氫氣物料性質(zhì)及事故

氫氣物料性質(zhì)及事故從四起氫氣著火爆炸事故談化工裝置氫氣系統(tǒng)的安全防護(hù)與應(yīng)急處理一、四起氫氣著火爆炸事故1.中國(guó)石化廣州分公司氫氣管線(xiàn)爆裂著火事故2007年2月12日8時(shí)45分，中國(guó)石化廣州分公司煉油四部6.5萬(wàn)m3/h制氫裝置脫碳工段的低壓蒸發(fā)器（E1451A）出口至再沸器（E1401B）入口工藝管線(xiàn)的彎頭突然發(fā)生爆裂，大量工藝氣泄漏著火，裝置緊急停車(chē)。10min后將火撲滅，事故中沒(méi)有人員傷亡。事故主要原因是彎頭設(shè)計(jì)選材錯(cuò)誤，根據(jù)工況及操作條件，應(yīng)該選耐碳酸沖刷腐蝕的不銹鋼材質(zhì)，而設(shè)計(jì)卻選用了碳鋼20。工藝氣（主要成分為H2、CO2，及少量的H2O）中冷凝水與CO2形成碳酸，長(zhǎng)時(shí)間沖刷碳鋼材質(zhì)彎頭，加上碳酸對(duì)碳鋼的腐蝕，使彎頭壁厚減薄，最終不能承受內(nèi)壓而發(fā)生爆裂。2.廈門(mén)翔鷺石化公司氫氣貯罐泄漏著火事故2005年10月23日21時(shí)13分許，位于廈門(mén)海滄區(qū)的翔鷺石化（廈門(mén)）有限公司發(fā)生氫氣泄漏事故。廈門(mén)市消防支隊(duì)接到報(bào)警后，立即調(diào)動(dòng)8個(gè)中隊(duì)100多人前往現(xiàn)場(chǎng)施救，廈門(mén)翔鷺石化氫氣備用貯罐（容積103m3，壓力107kg/cm2）泄漏著火，工廠操作員立即報(bào)告并緊急啟動(dòng)消防應(yīng)急小組。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氫氣泄漏起火的情況，火場(chǎng)指揮部迅速采取應(yīng)急措施，對(duì)著火罐尤其是泄氣著火的法蘭處進(jìn)行強(qiáng)化冷卻，確保短時(shí)間內(nèi)不發(fā)生意外，并進(jìn)一步劃定警戒線(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)護(hù)，疏散人員，采取以下措施：一是確保冷卻不間斷，保證冷卻水供應(yīng)；二是關(guān)閉有關(guān)工序；三是利用原設(shè)備上的排氣設(shè)施向空氣中排放氫氣，并架設(shè)水槍進(jìn)行水霧驅(qū)散稀釋?zhuān)凰氖墙篃o(wú)關(guān)人員進(jìn)入著火區(qū)；五是做好壓力下降后充氮驅(qū)趕吹掃準(zhǔn)備。24日5時(shí)32分，罐體壓力降到9kg/cm2,明火熄滅，充氮?dú)庵脫Q，同時(shí)打開(kāi)高點(diǎn)排氣；6時(shí)20分，壓力穩(wěn)定在5.5kg/cm2，險(xiǎn)情基本排除。同時(shí)繼續(xù)用水霧稀釋保護(hù)，并著手進(jìn)行氫氣取樣檢測(cè)，當(dāng)氫氣體積濃度下降到爆炸極限下限的50%(2.05%)以下時(shí)，險(xiǎn)情即可消除。由翔鷺石化公司組織進(jìn)行開(kāi)罐檢測(cè)。消防官兵在現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)奮戰(zhàn)了9小時(shí)。事故沒(méi)有造成人員傷亡。3.氯堿廠離子膜燒堿裝置氫氣著火事故2005年10月17日，某氯堿廠新進(jìn)離子膜燒堿裝置副產(chǎn)氫氣通過(guò)阻火器放空，在距放空管不足3米處，設(shè)備保溫施工人員使用手電鉆釘鐵皮產(chǎn)生火花，將放空氫氣引燃，造成1施工人員手背輕度燒傷，另一人眉毛燒焦。由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)，處理措施得當(dāng)，火災(zāi)被及時(shí)撲滅，未影響到生產(chǎn)裝置正常生產(chǎn)和其他人員受傷等損失。