燃燒性物質(zhì)的貯存和運(yùn)輸

1、燃燒性物質(zhì)的危險(xiǎn)特性和貯存運(yùn)輸安全 一、燃燒性物質(zhì)概述 在化學(xué)工業(yè)中，燃燒性物質(zhì)的應(yīng)用非常廣泛，由于缺乏或忽視必要的控制，火災(zāi)和爆炸事故不斷發(fā)生。比如烯屬烴、芳香烴、醚和醇都是典型的燃燒性物質(zhì)，它們經(jīng)化學(xué)加工制備出，又轉(zhuǎn)用作其他更復(fù)雜物質(zhì)的合成原料。同時(shí)，它們還用作交通工具或飛行器的驅(qū)動(dòng)燃料或推進(jìn)劑，以及各種分離過(guò)程的溶劑。為了避免或減少災(zāi)難性事故，這類(lèi)物質(zhì)在貯存和應(yīng)用前須預(yù)先評(píng)價(jià)它們的燃燒和爆炸危險(xiǎn)。實(shí)際上幾乎所有的燃燒過(guò)程都是在氧和處于蒸氣或其他微細(xì)分散狀態(tài)的燃料之間進(jìn)行的。固體只有加熱到一定程度釋放出足夠量的蒸氣，才能引發(fā)燃燒。在一定的溫度下，液體一般比固體有更高的蒸

2、氣壓，所以易燃液體比易燃固體更容易引燃。易燃?xì)怏w和易燃粉塵無(wú)需熔解或蒸發(fā)而直接燃燒，所以最容易引燃。固體、液體和氣體在燃燒傳播速率方面也有量的差異。固體燃燒傳播速率最慢，液體則相當(dāng)快，氣體和粉塵的傳播速率最快，常能引發(fā)爆炸?；瘜W(xué)工業(yè)中的物料多數(shù)是易于起火并能迅速燃燒的液體。一般地，在等于或低于38的溫度范圍便能引燃的物質(zhì)稱(chēng)為易燃性物質(zhì)。溫度必須加熱到38以上才能引燃的物質(zhì)則稱(chēng)為可燃性物質(zhì)。全美消防協(xié)會(huì)應(yīng)用閃點(diǎn)tf和沸點(diǎn)tb對(duì)易燃液體和可燃液體進(jìn)行了更詳細(xì)的分類(lèi)，把易燃液體和可燃液體都分為三類(lèi)，具體分類(lèi)方法如下所示：在普通工業(yè)條件下易于引燃的物質(zhì)被認(rèn)為具有嚴(yán)重火險(xiǎn)。這些物質(zhì)必須貯存于清涼處，以防

3、其蒸氣與空氣混合偶發(fā)起火。貯存區(qū)必須通風(fēng)良好，這樣，貯存容器常規(guī)滲漏出的蒸氣能很快稀釋到火星不至于將其點(diǎn)燃的程度。此外，貯存區(qū)必須遠(yuǎn)離有金屬切割、焊接等動(dòng)火作業(yè)的火險(xiǎn)區(qū)。對(duì)于高度易燃物質(zhì)，必須與強(qiáng)氧化劑、易于自熱的物質(zhì)、爆炸品、與空氣或潮氣反應(yīng)放熱的物質(zhì)，隔離貯存。氧化劑不屬于燃燒性物質(zhì)，但作為氧源與燃燒有著密切關(guān)系，也在這里予以介紹。通?？諝庵泻?1的氧，是主要的供氧源。還有許多其他物質(zhì)，即使沒(méi)有空氣也能提供反應(yīng)氧。在這些物質(zhì)中，有些需要加熱才能產(chǎn)生氧，而另外一些在室溫下就能釋放出大量的氧。以下各類(lèi)化合物，其供氧能力應(yīng)該引起特別注意：有機(jī)和無(wú)機(jī)的過(guò)氧化物；氧化物；高錳酸鹽；高錸酸鹽；氯酸鹽

