工業氣體的危險特性分析

工（gōng）業氣體的危險特性主要有燃燒性、毒害（hài）性、窒息性、腐蝕性、爆炸性以及可能發生氧化、分解、聚合等產生的危險特性。由（yóu）於（yú）工業氣體用氣瓶屬於移動式壓力容器（qì），流動範圍廣，使用條件複雜，無專（zhuān）人監督其日常（cháng）使用，因此工（gōng）業氣體的危險特（tè）性導致事故的可（kě）能性（xìng）及危害性會很大，必須引起足夠（gòu）重視。熟悉掌（zhǎng）握（wò）工業氣體的各種危險特性，對於預防事故和（hé）減少災（zāi）害，具有十分重要的作用。本文對工業氣體的（de）危險特性進行概述（shù）。

一、燃燒性

可燃氣（qì）體的燃燒往往（wǎng）同時伴有發光、發熱的激烈反應，對周圍環境的破壞很大，危險性十分明顯。根據燃燒條件，燃燒必須同時具備可燃物，助燃物和點火（huǒ）源。而對易（yì）燃氣體而（ér）言，一旦泄露，與空氣接（jiē）觸，就（jiù）已存在兩個條件，如若存在點火源，則燃燒就無法避免（miǎn）。由

此可知，要消除易燃氣（qì）體的燃燒危險性，就必須嚴防易燃氣體泄露到（dào）空氣中，同時阻止點火源引入（rù）其中;或在易燃氣體容易泄露的場所，嚴格控製點火（huǒ）源的出現（xiàn）。能導致易燃氣體燃燒的點火源種（zhǒng）類很多，主要（yào）有：撞擊、摩擦、絕熱壓縮、衝擊波、明火、加熱、高溫、熱（rè）輻射、電火花、電弧、靜電、雷擊、紫外（wài）線、紅外線、放射線輻射、化（huà）學反應熱、催化作用等（děng），必須（xū）處處注意（yì）、時刻防備。在國家標準GB16163-1996中，列入可燃氣（qì）體的工業純氣（qì）品種多（duō）達四十餘種，其中，以可燃性液化氣體（tǐ）居多。液化氣體的特（tè）點是沸點低，極易氣化（huà），泄壓時閃蒸且擴散，與空氣混合形成易燃、易爆氣體，火災危險性極大。易燃氣體釀成火災的嚴重後果不堪設想：人員受到直接（jiē）輻射熱或沾附可燃性液化氣體，就會燒傷或死亡，其他可燃物會受（shòu）到（dào）大量輻射熱，形成大麵積火災，而且滅（miè）火以後極有可能會發生二次燃爆危險。此外，易（yì）燃氣體會發生空間燃（rán）爆（bào）。

二、毒害性

工業氣體的毒害性通過吸入（rù）途徑侵入人體，與人體組織發生化學或物理化學作用，從而造成對人體器官的損害，並破壞人體的正常生理機（jī）能，引起功能或器質性病變（biàn），導致暫時性或持久性病理損害（hài），甚至危及（jí）生（shēng）命。瓶裝氣體中有一部分屬（shǔ）於有毒氣體。有毒氣體的毒性影響，與有毒氣（qì）體的本身性質、侵入人體的途徑及侵入數量、暴露接觸時間長短、作業人員防護設施用品（pǐn）及身體素質等各種因素有（yǒu）關。有毒（dú）氣體易（yì）散發於作業場所（suǒ）的（de）空氣中（zhōng），對作業人（rén）員的影（yǐng）響（xiǎng）最大。有毒氣體的氣瓶在充裝、儲運、使用（yòng）過程中，其主要（yào）危害是由於有毒氣體泄露造成（chéng）人體慢性（xìng）中毒或由於氣瓶(包括瓶閥)破損導致有毒氣體外溢所引起的（de）人體急性中毒。國家對有毒物質在作業場所空氣中的最高容許濃度有明確規定，可參見國家標（biāo）準（zhǔn）《工作場所有害因素職業接觸限（xiàn）值》(GBZ2-2002)。 但這一規定隻能作為慢性吸入中毒（dú）的（de）衛生（shēng）標準，不能用（yòng）作預防急性中毒（dú）的衡量尺（chǐ）度。要避免工業氣體的中毒傷害，必須嚴格防止有毒（dú）氣體的泄露散發，同時加強對（duì）氣（qì）瓶在充裝前的檢查。

