2021年中級注冊安全工程師《技術基礎》資料精選:有機溶劑火災爆炸危險性分析及預防

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有機溶劑火災爆炸危險性分析及預防：

有機溶劑在工業(yè)生產中應用十分普遍，在塑料、染料、橡膠、油漆、香料、印刷、油墨，電影膠片、醫(yī)藥、紡織、機械、選礦等各個領域均有應用。由于溶劑本身具有易燃易爆的特性，決定了溶劑生產使用場所具有較大的火災爆炸危險性，并且災后燃燒猛烈，蔓延迅速，撲救困難。溶劑生產使用場所火災爆炸事故時有發(fā)生。本文就有機溶劑生產使用場所的火險特點與預防對策進行分析研究。

1 有機溶劑的類型

有機溶劑種類十分繁多，常見的溶劑有800多種，按其化學性質可分為9大類：烴類，如苯、甲苯、汽油、石油醚、環(huán)戊烷等;氯代烴類，如二氯乙烷、四氯化碳等;醇類如甲醇、乙醇、丁醇等;醚類，如乙醚、甲乙醚等;酮類，如丙酮、環(huán)已酮等;酯類，如乙酸乙酯、乙酸丁酯等;醇醚類，如乙二醇-乙醚、乙二醇-丁醚等;醛類，如甲醛、乙醛等;雜環(huán)類，如吡啶等。

2 有機溶劑在生產中的應用

有機溶劑在備料、投料、化學反應、出料、分離等生產的各個工藝過程都有存在。有機溶劑在生產中應用大致可以歸納旭下幾個方面。

2.1 溶解物料

應用溶劑溶解物料，以提取生產所需的有效成分。如中藥雷公藤片的生產，采用乙醇和醋酸乙酯提取雷公藤片中的雷公藤甲素和乙素。

2.2 稀釋物料

采用溶劑稀釋物料，經(jīng)滿足工藝要求。如乙醇和醚類溶劑混合可以提高對硝基纖維的溶解能力，在硝基纖維涂料中用作稀釋劑可以降低溶液黏度。橡膠制品生產中，在生膠或混煉膠中加入大量溶劑汽油進行打漿，制成粘合用的膠漿。油漆生產中，直接將高溫樹脂打到溶劑況稀罐中制成油漆。

2.3 處理物料

利用溶劑對物料進行脫水、沉淀、結晶和洗滌等處理。如賽璐珞生產中，采用乙醇將含水硝脂棉中的水分除去;塑料生產中，用有機溶劑洗滌固體聚合物表面的雜質。

2.4 分離混合物

利用有機溶劑分離混合物在生產中應用廣泛，如在合成橡膠生產過程中，采用乙腈或二甲基甲酰胺萃取二丁烯。以糖醛作為萃取劑進行萃取精餾，分離環(huán)已烷與苯的混合物。

2.5 化學反應

有機溶劑常作為化學反應的介質，生產新的化工產品。如染料N，N-二甲基苯胺的合成，由甲醇、苯胺與硫酸混合，經(jīng)過甲基化反應，中和、分層、減壓蒸餾而得的產品。

2.6 作為移除反應熱的載體

溶劑作為移除熱的載體，蒸發(fā)回流，是較好的移出反應熱的方法，例如，在溶液聚合中，常采用此法以控制聚合溫度。

2.7 在特種工藝中起特殊作用

溶劑在特殊工藝中具有特殊作用，如靜電噴涂時，可用來調整防火涂料的導電率，以改進霧化和上漆率;在分散聚合物中用來控制聚合物的粒度;在溶液聚合中用作鏈轉移劑來控制分子量及其分布等。

3 溶劑生產使用場所火災爆炸危險性分析

3.1 有機溶劑的危險性質

3.1.1 燃燒爆炸性

有機溶劑絕大部分屬于易燃危險化學品，它們的閃點一般在-41~46℃之間，沸點一般在30~200℃之間，密度較小，一般在0.8(水=1)左右，爆炸濃度下限一般小于10%。溶劑所需點火能量微小，一般在0.2~0.3mJ，如苯為0.2mJ、丙烷為0.29mJ。因而，只要遇火，都可能引起爆炸燃燒。

3.1.2 揮發(fā)性

有機溶劑具有易揮發(fā)特性。如汽油，即使在較低的氣溫下都能蒸發(fā)，揮發(fā)的蒸氣能迅速與空氣混合，形成爆炸性混合氣體。

3.1.3 流動擴散性

溶劑具有流動擴散性的特性，其流動性的強弱取決于本身的黏度。一般黏度低的液體，流動擴散性強。如果管路、溶器破損或閘門關閉不嚴，罐裝超出溶器溶量，就容易造成跑、冒、滴、漏。流動的可燃物就是流動火源，增加了對周圍的建、構筑物的威脅和危害?？扇夹粤鲃游镌胶?，擴散速度越快，其火災擴大的危險性越大。