4、；高氯酸鹽；過(guò)硫酸鹽；過(guò)硒酸鹽；有機(jī)和無(wú)機(jī)的亞硝酸鹽；有機(jī)和無(wú)機(jī)的硝酸鹽；溴酸鹽；高溴酸鹽；碘酸鹽；高碘酸鹽；鉻酸鹽；重鉻酸鹽；臭氧；過(guò)硼酸鹽。強(qiáng)氧化劑靠近低閃點(diǎn)液體貯存是極不安全的，現(xiàn)在普遍贊同氧化劑和燃料隔離貯存。氧化劑貯存區(qū)應(yīng)該保持清涼，通風(fēng)良好，而且應(yīng)該是防火的。在氧化劑貯存區(qū)，普通救火設(shè)施往往不起作用。因?yàn)檠趸瘎┍旧砜梢怨┭酰瑴缁饎┑母采w失去效用。 二、燃燒性物質(zhì)的危險(xiǎn)性 了解燃燒過(guò)程，特別是燃燒擴(kuò)散的概念，有助于燃燒性物質(zhì)危險(xiǎn)性的理解?？扇嘉镔|(zhì)的燃燒歷程一般解釋為，物質(zhì)蒸發(fā)并被加熱至自燃點(diǎn)，在極短的時(shí)間內(nèi)以包含許多自由基的鏈反應(yīng)的形式與氧化合。所以，燃料、氧和熱

5、構(gòu)成了燃燒的三個(gè)基本要素。燃燒三要素中任意兩個(gè)共存，如果沒(méi)有第三要素的加入，都不會(huì)引發(fā)燃燒。因?yàn)椋瑤缀跛械幕顒?dòng)都是在有氧的氣氛中進(jìn)行的，防火安全的普通做法是把燃燒性物質(zhì)與所有的火源隔離。即使很小的火焰在環(huán)境溫度20的甲醇開(kāi)口容器上方通過(guò)，甲醇液面上的蒸氣會(huì)立即起火。在同樣條件下冰醋酸和萘卻不會(huì)起火。但是，如果醋酸稍微加熱，產(chǎn)生足夠量的蒸氣，便會(huì)引燃。而萘則需要進(jìn)一步加熱才會(huì)引燃。液體和固體只有釋放出足夠量的蒸氣或氣體，與空氣混合成為燃燒混合物時(shí)才會(huì)引燃。很顯然，物質(zhì)的揮發(fā)性是其形成燃燒混合物的決定因素。沸點(diǎn)和蒸氣壓可用來(lái)表征物質(zhì)的揮發(fā)性，雖然兩者根據(jù)其定義與燃燒并不直接有關(guān)。閃點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)地、但是

6、相當(dāng)滿(mǎn)意地描述了液體的燃燒性能。閃點(diǎn)是液面上的蒸氣混合物能夠引燃的最低溫度。在解釋閃點(diǎn)信息時(shí)必須考慮混合物的組成。氯代烴與低閃點(diǎn)的烴類(lèi)物質(zhì)混合，能夠相當(dāng)大地提高閃點(diǎn)，但是經(jīng)過(guò)部分蒸發(fā)，不燃組分極易失去，留下的依然是低閃點(diǎn)組分。醇和其他極性溶劑的水溶液在低濃度下也有確定的閃點(diǎn)，比如，5乙醇水溶液的閃點(diǎn)為62。高閃點(diǎn)物質(zhì)的煙霧易于引燃，泡沫的起火溫度要比預(yù)期的低得多?？扇嘉镔|(zhì)當(dāng)其溫度加熱至閃點(diǎn)以上時(shí)就變成了易燃物質(zhì)，這是粗心的操作者容易忽略的事實(shí)。少量揮發(fā)性物質(zhì)加入高沸點(diǎn)液體，會(huì)極大地降低液體的閃點(diǎn)，使液體的燃燒爆炸性危險(xiǎn)顯著增加?？扇脊腆w粉塵具有嚴(yán)重的爆炸危險(xiǎn)。微細(xì)分散狀態(tài)的聚合物、金屬和非金屬

