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1、工廠火災爆炸事故的分類及其基本預防措施,爆炸分類,化學反應熱積蓄引起的爆炸,對自然著火特性進行調研（發熱原因）,對蓄熱條件（環境）進行分析,強化溫控系統,防混合接觸,分散、冷卻、焚燒,針對放熱反應特性采取措施,正確測量、控制工藝參數，控制反應速度,確保冷卻和攪拌,失控時處置：及時調整、急冷、放空、中止,點火源的管理,過熱液體蒸發引起的爆炸,防止水進入高溫爐內,高溫廢棄物的安全處理,水碎設備的安全設計,深冷液化氣體的處理（注意點火源的管理，防二次爆炸）,作業地方要干燥,保持容器的耐壓強度,防止容器因外力而引起破壞,防止因火災引起加熱,防止反應失控,點火源的管理(防二次爆炸),一、需要有點火源的爆2、炸,1.著火破壞型爆炸 是由于容器內部的危險物質著火，引起持續燃燒、分解等化學反應，放出反應熱蓄積起來，引起生成的氣體/空氣急劇熱膨脹，內壓上升，而使容器發生破壞而爆炸。由于燃燒或分解引起的爆炸，有如下六種情況：1)由于快速燃燒引起的爆炸2)粉塵或噴霧爆炸3)爆炸性混合氣體爆炸4)氣體的分解爆炸5)爆炸性物質以及混合危險物質的爆炸6)管道材料的燃燒,1)由于快速燃燒引起的爆炸(例：液化天然氣罐(LNG)的爆炸),時間：,1973.2.10,地點：,美國紐約市斯坦塔（Satten）島上,后果：,10萬m3罐爆炸，罐內檢修人員40名立即死亡，傷3人,70.1072.1.25決定停用，2.13取出全3、部LNG(約20個月)因為發現罐LNG一直在泄漏,72.3.154.5，用N2置換(約20天),72.4.54.14，用空氣置換,72.4.14確認安全，進罐檢修(不斷送入空氣，并進行可燃氣檢驗),2,3,4,5,73.2.10下午1:10左右罐內火災(已檢修約10個月),6,簡況：1967.41970年初建成。罐頂蓋81m，頂部高h約30m，V=10萬m3，滿液高約18.5m。,后果：聚酯膜有破裂，LNG通過這個絕熱材料層破裂處泄漏出來。取聚氨酯絕熱材料中殘留氣分析，含有甲、乙、丙、丁、戊烷等烴類氣體。(取v2.5530(cm)的聚氨酯2ml戊烷，點火，極易燃燒(指持續燃燒)維修中在取掉聚酯4、膜時引起氣壓降低，使浸透在其中的丁烷、戊烷等氣體，進入罐空間。,當天氣象：氣壓從1046毫巴降到1044毫巴，氣溫從-6.7升到-3.3火源：尸體旁發現火藥式鉚釘機、1.1千瓦的電熨斗和真空清掃機,2)粉塵或噴霧爆炸,案例：如布袋除塵器，濃度高，靜電引火哈爾濱麻紡廠，纖維粉塵爆炸,時間：87.3.15后果：死58人，受傷177人，直接經濟損失880多萬元，1.3萬m2廠房遭破壞(9500m2被炸毀)，波及三個車間。原因：中央換氣室南部二臺除塵器首炸，通過地溝、吸塵管傳播點火源：靜電？手提燈？明火(摩擦、撞擊、電火花)？未有結論教訓：除塵器穿越多個車間，特別是非防塵車間，車間連成一片(360005、m2)，無分隔。,（1）粉塵必須是可燃的（2）粉塵必須是懸浮的（3）濃度必須在爆炸范圍內（4）必須是微粒，分散度要高。粉塵顆粒的大小，對于不同的物質，變動范圍在0.10.0001mm（5）點火能源,能引起爆炸的粉塵必須具備的條件,某些物質粉塵爆炸的參數,（1）粒子表面得到熱解，表面溫度升高（2）粒子表面的分子發生熱分解/干餾，變成氣體在粒子周圍釋放（3）這種氣體與空氣混合形成爆炸性混合氣體，點火產生火焰（4）火焰產生的熱進一步促進粉塵分解，放出可燃氣體，故傳播本質上也是一種氣體爆炸。