及時(shí)打開(kāi)接在氫氣放空管的蒸汽閥門(mén)，向氫氣放空管中通入蒸汽，并調(diào)集人員接通就近樓層的兩路消防水帶，一路水對(duì)氫氣管進(jìn)行降溫，另一路噴向附近設(shè)備防止被燒壞；通過(guò)水和蒸汽的雙重作用，15分鐘后火被撲滅。4.沈陽(yáng)東進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)股份公司氫氣瓶著火事故二、氫氣的主要理化性質(zhì)氫是主要的工業(yè)原料，也是重要的工業(yè)氣體和特種氣體，在石油化工、電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、精細(xì)有機(jī)合成、航空航天等方面有著廣泛的應(yīng)用。氫氣是化肥工業(yè)的重要原料。據(jù)估計(jì)，全球用于合成氨的氫氣，約占?xì)錃饪偭康囊话胱笥摇錃獯罅坑糜谌剂霞庸すI(yè)。如把煤加壓加氫，能制造人造石油。石油的裂解脫硫，煤的地下氣化等，也需要使用大量的氫氣。氫氣還用于油脂氫化（制造人造油脂、人造奶油等），和其他含有不飽和鍵物質(zhì)的催化加氫、一氧化碳合成甲醇和合成鹽酸等工業(yè)。1.物理性質(zhì)分子式：H2沸點(diǎn)：一252.77°C（20.38K）密度：0.09kg/m3相對(duì)分子質(zhì)量：2.016生產(chǎn)方法：電解，裂解，煤制氣等氫氣是一種無(wú)色、無(wú)嗅、無(wú)毒并且密度比空氣小的氣體（在各種氣體中，氫氣的密度最小。標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1L氫氣的質(zhì)量是0.0899g，比空氣輕得多）。氫氣是世界上最輕的氣體，只有空氣的1/14。因?yàn)闅錃怆y溶于水，所以可以用排水集氣法收集氫氣。另外，在101KPa壓強(qiáng)下，溫度-252.87°C時(shí)，氫氣可變?yōu)闊o(wú)色的液體；-259.1°C時(shí)，變成雪狀固體。常溫下氫氣的性質(zhì)很穩(wěn)定，不容易跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但當(dāng)條件改變時(shí)（如點(diǎn)燃、加熱、使用催化劑等），情況就不同了。氫氣雖然無(wú)毒，在生理學(xué)上為惰性氣體，僅在高濃度時(shí)，由于空氣中氧分壓降低才引起窒息。與所有低溫液體一樣，直接接觸液氫引起凍傷。液氫外溢并突然大面積蒸發(fā)還會(huì)造成環(huán)境缺氧。2.燃燒和爆炸特性氫氣是易燃易爆氣體，和氟、氯、氧、一氧化碳以及空氣混合均有爆炸的危險(xiǎn)。氫氣在空氣里的燃燒，實(shí)際上是與空氣里的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水。這一反應(yīng)過(guò)程中大量熱放出，是相同條件下汽油的3倍。不純的氫氣點(diǎn)燃時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。當(dāng)空氣中所含氫氣的體積占混合體積的4.0%?74.2%時(shí)，點(diǎn)燃都會(huì)產(chǎn)生爆炸。氫氣的點(diǎn)火能量很小，只要0.019mJ。與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱或明火即爆炸。氫氣比空氣輕，在室內(nèi)使用和儲(chǔ)存時(shí)，漏氣上升滯留屋頂不易排出，遇明火，火星會(huì)引起爆炸。氫氣與氟、氯、漠等鹵素會(huì)劇烈反應(yīng)。其中，氫與氟的混合物在低溫和黑暗環(huán)境就能發(fā)生自發(fā)性爆炸，與氯的混合比為1：1時(shí)，在光照下也可爆炸。