三、窒息性

在工業氣體（tǐ）生產、儲（chǔ）存、使用過程中，因不燃(惰性)氣體存在(缺氧)而造成窒息危害的現象經常出現。由於大多數（shù）不燃氣體無色無味，難於發（fā）覺，且化學性質（zhì）穩定不易（yì）分解，窒息危害性很大。壓力容器泄漏，大（dà）量窒息性氣體擴（kuò）散未及時，造成局部區域氧氣含量下降;密閉容器經窒息性氣體置換及吹掃後，未放入空氣，作業人員立即進入（rù）其內部進行檢修作業;在狹小空（kōng）間或有限場所，進行長時間窒息性氣體保護焊接作業;低溫容器局部保溫失效，大量低溫液體氣化升壓自動泄放或低溫液化氣體外泄等諸種情況，均會發生窒息危害（hài）。要預防工業氣體窒息危害，必須嚴密防止容器破損而大量氣（qì）體泄露;一旦容器破損氣體泄露，必須（xū）加強局部強製排風和整體（tǐ）通風;加強作業場所氧含量檢測，有專人監護作（zuò）業（yè）。按國（guó）家標準《缺氧危險作業安全（quán）規程》(GB8958-1988) 采取安全防護措施，配備安全防護用品。

四（sì）、腐蝕性

純品工業氣體大多屬於非腐蝕性介質，但由於工業氣體不純（chún），就會產生腐蝕性介質。在工業氣體（tǐ）中，水份對介（jiè）質印響很大，極易（yì）產生具有腐蝕性的化學物質。因此，在工業氣體充（chōng）裝前，必須進行幹燥處（chù）理，以消除（chú）腐蝕影響( 但含水氨會減緩對鋼瓶（píng）的腐蝕，則是例外（wài）)。 對含水產生（shēng）腐蝕性的工業氣體，必須選用耐腐（fǔ）蝕材料製造氣（qì）瓶（píng）;或氣瓶設計時適當（dāng）加大腐蝕裕度(但對應力腐蝕無效)，瓶閥等附件亦應采用（yòng）相應（yīng）的耐腐材料;嚴格（gé）控製（zhì）氣體中的含（hán）水量;氣瓶定檢後應徹底幹燥除水，消除（chú）隱患。

五、爆炸性（xìng）

爆炸是指一（yī）個物係從一種狀態轉化為另一種狀態，並在瞬（shùn）間（jiān）以機械（xiè）功的形式放出大量能量的（de）過程。爆炸（zhà）有物理性爆炸和化學（xué）性爆炸兩種。物理性（xìng）爆炸是物質因狀態和壓（yā）力發生突變等物（wù）理變化而形成的，前述（shù）壓縮氣體及液化氣（qì）體超壓引起的爆炸就屬於物（wù）理（lǐ）性爆炸。物理性爆炸前後的（de）物質化學成分及性質均（jun1）無變化。化學性（xìng）爆炸是指（zhǐ）由於物質發生極其激烈的化學反應，產生高溫、高壓並釋放出大量的熱量（liàng）而引（yǐn）起的爆炸。化學（xué）性爆炸以後的物質性（xìng）質和成分均發生變化。在工業氣體生產中（zhōng），可燃氣體混合物爆炸、分解爆炸就（jiù）屬於化（huà）學（xué）爆炸。鑒於工業氣體的爆炸危險性極大，在工業氣體生（shēng）產過程中就必須加強防爆技術措施。

工業氣體的爆炸危險特性主要指化學性爆炸，即由於氣體發生極迅速的（de）化學反應而產生高溫、高壓所引起的爆炸。對於化學性質非（fēi）常活潑(主要指容易氧化、分解或聚合)的工業氣體，需要特別予以注意。對於氧氣瓶禁油，就是最常（cháng）見的預防工（gōng）業氣體爆炸的一項技術措施。但工業（yè）氣體的氧化特性，不應僅僅理解為氧氣與其他（tā）物（wù）質的化合，應從（cóng）更廣（guǎng）義的氧化性（xìng）去認識。對於氯氣，同樣具有氧化性，它可氧化活（huó）潑金屬（shǔ）和氫氣（qì），生成氯化物，同時發熱燃燒（shāo）。含過氧基的氧化劑比氧氣（qì）的氧化性更強(如環氧乙烷)，遇（yù）胺、醇等多種有機物會發生強（qiáng）烈的氧（yǎng）化（huà）反應。

在工業氣體中（zhōng），分解爆炸的可能性（xìng）比（bǐ）氧（yǎng）化爆炸小得多。發生分解（jiě）反應，需要高溫條件。沒有高溫（wēn），工（gōng）業氣體（tǐ）就不會分解。但不可忽（hū）視由於局部過熱使少量氣體（tǐ）產生分解（jiě）的現象。分解（jiě）反應速度很（hěn）快，一旦出現分解反應，便會放出（chū）大量熱量而使溫度急劇升高，加快分解速度（dù），直至（zhì）發生強烈的爆炸。

對於容易發生聚合或有聚合傾向的工業氣體，必須絕對避免與過氧化物接觸，因為氧和過氧化物都是良好的引聚（jù）劑。聚合是一種放熱反應過程，氣體聚合時放熱會使氣（qì）體壓力異（yì）常升高，造成極大的（de）危險。聚合反應的氣體質量越大，反應越猛烈，危險性就越大。