金屬粉塵主要是氧化放熱，加熱周圍氣體，如：,著火機理有機粉塵與氧氣發生反應,（1）燃速、壓力比氣體爆炸小（2）爆6、炸粒子一面燃燒一面飛散（3）最初局部爆炸的沖擊波使周圍（環境）粉塵飛舞，波及造成二次、三次爆炸（4）與氣體相比，粉塵會引起不完全燃燒，有CO中毒危險,粉塵爆炸的特征,（1）化學性質和組成：必須是可燃的，燃燒熱的大小、反應性能、含灰分和揮發份的多少。含灰分15%30%則不易爆，含揮發份11%的易爆（2）顆粒度，越小越易爆，因為比表面大，吸附氧多（3）粉塵濃度（4）點火能（5）濕度：一般有抑制爆炸作用（冷卻、惰化、濕增加凝聚性影響懸浮性、影響點火溫度、傳播速度）（6）粉與氣共存的影響，會使L下下降（迭加效應）,粉塵爆炸的影響因素,霧滴爆炸可燃液體的霧滴是可以爆炸的當霧滴0.6mm時，點火后可以傳播7、火焰；當霧滴0.01mm時，其L下相當于氣相時的L下。形成霧滴沒有溫度要求，只要產生噴霧現象，遇點火源，即燃/爆。,3)爆炸性混合氣體爆炸,案例：丙烯酸甲酯貯罐爆炸76.3.9，1205，日本兵庫縣某化工廠丙烯酸甲酯儲罐爆炸。爆炸聲在10km內均可聽到，負傷57人。由于丙烯酸甲酯蒸氣有惡臭，在向儲罐輸液時，從罐內排出的氣體有惡臭，為防其污染環境，工藝上考慮了用一根7.5cm，L15m的不銹鋼管將氣體導出，再通過一個60cm，h4m的裝有活性炭的脫臭塔，吸附除去蒸氣惡臭后，排入大氣。丙烯酸甲酯蒸氣在活性炭上吸附時放熱，吸附熱和氧化熱積蓄，使活性炭被加熱（溫度可達500600）。當天氣溫9.8158、，丙烯酸甲酯的電阻率108109.cm，輸送流速1.8m/s。,丙烯酸甲酯：沸點80.3 L=2.825%（V），溫度極限-343 引燃溫度（自燃點）=468,4)氣體的分解爆炸,具有分解爆炸特性的氣體，一般是指此種氣體分解可以產生相當數量的熱量。當分解熱達到2030千卡摩爾的物質在一定條件下點火之后火焰就能傳播開來。（化工安全技術）若把142KPa的乙炔點火，就會發生分解爆炸。這一壓力稱為“臨界壓力”。日本規定乙炔發生裝置的壓力限值為140KPa，某些國家限定為130KPa。由BIOS（英國情報資料調查小組委員會）報導的資料,乙炔在對應溫度和壓力下產生分解爆炸的關系(德國資料),按此資料，可9、理解為，分解爆炸性氣體，在一定溫度下(或點火)，對其施加一定的壓力，則會產生分解爆炸。,乙炔的L“可燃氣體、蒸氣、粉塵火災危險性參數手冊”：L 2.5100（A）“國際海協”：L 2.180%(M)“防火檢查手冊”：L 2.582%,可發生分解爆炸的物質：,5)爆炸性物質以及混合危險物質的爆炸,這里所指“爆炸性物質”是指在反應罐、熱交換器、管等內部所生成的副產物造成爆炸危害。有些不飽和有機物能吸收氧生成過氧化物/原料中微量NO2生成硝基化物。如：丁二烯過氧化自聚物很不穩定 丁二烯端聚物 過程中堵塞管道，使容器破裂,6)管道材料的燃燒,案例：61.2.27，某鋼鐵廠高壓氧經硅膠干燥，部分硅膠粒子10、進入氧氣流，管內壁被磨損，生成鐵粉，流動中發熱著火，在T型管內沉積，使管道燒穿。