7、元素，煤、谷物、糖等天然產(chǎn)物的粉塵，棉花的纖維都有嚴(yán)重的爆炸危險(xiǎn)?；瘜W(xué)工業(yè)中的一個(gè)典型事故案例是，一次微小的爆炸揚(yáng)起了平臺(tái)上積累的粉塵，引發(fā)了第二次嚴(yán)重得多的爆炸。易燃蒸氣在空氣中的濃度低于燃燒下限時(shí)，蒸氣分子間的距離較大，有效碰撞次數(shù)銳減，釋放出的反應(yīng)熱減少，而且過(guò)量的空氣還吸收部分反應(yīng)熱，這樣就不足以把沒(méi)有燃燒的易燃物質(zhì)引燃。當(dāng)其濃度高于燃燒上限時(shí)，易燃?xì)怏w過(guò)量而不能完全燃燒，也不足以把周?chē)囊兹嘉镔|(zhì)引燃。易燃?xì)怏w或蒸氣的燃燒范圍包括燃燒上下限之間的所有濃度點(diǎn)。當(dāng)蒸氣濃度在燃燒上下限附近時(shí)，燃燒擴(kuò)散很慢。當(dāng)濃度接近燃燒范圍的中點(diǎn)，特別是達(dá)到反應(yīng)式的化學(xué)計(jì)量濃度時(shí)，燃燒傳播速率加快，能量釋放

8、加劇。如果把易燃液體貯存于封閉容器中，容器自由空間中蒸氣的濃度取決于貯存溫度下液體的蒸氣壓。了解自由空間中的蒸氣濃度是在燃燒范圍之下、之上、還是之中，對(duì)安全管理有著重要意義。在空氣或其他氧化性氣氛中，燃料只有被加熱到足以誘發(fā)連鎖反應(yīng)時(shí)，燃燒才會(huì)發(fā)生?；鹧?、熱表面和電火花是三種最常見(jiàn)的火源。對(duì)于任意給定的燃料-氧系統(tǒng)，只要火源有足夠高的溫度和足夠多的能量，都能引發(fā)燃燒。自燃點(diǎn)是指物質(zhì)沒(méi)有明顯火源自發(fā)燃燒的最低溫度。易燃混合物與熱表面接觸，當(dāng)其溫度達(dá)到自燃點(diǎn)時(shí)，便產(chǎn)生冷燃燒。冷燃燒是有機(jī)物質(zhì)低溫氧化伴生的可視現(xiàn)象。冷燃燒的反應(yīng)速率隨著溫度和壓力的升高而加速，如果是在絕熱條件下，反應(yīng)速率高到一定程度

9、，冷燃燒就會(huì)轉(zhuǎn)化成為失控的熱爆炸。事后一些年發(fā)現(xiàn)，許多以前無(wú)法解釋的工業(yè)火災(zāi)和爆炸都是由于冷燃燒隨后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崛紵鸬?。著火點(diǎn)表示的是紙張、木材一類(lèi)固體必須加熱至能夠引燃并持續(xù)燃燒的最低溫度。對(duì)于一定的物質(zhì)，大小、形狀、純度、濕度和空氣運(yùn)動(dòng)影響著著火點(diǎn)的測(cè)定數(shù)據(jù)。焊槍和火柴的火焰，或者爐火，有足夠的溫度和能量點(diǎn)燃?xì)怏w、液體或固體。在有易燃物質(zhì)的區(qū)域，必須嚴(yán)禁明火，排除各種生火設(shè)備。加熱器或破損電燈泡的電熱絲，只要能產(chǎn)生2 mJ的能量，便成為有效的點(diǎn)火源。一些研究指出，點(diǎn)燃大量易燃物質(zhì)所需要的電熱絲的溫度與電熱絲的直徑成反比。對(duì)于烴類(lèi)蒸氣以大的金屬熱表面作為點(diǎn)火源的研究結(jié)果表明，大熱表面的溫度要