氫由于無(wú)色無(wú)味，燃燒時(shí)火焰是透明的，因此其存在不易被感觀發(fā)現(xiàn)，在許多情況下向氫氣中加入乙硫醇，以便感官察覺(jué)，并可同時(shí)賦予火焰以顏色。氫氧火焰的溫度可高達(dá)2500°C?3000°C，就連熔點(diǎn)很高的石英（熔點(diǎn)在1715°C）也能在氫氧焰灼燒下熔融。三、氫氣系統(tǒng)的安全防護(hù)要求和措施1.對(duì)氫氣系統(tǒng)設(shè)施的安全防護(hù)要求⑴氫氣瓶室內(nèi)必須通風(fēng)良好，保證空氣中氫氣最高含量不超過(guò)1%（v/v,下同）。建筑物頂部或外墻的上部設(shè)氣窗（樓）或排氣孔。排氣孔應(yīng)朝向安全地帶，室內(nèi)換氣次數(shù)每小時(shí)不得低于3次，事故通風(fēng)每小時(shí)換氣次數(shù)不得少于7次。氫氣瓶與盛有易燃、易爆、可燃物質(zhì)及氧化性氣體的容器和氣瓶的間距不應(yīng)小于8m。③與明火或普通電氣設(shè)備的間距不應(yīng)小于10m。④與空調(diào)裝置、空氣壓縮機(jī)和通風(fēng)設(shè)備等吸風(fēng)口的間距不應(yīng)小于20m。⑤與其他可燃性氣體貯存地點(diǎn)的間距不應(yīng)小于20m。⑥設(shè)有固定氣瓶的支架。⑵集裝瓶每單元總重不得超過(guò)2t。集裝夾具、吊環(huán)的安全系數(shù)不得小于9。氣瓶、管路、閥門(mén)和接頭應(yīng)予以固定，不得松動(dòng)位移，管路和閥門(mén)應(yīng)有防止碰撞的防護(hù)裝置?？偣苈窇?yīng)有2只閥門(mén)串聯(lián)，每組氣瓶應(yīng)有分閥門(mén)。⑶固定容積貯氣罐貯氣罐應(yīng)設(shè)有放空閥、安全閥和壓力表。凡最高工作壓力大于或等于1kg/cm2時(shí)，其設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)應(yīng)符合《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》的要求。貯氣罐的基礎(chǔ)和支承必須牢固，且為非燃燒體。貯氣罐的地面應(yīng)高于相鄰散發(fā)可燃?xì)怏w、可燃蒸汽的甲、乙類(lèi)生產(chǎn)單元的地面，否則應(yīng)設(shè)高度不低于1m的實(shí)體圍墻予以隔離。貯氣罐平面布置的防火間距的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。⑷管道管道和附件應(yīng)選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的產(chǎn)品，并應(yīng)適合氫氣工作壓力、溫度的要求。氫氣管道應(yīng)采用無(wú)縫金屬管道，禁止使用鑄鐵管道。管道的連接一般應(yīng)采用焊接或其他有效防止漏氣的連接方式。管道應(yīng)設(shè)有放空管、取樣口和吹掃口，其位置應(yīng)能滿(mǎn)足管道內(nèi)氣體吹掃、置換的要求。當(dāng)氫氣作焊接、切割、燃料和保護(hù)氣等使用時(shí)，每臺(tái)（組）用氫設(shè)備的支管上應(yīng)設(shè)有阻火器。管道敷設(shè)應(yīng)符合下列要求：①氫氣管道宜采用架空敷設(shè)，其支架應(yīng)為非燃燒體。架空管道不應(yīng)與電纜、導(dǎo)電線(xiàn)敷設(shè)在同一支架上。氫氣管道與燃?xì)夤艿?、氧氣管道平行敷設(shè)時(shí)，中間宜有不燃物料管道隔開(kāi)，或間距不小于250mm。分層敷設(shè)時(shí)，氫氣管道應(yīng)為于上方。氫氣管道與建筑物、構(gòu)筑物或其他管線(xiàn)的最小間距可參照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。