,惰氣置換 一般控制混合氣中O2濃度在MOC以下（氣體MOC在6以下，粉塵MOC在10以下）最小氧氣濃度（MOC）在空氣和燃料的體積之和中，氧所占的百分比，低于此值不燃燒。,2.著火破壞型爆炸的預防措施,例：,2)混合氣的成分控制與管理,在容器內空氣不能用惰氣置換的情況下，必須控制在爆炸范圍以外，控制P.T.V使不進入爆炸范圍。如儲存某可燃液體的上部空間，在常溫下可達爆炸范圍，可通過對應的溫度極限進行控制，使可燃液在氣相中的濃度處于上限以上，或下限以下，在爆炸范圍以外。,例：已知苯的L 上7.9（v），求苯的爆炸上11、限溫度，（在常壓下）解：,由資料查得苯在10時P=44.75mmHg 20時P=74.8mmHg由內插法求得P=60.04mmHg時的T,其結果15.1，即為L上（7.9）就對應的溫度，表明在15.1以上，常壓下，容器上部空間的苯蒸汽濃度是大于L上的，不會燃爆,P為絕對壓力（MPa）,3)點火源的管理明火、照明、動力電、儀表電，器內特別注意：靜電、摩擦、高溫4)防止不穩定物質的生成是否有過氧化物生成/吸收NO2生成硝基化物5)了解生產物料的危險特性：會分解否？采取相應措施,討論：你所在裝置有哪些可能發生著火破壞型事故的隱患(因素)？你所在裝置有哪些過程需控制最小氧濃度？,3.泄漏著火型爆炸,是12、因為保存在容器、塔槽、管道內的危險性物質泄漏到外面，在空氣中被點火源點火而引起的燃燒、爆炸。泄漏原因：1)材料強度降低a)腐蝕 例：芳烴廠EA-105（換熱器）97.3.27排污管泄漏。原因是硫化物腐蝕。67年9月24，日本神奈川縣煉油廠直餾石腦油加氫裂解工序，管道穿孔，H2泄漏，被加爐點火，發生火災。石腦油中N2和S的化合物，在10MPa管內轉化成氨和硫化氫，在冷卻塔內生成硫化氨：NH3+H2S(NH4)2S，為防析出堵塞管道，在冷卻前注水于氣流中，氣流中的H2S溶入水中，在管道內壁生成硫化鐵腐蝕層，被水流沖刷流走，這里既有H2S腐蝕，又有水流的沖蝕。破壞處在25cm彎頭部位水注入口下流方向13、15cm處。每年腐蝕速度17mm（非常高）一般碳鋼設計腐蝕裕度1.5mm,b)低溫脆性 碳鋼或其他金屬，在其延展/脆化轉變溫度以下時，可能存在脆性問題；一般溫度低于-70時，應從材料上考慮，如加Nbc)氫脆（蝕）高溫高壓下，H2與鋼中的C發生如下反應：Fe3C+2H2CH4+3Fe此CH4向外擴散，在晶格中產生應力，晶格結構發生變形，鋼硬化變形，稱為氫脆（蝕）氫蝕壓力與溫度,鋼中加入Cr,Ti,Nb可提高抗氫能力,鋼種,壓力MPa,溫度,d)反復應力：如制氫的變壓吸附罐e)高溫 2)外部載荷 地震、地方下沉、翻車、碰撞3)內壓上升 充裝過量、熱膨脹、壓縮、水擊、反應失控（蒸發、燃燒、分解）4)14、閥門操作,例：小涼山爆燃事故(“10.22爆燃、26.15事故”),地點：1988.10.22晨0:07,高化小涼山地區損失:死26人,傷15人,經濟損失9.8萬元直接原因：違章操作，排（切）水時將液烴排入水池，蒸發遇火源而爆燃罐區狀況：,操作：應關進料閥，待球罐內烴水澄清，進行脫水。開2號閥脫球罐水切水器關2號閥待烴水澄清開3號閥切水水池違章者：三閥齊開，跑料25分鐘，約9.7噸火源：界外（西墻外）工棚明火。工棚中50多人逃生者沿途又有14人倒在農田、路邊過火面積62500m2;風向西北。