溶劑蒸氣若比空氣輕，逸散在空氣中擴散，順風向移動，可成為氣體火焰迅速蔓延的條件。溶劑空氣若比空氣重，往往漂流于地表、溝渠建筑的死角，不易被空氣吹散，一旦遇引火源就可能發(fā)生燃燒爆炸。

3.1.4 靜電危害性

溶劑類物質大多屬于絕緣物質，其導電性比較差，如汽油、甲苯等，電阻率為1010~1015Ω.cm。在生產、使用、輸送、裝卸過程中，與容器、管道、機泵、過濾介質，以及水、雜質、空氣等發(fā)生碰撞、磨擦，都會產生靜電，由于物料本身不導電性，所產生的靜電極難散失，容易產生靜電火花。

3.1.5 毒害性

溶劑是由各種碳氫化合物組成的，大多具有毒害性，其中芳香烴毒性最大，環(huán)烷烴次之，烷烴最小。如油漆涂料，特別是作為溶劑和稀釋劑的各種液體材料，會揮發(fā)出刺激、毒害人搖動的毒氣，經(jīng)常吸入這種氣體，就會破壞人的生理機能，并引艷情某些器官發(fā)生病變。

3.2 有機溶劑生產使用場所的火災特點

3.2.1 易發(fā)生燃燒

溶劑生產使用場所，一般多種原料、喑體、產品同時存在，工藝過程中，既有大量、多種易燃危險品，又有引起火源產生的可能性。如果控制不當，易發(fā)生燃燒。常見的引起火源有：明火、電氣火花、靜電火花、摩擦撞擊火花、高熱、自燃物等。

3.2.2 易發(fā)生爆炸

在生產設備的外部空間，由于溶劑以液態(tài)可氣態(tài)的形式跑、冒、滴、漏，易與空氣形成爆炸性混合物，遇火源引起著火爆炸。

一些生產設備為負壓操作，出現(xiàn)容易滲漏或誤操作等異常情況，會使空氣進入容器內，因氧化高溫引起可燃蒸氣著火爆炸。

溶劑在應用到生產過程中時，其操作條件大多要通過加溫、加壓來實現(xiàn)。當溫度失去控制，達到某一溶劑的過熱溫度極限時，就會由液相突變?yōu)闅庀?，體積迅速擴大數(shù)十甚至數(shù)百倍，壓力猛增導致容器超壓爆炸;或反復使用的溶劑中，過氧化物含量增多，發(fā)生異常反應，導致溫度壓力升高。當容器發(fā)生物理性爆炸后，其內部物料(溶劑)則大量地迅速擴散，物理爆炸的高溫和遇外部火源又會引起擴散蒸氣的化學性爆炸和燃燒。

3.2.3 易形成大面積立體火災

有機溶劑從罐、桶、槽、鍋等容器中大量溢出，形成流淌火，流量越多，燃燒面積就越大。溶劑隨著罐、桶、槽、鍋的爆炸而噴射到各個角落，瞬間形成大面積燃燒。長期使用溶劑的設備、建筑，在可燃蒸氣的熏蒸下，其表面常積有一定的數(shù)量污垢，火災通過這些可燃污垢迅速將設備的建筑引燃。

起火后溶劑、物料由上層流至下層，爆炸時溶劑、物料上、下噴濺，均會形成上下一起的立體火災。

3.2.4 發(fā)生事故易引起連鎖反應

溶劑生產使用工藝各生產工序相互銜接，設備之間相互串通，溶劑往往經(jīng)過幾道工序后回收反復使用，一旦某個工序發(fā)生火災爆炸事故，易出現(xiàn)連鎖反應，火災爆炸事故沿著生產管道、污水管網(wǎng)、可燃物料、建筑物孔洞蔓延。

4 防火措施

4.1 建筑和布局符合防火要求

溶劑生產使用場所的建筑和布局，應按《建筑設計防火規(guī)范》、《煉油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》、《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》等相關要求和規(guī)定進行設計、施工、安裝。工廠投產前，要經(jīng)過消防、安全監(jiān)督管理部門的驗收批準才能投產;設備的布局一定要考慮安全防火的需要。