10、遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)報(bào)道的自燃點(diǎn)才能引發(fā)燃燒。人們用蒸氣運(yùn)動(dòng)缺少限制和對(duì)流來(lái)解釋需要較高的溫度。干燥的、配置較差的軸承和密封圈會(huì)產(chǎn)生摩擦熱。如果恰逢易燃液體、蒸氣或氣體的泄漏點(diǎn)，就有可能引發(fā)燃燒。僅有02 mJ能量的電火花便能點(diǎn)燃易燃?xì)怏w或蒸氣與空氣的混合物。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)操作或電動(dòng)機(jī)整流器運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花，導(dǎo)線(xiàn)的偶然破損或電接地松動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生電火花。電焊弧則是很強(qiáng)的點(diǎn)火源。在易燃物質(zhì)的應(yīng)用和貯存區(qū)，電氣設(shè)備應(yīng)該是防爆的，工房應(yīng)該能夠承受化學(xué)計(jì)量濃度的蒸氣和空氣混合物的內(nèi)部爆炸，熱氣體的溫度必須冷卻到其著火點(diǎn)以下才能排出。靜電是潛在的點(diǎn)火源。在干燥氣候中穿戴合成纖維織物能夠產(chǎn)生大量的靜電荷；有些絕緣體運(yùn)動(dòng)表面

11、的摩擦可以產(chǎn)生較大的靜電勢(shì)。液體、氣體或粉塵在流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生靜電荷，并在系統(tǒng)中與地絕緣的金屬部件中聚集，由于金屬部件間靜電勢(shì)的差異，在其間隙中容易進(jìn)發(fā)出高能電火花，可以引燃存在的任何易燃?xì)怏w或蒸氣。泵送相當(dāng)純凈的有機(jī)流體，產(chǎn)生的靜電荷會(huì)聚集在接受容器中液體的表面。一些研究結(jié)果表明，高速?lài)娚浔盟鸵兹家后w，在液面上的蒸氣空間會(huì)發(fā)生爆炸。 三、燃燒性物質(zhì)的貯存安全 1貯存安全的一般要求貯存容器和貯存方法的確定以及燃燒性物質(zhì)的操作和管理，對(duì)安全都是至關(guān)重要的。貯存容器和貯存方法的確定與貯存物質(zhì)的相態(tài)有很大關(guān)系，因此，貯存安全也必須結(jié)合物質(zhì)存在的相態(tài)考慮。燃燒性氣體不得與助燃物質(zhì)、腐

12、蝕性物質(zhì)共同貯存。如氫、乙烷、乙炔、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等易燃?xì)怏w不得與氧、壓縮空氣、氧化二氮等助燃?xì)怏w混合貯存，易燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w一旦泄漏，就會(huì)形成危險(xiǎn)的爆炸混合物。燃燒性氣體是以壓縮狀態(tài)貯存的，與腐蝕性物質(zhì)共同貯存，如硝酸、硫酸等都有很強(qiáng)的腐蝕作用，氣體容器容易受到腐蝕造成泄漏，引發(fā)燃燒和爆炸事故。易燃?xì)怏w和液化石油氣的貯罐庫(kù)，應(yīng)該通風(fēng)良好，遠(yuǎn)離明火區(qū)。不同類(lèi)型的燃燒性氣體的貯存容器，不應(yīng)設(shè)在同一庫(kù)房，也不宜同組設(shè)置。燃燒性液體較易揮發(fā)，其蒸氣和空氣以一定比例混合，會(huì)形成爆炸性混合物。故燃燒性液體應(yīng)該貯存于通風(fēng)良好的清涼處，并與明火保持一定距離。在易燃液體貯存區(qū)內(nèi)，嚴(yán)禁煙火。沸點(diǎn)低于或接近夏

13、季最高氣溫的易燃液體，應(yīng)貯存于有降溫設(shè)施的庫(kù)房或貯罐內(nèi)。燃燒性液體受熱膨脹，容易損壞盛裝的容器，容器應(yīng)留有不少于5容積的空間。燃燒性固體著火點(diǎn)較低，燃燒時(shí)多數(shù)都能釋放出大量有毒氣體。所以燃燒性固體貯存庫(kù)，應(yīng)該干燥、清涼、有隔熱措施、忌陽(yáng)光曝曬。燃燒性固體多屬還原劑，相當(dāng)多的具有毒性。燃燒性固體與氧化劑應(yīng)該隔離貯存，要有防毒措施。 自燃性物質(zhì)有不穩(wěn)定的性質(zhì)，在一定的條件下會(huì)自發(fā)燃燒，可以引發(fā)其他燃燒性物質(zhì)的燃燒。故自燃性物質(zhì)不能與其他燃燒性物質(zhì)共同貯存。因滅火方法和其穩(wěn)定性相抵觸，自燃性物質(zhì)和遇水燃燒物質(zhì)不能在一起貯存。自燃性物質(zhì)應(yīng)該貯存在清涼、通風(fēng)、干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)，對(duì)存貯溫度也有嚴(yán)格的要求。遇水