當班者：2人睡覺，3人拔蔥，2人上崗教訓：未按操作程序操作（違章）自動報警未啟動 未采取應急措施（如蒸汽15、稀釋）車間無人值班，但有總值班，上下溝通不暢 用電設備全部癱瘓，消防泵不能啟動，應考慮備用 三個閥無聯鎖,5)蓋子打開,例：70.2.26，日本神奈川縣市有煉油廠，為維修常壓蒸餾裝置第二蒸餾塔的塔底油（重油）抽出泵，剛松開固定泵殼的2個螺栓時，即噴出了322的熱油，熱油閃點140-150，著火點300以下，造成火災。原因：沒有關閉塔底泵和塔底管道上的閥門。,4.泄漏著火型爆炸的預防措施,1)防止泄漏 首先考慮設備的安全性：設計、選材、制作、安裝、檢驗（試壓）工藝條件的保證：單純機械原因造成泄漏是較少的 化學反應的因素是較多的，如反應失控，必須嚴控工藝條件。2)防閥門誤操作 安全教育、“呼應確認16、”、“開關確認顯示”1960.3.12美國新澤西州杜邦公司合成氨裝置中，原料氣的液N2洗滌裝置發生故障。修理后，錯誤地將液N2流入了H2壓力為146/2的碳素鋼管中，溫度降低到-140，液N2急劇蒸發，壓力上升、破裂。,3)檢測報警按“建規”第10.3.2(新建規11.4.2)條：散發可燃氣體、可燃蒸氣的甲類廠房和場所，應裝設可燃氣體濃度檢漏報警裝置;“石油化工企業設計防火規范”第4.6.11條：在使用或產生甲類氣體或甲、乙A類液體的裝置內，宜按區域控制和重點控制相結合的原則，設置可燃氣體報警探頭;“石油化工企業設計防火規范”第5.1.4條：在可能泄漏甲類氣體和液體的場所內，應設可燃氣體報警儀17、;石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范第3.0.1條：生產或使用可燃氣體的工藝裝置和儲運設施（包括甲類氣體和液化烴、甲B類液體的儲罐區、裝卸設施、罐裝站等）的2區內及附加2區內，應按本規范設置可燃氣體檢測報警儀。該規范特指有毒氣體為：硫化氫、氰化氫、氯氣、一氧化碳、丙烯腈、環氧乙烷、氯乙烯,4)點火源的管理 各類點火源。特別注意：高速氣流噴出絕熱壓縮起火、粉塵挾帶產生靜電火花、泄出高溫物料達自燃點。討論：舉一典型的泄漏著火型案例，分析一下已采取的安全是否到位,二、化學反應熱積蓄引起的爆炸,1.自燃（發）著火型爆炸因反應熱的積蓄，tV反t（更高），大于自燃點而燃/爆。條件：V熱V散 此18、類物質具有多孔、絕熱保溫性(多為纖維狀、粉狀/片狀物)容易進行放熱反應：分解（不穩定）、吸水產生水合熱、吸附、氧化、混合等。,1)分解引起的自然著火,案例：硝化棉分解 64.7.14，東京都品川區海岸數棟倉庫被大火吞沒，并引起丁酮過氧化物爆炸。硝化棉：C12H17(ONO2)3O7 C12H14(ONO2)6O7含N量12.6（易燃固體）含N量12.6（爆炸品）分解機理：干硝棉NONO2,NO2催進硝棉自催化分解，放出大量的熱，積熱至180，即自燃。濕硝化棉之乙醇可吸收微量NO/NO2，使失去自催化作用，不易自燃。濕潤劑：水、乙醇、異丙醇。市售硝棉含乙醇25硝棉自燃的條件：干 較高溫度下存放一19、段時間 出于蓄熱堆積狀,2)混合接觸引起的爆炸,案例：硝銨（NH4NO3）混合爆炸概況：47.4.16美.德克薩斯港大本營號貨輪大爆炸，船上裝有2500TNH4NO3，紙袋（瀝青紙），硝銨涂有石蠟；同時（17日）引起附近高空飛輪號爆炸，該輪裝有硝銨及硫磺。