4.2 用難燃或不燃的溶劑代替可燃溶劑

在生產中，用燃燒性能差的溶劑代替易燃溶劑，以改善操作的安全性。選擇危險性較小的液體作為溶劑時，沸點和蒸氣壓是很重要的2個參數(shù)。沸點在110℃以上的液體，常溫下(18~20℃)不可能過到爆炸濃度。醋酸戊脂、丁醇、戊烷、乙二醇、氯苯、二甲苯等都是危險性較小的液體。代替可燃溶劑的不燃液體(或難燃液體)有甲烷的氯衍生物(二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳)及乙烯的氯衍生物(三氯乙烯)等。例如，溶解脂肪、油、樹脂、瀝青、像膠以及油漆，可以用四氯化碳代替危險性大的液體溶劑?？梢杂貌蝗?或難烯)清洗劑代替汽油或其他易燃溶劑，清洗粘有油污的機件和零件。

4.3 嚴格安全操作

盡量減少敞口操作，采用密閉操作，容器要加蓋減少溶劑揮發(fā)。車間內各種化學原料和溶劑的儲存量要嚴加控制，以不超過當天用量為宜，多用儲罐式靜態(tài)裝料，而少使用桶式動態(tài)裝料。

在使用易燃易爆揮發(fā)性有機溶劑時，應控制使用溫度要其沸點30℃發(fā)下。如果操作溫度高時，應采取冷凝、冷卻措施。如油漆生產中，高溫樹脂(200~240℃)直接加入兌稀溶劑(溶劑汽油、甲苯、二甲苯等)的兌稀罐中，會使溶劑溫度升高，溶劑蒸氣大量排出。因此，要在罐上安裝冷凝、冷卻裝置，減少有機溶劑的反復使用次數(shù)。溶劑初次使用前進行化驗檢測。清除雜質和水分。定期取樣分析反復使用的溶劑中的過氧化物含量，防止出志現(xiàn)異常反應。

4.4 控制和消除引火源

溶劑生產使用場所嚴禁隨意使用明火或其他易于生產火源的用具及裝置，如必須動火、使用噴燈、焊接時，必須在安全規(guī)范的區(qū)域里進行。禁止一切能產生火花的行為，如用鐵棒敲開封蓋的金屬桶、穿帶釘?shù)男褪褂靡桩a生火花的工具等。

選用符合防爆等級要求的防爆電氣設備，采用耐火電纜或防火塑料管套敷設電氣線路。采用控制有機溶劑流速和攪拌速度、空間增濕，工藝設備、管線接地，投入抗靜電添加等措施消除靜電火花。

揩過溶劑的棉紗、破布等必須存放在專用的有水的金屬桶內，定期予以清理燒毀。防止自燃。

4.5 保證設備完好不漏

為了防止溶劑蒸氣逸出，與空氣形成爆炸性混合物，設備應該密閉，對于有壓設備更需要保持其密閉性。正確選擇設備之間的連接方法，如設備與管理之間的連接應盡量采用焊接方法，輸送易燃溶劑的管道應采用無縫鋼管等。

由于生產過程中的高溫、腐蝕性，各種設備、容器、管線壁厚逐漸變薄，易發(fā)生泄漏的火災事故。因此，對重點設備應定期進行保養(yǎng)、維修、更換，嚴格檢漏、試漏。

溶劑儲罐應盡可能埋在地下，防止高溫、日曬使之溫度升高，發(fā)生泄漏。

4.6 設置安全裝置和滅火設施

承壓設備及其他有爆炸危險的工藝設備上安裝獨立、合適的防爆泄壓裝置，如安全閥、防爆膜等。在相互連通的生產工藝管線上安裝單向閥等阻火防爆裝置，以截斷事故擴展途徑。排汗管溝上設置隔油池、水封裝置。

在溶劑生產使用場所，設置濃度自檢測報警與通風裝置聯(lián)動系統(tǒng)。當發(fā)生泄漏時，泄漏液體蒸氣過到危險濃度時，報警系統(tǒng)動作，同時通風系統(tǒng)自動開啟，驅散泄漏蒸氣。

溶劑用量較大、發(fā)生事故后果嚴重的場所，增設蒸氣幕或水噴淋系統(tǒng)。一旦溶劑或蒸氣大量泄漏，通風不足以排除危險時，則啟動蒸氣幕或水噴淋系統(tǒng)，以稀釋溶劑、蒸氣，消除起火爆炸的危險。

根據(jù)生產使用溶劑工藝的不同特點和生產規(guī)模，設置相應的固定式或移動式滅火裝置。

4.7 加強消防安全管理

溶劑生產使用企業(yè)應建立健全消防安全管理制度，消防安全組織除按一般要求明確防火責任人，建立與生產相適應的義務消防隊外，還要配備熟悉工藝流程，具有專業(yè)防火知識的專職防火安全員。加強對企業(yè)員工的消防安全培訓，做好切實可行的應急預案，定期組織滅火演練。

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