m30.110-61050mg/m331.4200153.00.5 在汽車駕駛的特定地理區(qū)域內(nèi)，在最高操作壓力下，水的露點(diǎn)不應(yīng)高于-13；當(dāng)最低溫度低于-8，水露點(diǎn)應(yīng)比最低氣溫低5根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN 1160-1996）的要求，氮?dú)夂浚柗謹(jǐn)?shù)）應(yīng)小于5%，一般天然氣中氮?dú)夂烤桓?，如果遇氮?dú)夂瑲饬扛叩奶烊粴猓谝夯^(guò)程中要將氮?dú)饷摮?。在LNG中允許含有一定數(shù)量的C2C5烴。下表是三種典

16、型LNG組成常壓沸點(diǎn)下的性質(zhì)組成1組成2組成3常壓沸點(diǎn)下的性質(zhì)組成1組成2組成3N20.51.790.36摩爾質(zhì)量kg/mol16.4117.0718.52CH497.593.687.2沸點(diǎn)溫度-162.6-165.3-161.3C2H61.83.268.61密度kg/m3431.6448.8468.7C3H80.20.692.74液氣比m3/m3590590568i-C4H100.120.42每t轉(zhuǎn)化成氣體體積t/m3136713141211n-C4H100.150.65C5H120.090.026.3 特性處理LNG的危險(xiǎn)主要來(lái)自它以下三方面特性：（1）極低溫度。在大氣壓力下按LNG組成不

17、同，其沸點(diǎn)略有差別，但都在-162左右，在此低溫下LNG蒸汽密度大于環(huán)境空氣。（2）僅少量液體就能轉(zhuǎn)化為大量氣體。1體積LNG大致能夠轉(zhuǎn)化成600625體積氣體。（3）天然氣是可燃的。一般環(huán)境條件下，515%（體積，下同）天然氣和空氣混合是可燃的。6.3.1 LNG的蒸發(fā)6.3.1.1 蒸發(fā)氣（BOG-boil-off gas）的物理性質(zhì) 大批量的LNG是作為一種沸騰液體儲(chǔ)存在絕熱的儲(chǔ)罐中的。任何傳入儲(chǔ)罐的熱量都將導(dǎo)致一定量液體蒸發(fā)而成為氣體，這部分氣體稱為蒸發(fā)氣體，其組成與液體組成有關(guān)。6.3.1.2 閃蒸 加壓的LNG當(dāng)其壓力降至沸點(diǎn)以下時(shí)，將有一定量的液體蒸發(fā)而成氣體，同時(shí)液體溫度也隨之

18、降到其壓力下的沸點(diǎn)，此過(guò)程稱為閃蒸。LNG是一種多元混合物，因此閃蒸氣組成不同于液體組成。計(jì)算閃蒸氣及與之相對(duì)應(yīng)的液體組分相當(dāng)困難，必須借助計(jì)算機(jī)。以下數(shù)據(jù)可以作為估算的參考：壓力在100200kPa范圍內(nèi)，1m3處于沸點(diǎn)下的LNG降低1kPa壓力時(shí)閃蒸出的氣體量約為0.4kg。6.3.1.3 儲(chǔ)存容器 溫度高于臨界溫度（-82）時(shí)加壓不能使天然氣液化，因此把LNG盛裝在沒(méi)有放空系統(tǒng)的容器中，隨溫度的上升容器壓力會(huì)上升，直至容器破裂。因此在儲(chǔ)存LNG時(shí)必須設(shè)置合理的放空安全系統(tǒng)。6.3.2 LNG的泄漏和溢出6.3.2.1 溢出液體的性質(zhì) LNG傾倒在地面上時(shí)，起初蒸發(fā)迅速，然后很快降到某一固

19、定的蒸發(fā)速度，固定速度取決于地面吸熱性能以及可由周圍大氣中獲得的熱量。不同表面由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的LNG蒸發(fā)速度見(jiàn)下表。材料顆粒填充物潮濕土壤干燥土壤水標(biāo)準(zhǔn)混泥土輕質(zhì)膠狀混泥土60S后蒸發(fā)速度kg/(m2.h)480240195190130656.33其他物理現(xiàn)象6.3.3.1 翻滾現(xiàn)象（Rollover）指短時(shí)間內(nèi)有大量氣體從LNG儲(chǔ)罐中散發(fā)出來(lái)，如果不及時(shí)處理，將導(dǎo)致設(shè)備超壓。LNG儲(chǔ)罐中有時(shí)會(huì)形成兩個(gè)穩(wěn)定的液層。這是因?yàn)樾伦⑷氲腖NG與原罐底剩余部分的密度不同，又沒(méi)有充分混合，導(dǎo)致下層密度高于上層。當(dāng)有熱量傳入儲(chǔ)罐時(shí)，兩個(gè)液層之間自發(fā)地進(jìn)行傳質(zhì)和傳熱，最終完成混合，同時(shí)在液層表面進(jìn)行蒸發(fā)。蒸發(fā)過(guò)

20、程吸收了上層液體的熱量而使下層液體處于“過(guò)熱”狀態(tài)。當(dāng)兩層液體的密度接近相等時(shí)就會(huì)突然迅速混合，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的氣體，從而使得儲(chǔ)罐壓力急驟上升，甚至使得安全閥開啟。在蒸發(fā)過(guò)程中，當(dāng)蒸發(fā)出的氣體量明顯低于其正常水平時(shí)，通常是出現(xiàn)翻滾的前兆。翻滾現(xiàn)象在運(yùn)動(dòng)的設(shè)備中（槽車、車用氣瓶）不會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的設(shè)備在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，使得液體出現(xiàn)分層的條件消失。6.3.4.2 快速相態(tài)轉(zhuǎn)變（RPT）當(dāng)溫度相差懸殊的兩種液體接觸時(shí)，由于快速相態(tài)轉(zhuǎn)變可能產(chǎn)生爆炸力。此時(shí)，雖然不會(huì)出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，但是快速相態(tài)轉(zhuǎn)變具備爆炸的其他特征，LNG溢入水中而產(chǎn)生的RPT不太常見(jiàn)，且后果不甚嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的理論：兩種溫差極大的液體接觸時(shí)，如果熱液體的溫度（ 以K計(jì)）比冷液體沸點(diǎn)溫度高1.1倍，則冷液體溫度迅速上升，表面層溫度超過(guò)自發(fā)成核溫度（當(dāng)液體中出現(xiàn)氣泡時(shí)），此過(guò)程熱液體能在極