后果：約600人死亡，3500人受傷，損失約3.3億美元 附近的孟山都公司辦事處、倉庫、丙烷裂解裝置、苯乙烯裝置、苯罐全遭破壞。苯罐燒了三天。原因：硝銨高溫時分解：NH4NO3N2O+2H2O HNO3+NH3 3N2+2NO2+8H2O 2HNO3+4N2+9H2O 2S+8NH4ON32SO2+2NO2+16H2O+7N2初期采用了封倉（20、窒息）無效果（自身含氧氣，且分解生成N2O）應與可燃物分開存放,3)吸水引起的 例：鐵粉與水/水汽接觸產生放熱反應：Fe+4/3H2O(g)1/3Fe3O4+4/3H24)氧化引起的 例：煤的自燃 油脂的自燃5)吸附引起的 例：前例 丙烯酸甲酯罐除臭，經活性炭吸附放熱,2.自燃著火型爆炸的預防措施,1)對自然著火特性進行調研：針對發熱原因：分解、氧化、吸附、吸水、混合接觸等采取措施。(要掌握)2)對蓄熱條件（環境）自身狀態進行分析V熱與V散的關系3)強化溫控系統4)分散、冷卻、焚燒5)防混合接觸 強氧化劑不與油等可燃物接觸，如：CH3OH+CrO3CO2+H2O+Cr2O3 討論：必須有物質的21、MSDS，對物質危險性進行分析。,3.反應失控型爆炸,化學反應熱，由于攪拌、冷卻失效T，V加快，P（原有物料/分解的氣體P蒸）致容器破裂，引發燃/爆。1)聚合反應引起的爆炸 例：1969年3月30日，日本愛媛縣化工廠，處理廢棄丙烯腈的反應罐爆炸事故。在處理廢棄丙烯腈時，為防止單體聚合加了CuCl，為防止單體分解加了NaOH,CuCl+NaOH CuOH+NaCl 結果失去阻聚作用。自聚發熱、溫升、壓力上升而爆炸。丙烯腈的聚合熱為17.3千卡/摩爾，沸點77.7 丙烯腈的蒸氣壓：150時0.6MPa 200時1.5MPa 220時2.0MPa 250時3.0MPa阻聚劑失效引發自聚合溫升引起法蘭22、泄漏進而引起平衡破壞型蒸氣爆炸,2)合成反應引起的爆炸 例：硝化反應：若撤熱不好，攪拌停/加藥過量，則會引起反應失控。3)分解反應引起的爆炸 案例：69.8.15，日本平中市化工廠，臭氧化物分解爆炸。將臭氧化物通入異黃樟素中進行氧化反應異黃樟素臭氧化物（過程中停止了20時），在啟動時發生了爆炸。原因：臭氧化物不穩定，長時間放置，發生了自然分解、放熱、產生氣體產物；測溫時又出了問題，分解熱積蓄，導致反應失控，爆炸。,4.反應失控型爆炸的預防措施,1)針對放熱反應特性采取措施(了解工藝過程及物料特性)2)正確測量、控制工藝參數，控制反應速度物料配比、組成、料速、溫度、壓力等參數準確測量與控制，從而23、控制V反對大直徑反應器應有多點測量如料比、料速控制、應考慮多方面的因素，如圖3)確保冷卻和攪拌 供冷系統的保障措施、雙泵、雙電源4)失控時的處置當開始出現失控時，應及時調整、報警采取急冷、中止、放空措施 如：C2H2+HCHOC4H6O2(丁炔二醇)，必要時加大量水 丙烯聚合失控加終止劑CO等 討論：你所在的裝置有反應失控的危險嗎？已采取了哪些措施？,11,丙 烯mol%,2.1,45%,mol%,丙烯-空氣-水蒸汽,A,三、過熱液體蒸發引起的爆炸,液體在一定條件下處于過熱狀態，當過熱液體瞬時發生沸騰時，壓力急劇上升，就會因相變而出現爆炸現象。1.傳熱型蒸汽爆炸 這是熱從高溫體向與之接觸的低溫24、液體快速傳熱的結果，液體瞬時變成過熱狀態，造成蒸氣爆炸。