室內(nèi)管道不應(yīng)敷設(shè)在地溝中或直接埋地，室外地溝敷設(shè)的管道，應(yīng)有防止氫氣泄漏、積聚或竄入其他溝道的措施。埋地敷設(shè)的管道埋深不宜小于0.7m。含濕氫氣的管道應(yīng)敷設(shè)在冰凍層以下。管道穿過(guò)墻壁或樓板處，應(yīng)設(shè)套管。套管內(nèi)的管段不應(yīng)有焊縫，管道和套管之間應(yīng)用不燃材料材料填塞。管道應(yīng)避免穿過(guò)地溝、下水道及鐵路汽車(chē)道路等，當(dāng)必須穿過(guò)時(shí)應(yīng)設(shè)套管。管道不得穿過(guò)生活間、辦公室、配電室、儀表室、樓梯間和其他不使用氫氣的房間。不宜穿過(guò)吊頂、技術(shù)（夾）層，當(dāng)必須穿過(guò)吊頂或技術(shù)（夾）層時(shí)，應(yīng)采取安全措施。室內(nèi)外架空或埋地敷設(shè)的管道和匯流排及其連接的氣瓶均應(yīng)互相跨接和接地，跨接和接地措施按國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。⑸放空管氫氣貯罐的放空閥、安全閥和管道系統(tǒng)均應(yīng)設(shè)有放空管。放空管應(yīng)采取金屬材料，不準(zhǔn)使用塑料管或橡皮管。放空管應(yīng)設(shè)有阻火器，凡條件允許，可與滅火蒸汽或惰性氣體管線(xiàn)連接，以防著火。室內(nèi)放空管的出口，應(yīng)高出屋頂2m以上。室外設(shè)備的放空管應(yīng)高于附近有人操作的最高設(shè)備2m以上。放空管應(yīng)采取靜電接地，并在避雷保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)有防止雨雪浸入和外來(lái)異物堵塞放空管的措施。1.氫氣系統(tǒng)運(yùn)行安全措施⑴輸入系統(tǒng)的氫氣含氧量不得超過(guò)0.5%。⑵氫氣系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不準(zhǔn)敲擊，不準(zhǔn)帶壓修理和緊固，不得超壓，嚴(yán)禁負(fù)壓。⑶管道、閥門(mén)和水封裝置凍結(jié)時(shí)，只能用熱水或蒸汽加熱解凍，嚴(yán)禁使用明火烘烤。⑷設(shè)備、管道和閥門(mén)等連接點(diǎn)泄漏檢查，可采用肥皂水或攜帶式可燃性氣體防爆檢測(cè)儀，禁止使用明火。⑸不準(zhǔn)在室內(nèi)排放氫氣。吹洗置換，放空降壓，必須通過(guò)放空管排放。⑹當(dāng)氫氣發(fā)生大量泄漏或積聚時(shí)，應(yīng)立即切斷氣源，進(jìn)行通風(fēng)，不得進(jìn)行可能發(fā)生火花的一切操作。⑺新安裝或大修后的氫氣系統(tǒng)必須做耐壓試驗(yàn)、清洗和氣密試驗(yàn)，符合有關(guān)的檢驗(yàn)要求，才能投入使用。⑻氫氣系統(tǒng)吹洗置換，一般可采用氮?dú)猓ɑ蚱渌栊詺怏w）置換法或注入排氣法。氮?dú)庵脫Q法應(yīng)符合下列要求：氮?dú)庵泻趿坎坏贸^(guò)3%。置換必須徹底，防止死角末端殘留余氣。置換結(jié)束，系統(tǒng)內(nèi)氧或氫的含量必須連續(xù)3次分析合格。氫氣系統(tǒng)動(dòng)火檢修，必須保證系統(tǒng)內(nèi)部和動(dòng)火區(qū)域氫氣的最高含量不超過(guò)0.4%。防止明火和其他激發(fā)能源。禁止使用電爐、電鉆、火爐、噴燈等一切產(chǎn)生明火、高溫的工具與熱物體；不得攜帶火種進(jìn)入禁火區(qū)；選用銅質(zhì)或鈹銅合金工具；⑥穿棉質(zhì)工作服和防靜電鞋。⑼消防安全措施：供氫站應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006)的規(guī)定，在保護(hù)范圍內(nèi)設(shè)置消火栓，配備水帶和水槍。