14、燃燒的物質(zhì)，受潮濕作用會(huì)釋放出大量易燃?xì)怏w和熱量，遇到酸類(lèi)或氧化劑會(huì)起劇烈反應(yīng)。遇水燃燒的物質(zhì)不應(yīng)與酸類(lèi)、氧化劑共同貯存，存儲(chǔ)庫(kù)房要保持干燥，對(duì)存貯濕度也有嚴(yán)格要求。2燃燒性物質(zhì)的盛裝容器燃燒性物質(zhì)許多是有限量的應(yīng)用，盛裝于容量約200 kg以下的容器中。從貯運(yùn)事故案例可以看出，多數(shù)事故是由于盛裝容器不善造成的。根據(jù)盛裝的燃燒性物質(zhì)的性質(zhì)，對(duì)盛裝容器的種類(lèi)、材質(zhì)、強(qiáng)度和氣密性都有一定的要求。只有金屬容器不適宜時(shí)才允許使用有限容量的玻璃和塑料容器。工廠和實(shí)驗(yàn)室都傾向于使用容量20 kg以下的安全罐，彈簧帽可以防止通常溫度下的液體或氣體的損失，但在內(nèi)壓增加時(shí)要適當(dāng)排放降壓。安全罐出口處的阻火器可以

15、阻止火焰的進(jìn)入，從而排除了內(nèi)爆危險(xiǎn)。使用塑料容器時(shí)要防止對(duì)熱的暴露，以免塑料軟化或熔化造成物料的泄放或滲漏。液體燃料貯存庫(kù)要有防火墻和火門(mén)，要用防爆電線(xiàn)，通風(fēng)必須良好。燃燒性物質(zhì)輸送時(shí)，所有金屬部件必須電接地。液體的流動(dòng)或自由下落產(chǎn)生的靜電足以達(dá)到發(fā)火的能量。對(duì)于燃燒性物質(zhì)，有桶裝、袋裝、箱裝、瓶裝、罐裝等多種形式。盛裝的形式和要求因盛裝物料的性質(zhì)而異。這里僅介紹幾種常用的盛裝形式。金屬制桶裝容器有鐵桶、馬口鐵桶、鍍鋅鐵桶、鉛桶等，規(guī)格一般為200 kg或更小的容量。金屬桶要求桶形完整，桶體不傾斜、不彎曲、不銹蝕，焊縫牢固密實(shí)，桶蓋應(yīng)該是旋塞式的，封口要有墊圈，以保證桶口的氣密性。金屬桶在使用

16、前應(yīng)該進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)。耐酸壇用來(lái)盛裝硝酸、硫酸、鹽酸等強(qiáng)酸。耐酸壇表面必須光潔，無(wú)斑點(diǎn)、氣泡、裂紋、凹凸不平或其他變形。壇體必須耐酸、耐壓，經(jīng)堅(jiān)固燒結(jié)而成的。壇蓋不得松動(dòng)，可用石棉繩浸水玻璃纏繞壇蓋螺絲，旋緊壇蓋后用黃沙加水玻璃或耐酸水泥加石膏封口。3大容量燃燒性液體貯罐貯存大容量燃燒性液體采用大型貯罐。貯罐分地下、半地下、地上三種類(lèi)型。起火乃至爆炸是燃燒性液體貯罐區(qū)最主要的危險(xiǎn)。為了貯存安全，所有貯罐在安裝前都必須試壓、檢漏，貯罐區(qū)要有充分的救火設(shè)施。貯罐的尺寸、類(lèi)型和位置，與建筑物或其他罐間的互相暴露，貯存液體的閃點(diǎn)、容量和價(jià)值，以及物料損失中斷生產(chǎn)的可能性，應(yīng)充分考慮這些因素，確定需要采