為加深對氧化、分解和聚合（hé）反應（yīng）的（de）爆炸危險特性的理解，現以乙炔為（wéi）例作著（zhe）重（chóng）介紹。

1.氧化反應

乙炔對（duì）於氧化劑的反應很靈敏。如將乙（yǐ）炔通入高錳酸鉀溶液，溶液的紫色很快（kuài）就會消失（shī），同時產生褐色的沉澱（diàn）物。這個（gè）反應（yīng）常被用作乙炔的定性分析。

常見的乙炔氧化反應是（shì）乙炔在空（kōng）氣或氧氣中的燃燒（shāo），燃燒時的氧一（yī）乙炔火焰（yàn）溫度可達3200℃以上。乙（yǐ）炔（quē）的燃燒熱雖然比乙烷、乙烯等（děng）略低，但在完全燃燒時的耗氧量（liàng）卻最少（shǎo），產生物中水（shuǐ）含量相對（duì）較低，水蒸發所（suǒ）需熱量損（sǔn）耗較少，因（yīn）此乙炔燃燒時能夠得到更高的溫度，這（zhè）就（jiù）是乙（yǐ）炔廣泛應用於氣割、氣焊的原因所在。到目前為此，尚（shàng）未有更理想的物質替代乙（yǐ）炔（quē），獲得高溫熱源用於氣割、氣焊（hàn）。

乙炔和空氣混（hún）合，形成具有爆（bào）炸性混合氣體。發生氧化爆炸的條件基本上取（qǔ）決於乙炔在空氣中的含量( 即乙炔氣濃度)。在混合氣（qì）體中， 當可燃氣體濃度低於某一最低濃度或高於某一最高（gāo）濃度時，火焰便不能蔓延，燃燒或爆炸也（yě）就不能進行。在點火源作用下，可燃氣體恰足以（yǐ）使火焰蔓延的最低（dī）濃度稱為可燃氣（qì）體的爆炸下限(也稱燃燒下限)。同理，恰足（zú）以使火焰蔓延的最高濃度稱為可燃氣體的爆炸上限( 也稱燃燒（shāo）上限)。上限和下限統稱（chēng）為爆炸極限或燃燒極限。 上限和下限之間的可燃氣體濃度稱為爆炸範圍。從乙炔─空氣（qì）混合氣體的氧化爆炸情（qíng）況，可以（yǐ）得知發生氧化爆炸大都在爆炸下限或（huò）略高於爆（bào）炸（zhà）下限。因此，對爆炸下限的技術控製更為重要。在容（róng）器(包括氣瓶)或管（guǎn）路中，乙炔濃度在（zài）爆炸上（shàng）限以上，若空氣（qì）能引入(如回火狀況)時，則隨時有燃燒、爆（bào）炸危險（xiǎn）。因此，對濃度在上限以上的可燃氣體混合物（wù），通常仍是危（wēi）險的。另外，如果乙炔─空氣混合物中（zhōng）的氧含量增（zēng）加，則爆炸（zhà）極限相應擴大。乙炔的爆炸波傳播速度（dù）最快可達3000米/秒（miǎo），爆炸壓（yā）力最高可達58.8MPa(即600at)。

2.分解反應

乙（yǐ）炔分（fèn）解時是放熱的，在一定溫度和壓力條件下，即使沒有氧的參與，也會導致爆炸。這就是乙（yǐ）炔的分解爆炸，其產物為碳黑和氫。常壓乙（yǐ）炔不會分解，加壓乙炔則極（jí）易分解。壓力越高，越（yuè）會發生分解爆炸，且分解溫度隨壓力的升（shēng）高而迅速下降（jiàng）。因此，壓力對乙炔（quē）的分解具有主導（dǎo）作用。常壓乙炔在635℃下會發生分解，但不會導致爆炸。 若把乙炔壓力提高到0.15MPa，則分解溫度下（xià）降至580℃。乙炔分解的最小激發能量與初始溫度、壓力有關。如果激發能量很大，則引發乙（yǐ）炔分解爆（bào）炸的初始壓力（lì）將會降低（dī）。此外，乙炔在雜質的催化作用下，分解爆炸的初始溫度會明顯下（xià）降（jiàng）。

3.聚合反應（yīng）

乙炔在常溫下的（de）熱力學性質很不穩定，會在各種條件下聚合成（chéng）鏈狀或環狀結構的化合物（wù），但它與乙烯不同，一（yī）般不能聚合成高分子（zǐ）化合物。乙炔聚合時會放熱，溫度越高，聚合速度越快，熱量的積聚（jù）會進一步加速聚（jù）合，同時發生聚（jù）合（hé）物分解（jiě），其結果會引起爆炸。乙炔的聚合放熱，也可能會引發乙炔直接分（fèn）解爆炸。