并應(yīng)根據(jù)需要配備“干粉”、“1211”和“二氧化碳”等輕便滅火器材或氮?dú)?、蒸汽滅火系統(tǒng)。⑽輸送氫氣的管道法蘭盤(pán)、閥門(mén)等連接處，應(yīng)采用金屬線(xiàn)跨接，以便靜電的導(dǎo)出。接地鋁板進(jìn)行定期沖洗和清掃，保持潔凈，經(jīng)常檢查連接點(diǎn)的完好情況，保證靜電有效導(dǎo)出，有條件應(yīng)更換銅板，接電采用焊接方式，確保靜電導(dǎo)出效果。(11)操作處置注意事項(xiàng)：必須配齊個(gè)體防護(hù)器具，如：正壓式空氣呼吸器、耐高溫面罩、石棉手套和石棉布等；操作人員會(huì)使用，存放位置合理，取用方便。密閉操作，加強(qiáng)通風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)持證上崗，嚴(yán)格遵守工藝流程和崗位操作法。建議操作人員穿防靜電工作服。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。④防止氣體泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑、鹵素接觸。在傳送過(guò)程中，鋼瓶和容器必須接地和跨接，防止產(chǎn)生靜電。搬運(yùn)時(shí)輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損?，F(xiàn)場(chǎng)配備消防器材及泄漏應(yīng)急處理工具、裝備。⑥進(jìn)入罐、限制性空間或其他高濃度區(qū)作業(yè)，須有人監(jiān)護(hù)。（12）儲(chǔ)存注意事項(xiàng)：儲(chǔ)存于陰涼，通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)內(nèi)溫度不超過(guò)30°C，相對(duì)溫度不宜超過(guò)80%。應(yīng)與氧化劑，鹵素分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明，通風(fēng)設(shè)置。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理工具、裝備。（13）運(yùn)輸注意事項(xiàng)：采用鋼瓶運(yùn)輸時(shí)必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放，并應(yīng)將瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超過(guò)車(chē)輛的防護(hù)欄板，并用三角木墊卡撈，防止?jié)L動(dòng)。運(yùn)輸時(shí)運(yùn)輸車(chē)輛應(yīng)配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)輛排氣管尾端必須配備完好的火星熄滅器，禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和防護(hù)工具裝卸。嚴(yán)禁與氧化劑、鹵素等混裝混運(yùn)。夏季應(yīng)早晚運(yùn)輸，防止日光曝曬。中途停留時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離火種、熱源。公路運(yùn)輸時(shí)應(yīng)按規(guī)定路線(xiàn)行駛，勿在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。鐵路運(yùn)輸時(shí)要禁止溜放。二、應(yīng)急處理處置方式1.應(yīng)急個(gè)體防護(hù)器具⑴呼吸系統(tǒng)防護(hù)：一般不需要特別防護(hù)，高濃度接觸時(shí)，應(yīng)急處理人