17、取的防火措施。對(duì)于地下和半地下貯罐，要根據(jù)貯存液體的性質(zhì)，選定的埋罐區(qū)的地形和地質(zhì)條件，確定埋罐的最佳尺寸和地點(diǎn)，以及采用豎直的還是水平的貯罐。埋罐選點(diǎn)時(shí)，還要結(jié)合同區(qū)中的建筑物、地下室、坑洞的地點(diǎn)，統(tǒng)籌考慮。罐體掩埋要足夠牢固，以防洪水、暴雨以及其他可能危及罐體裝配安全的事件發(fā)生。要考慮鄰近工廠腐蝕性污水排放、存在腐蝕性礦渣或地下水的可能性，確有腐蝕性狀況，在埋罐前就得采取必要的防腐措施。對(duì)罐要進(jìn)行充分的遮蓋，在灌區(qū)要建設(shè)混凝土圍墻。對(duì)于地上貯罐，罐體的破裂或液面以下罐體的泄漏，極易引發(fā)嚴(yán)重的火災(zāi)，對(duì)鄰近的社區(qū)也會(huì)造成較大的危害。為了周邊的安全，貯罐應(yīng)該設(shè)置在比建筑物和工廠公用設(shè)備低洼的地區(qū)

18、。為了防止火焰擴(kuò)散，貯罐間要有較大的間隙，要有適宜的排液設(shè)施和充分的阻液渠。 四、燃燒性物質(zhì)的裝卸和運(yùn)輸 燃燒性物質(zhì)是化學(xué)工業(yè)中加工量最大、應(yīng)用面最廣的危險(xiǎn)物質(zhì)。這些物質(zhì)由火車(chē)車(chē)廂、貨運(yùn)卡車(chē)經(jīng)陸路，由內(nèi)河中的駁船、海洋中的貨輪經(jīng)水路，由管道經(jīng)地下中轉(zhuǎn)或抵達(dá)目的地。危險(xiǎn)物質(zhì)的裝卸和運(yùn)輸是化學(xué)加工工業(yè)中最為復(fù)雜而又重要的操作。1車(chē)船運(yùn)輸安全燃燒性物質(zhì)經(jīng)鐵路、水路發(fā)貨、中轉(zhuǎn)或到達(dá)，應(yīng)在郊區(qū)或遠(yuǎn)離市區(qū)的指定專(zhuān)用車(chē)站或碼頭裝卸。裝運(yùn)燃燒性物質(zhì)的車(chē)船，應(yīng)懸掛危險(xiǎn)貨物明顯標(biāo)記。車(chē)船上應(yīng)設(shè)有防火、防爆、防水、防日曬以及其他必要的消防設(shè)施。車(chē)船卸貨后應(yīng)進(jìn)行必要的清洗和處理。火車(chē)裝運(yùn)應(yīng)按鐵道部“危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)則”辦理。汽車(chē)裝運(yùn)應(yīng)按規(guī)定的時(shí)間、指定的路線(xiàn)和車(chē)速行駛，停車(chē)時(shí)應(yīng)與其他車(chē)輛、高壓電線(xiàn)、明火和人口稠密處保持一定的安全距離。船舶裝運(yùn)，在航行和停泊期間應(yīng)與其他船只、碼頭倉(cāng)庫(kù)和人煙稠密區(qū)保持一定的安全距離。2管道輸送安全高壓天然氣、液化石油氣、石油原油、汽油或其他燃料油一般采用管道輸送。在美國(guó)，天然氣輸送管道管徑略大于12 m，石油輸送管道管徑約09 m。從Oklahoma到Chicago的汽油輸送管道管徑為102 m。這些管道埋設(shè)于深度076091 m的地下，操作壓力高達(dá)827 MPa。為保證安全輸送，在管線(xiàn)上應(yīng)安