1)傳熱引起的水蒸汽爆炸 1971.11.26，日本福岡縣煉鐵廠，轉爐送氧槍，切斷時落進高溫爐，槍中水流入爐中，發生水蒸汽爆炸，死4人，傷17人。,2)傳熱引起低溫液化氣體的蒸氣爆炸,液化氣體各有其沸點，如：液化甲烷：-162液化丙烷：-42液化丁烷：0.5液 氮：195.8在容器里放有液化丁烷的液面上，注入液化甲烷，便會產生尖銳的爆炸聲，發生激烈的蒸汽爆炸。這是因為甲烷、丁烷可無限混溶，低沸點甲烷溶入液態丁烷后，甲烷立即變為沸點以上的過熱狀態，甲烷(液)激烈沸騰，引起蒸氣爆炸。在液化丙烷(B.P-42)中投入液氮(B.P-195.8)，25、也會爆炸。如向20的水面注入液化丙烷（B.P-42），不會發生爆炸；若向70的水面注入液化丙烷（B.P-42），則會發生爆炸。這是因為?,碳氫系液化氣和水是不混溶的，不同于甲烷(l)與丙烷(l)，一經溶入即為核態沸騰，發生蒸氣爆炸；Enger和Hartman的研究結果表明：水和碳氫系液化氣（產生）核沸騰和膜沸騰間的轉移區域的溫差T在90120之間，則會發生蒸氣爆炸。,上例20的水面上注入液化丙烷（-42），其T90，故不發生蒸氣爆炸。70的水面上注入液化丙烷（-42），其T=112，會發生爆炸。,2.傳熱型蒸氣爆炸的預防措施,1)防止水進入高溫爐內2)高溫廢棄物的安全處理，應緩慢灑水(如高溫爐26、渣)3)水碎設備的安全設計4)作業地方要干燥5)深冷液化氣體的處理 不同沸點的深冷液化氣體互相混溶，或進入水中都有發生蒸氣爆炸之危險。,3.平衡破壞型蒸氣爆炸,在密閉容器內，一定溫度下，其蒸氣和該液體溫度間保持物理化學的平衡。蒸氣壓是溫度的函數，即蒸氣壓隨溫度的變化而變化。在容器內保持蒸氣壓平衡的情況下，若氣相部分有縫隙泄漏，則容器內壓下降，瞬時失去平衡（液-氣）變為不穩定的過熱狀態。處于過熱狀態的液體，將其部分熱量變為蒸發熱，部分液體被蒸發，在過熱液體內部產生均勻沸騰核。由于同時有無數氣泡成長，體積劇脹，液體因膨脹力而獲得慣性，猛撞器壁呈液擊現象（其力比初始蒸氣壓大數倍），使裂縫更大，或發生27、斷裂，破片飛散，器內物質全部噴出。其結果：若為水/不燃物（CO2）爆裂后即告結束；若為可燃液體，則形成爆炸性混合氣體，遇火源引發第二次爆炸。,例：西班牙的液化丙稀槽車的爆炸概況：1978.7.11，下午2:30，西班牙巴塞羅那市與巴倫西亞市之間布羅河三角洲西側發生液化丙烯槽車爆炸。附近露營場地有800多人。后果：死150余人，傷120余人，100輛汽車和14棟建筑物燒毀/倒塌。原因：過量超裝，外殼產生了裂縫。按規定，只能罐裝容積的85%，估計當時罐裝了容積的100%，早晨出發溫度較低，到了下午因液體熱膨脹，槽殼產生了裂縫，平衡破壞，猛烈噴出，并發生了第二次混合氣體爆炸。槽車容積43m3，重約28T（43m30.65T/m3）。C3H6：B.P-47，P201.0Mpa，P30 1.3MPa。,4.平衡破壞型蒸氣爆炸的預防措施,1)保持容器的耐壓強度 制造方面：設計的合理性、材質選用（考慮溫度、壓力、耐腐蝕等）操作：防過量超裝2)防止容器因外力而引起破壞 車、船的碰撞、翻車、觸礁3)防止因火災引起加熱 如貯罐/容器表面應設有冷卻水噴淋4)防止反應失控 反應失控發生爆炸后，(反應器/容器內)尚殘留有過熱液體，有可能再次發生平衡破壞型蒸氣爆炸。5)點火源的管理 對平衡破壞型蒸氣爆炸，本身與點火源無關，而是當為可燃物時，會引發二次爆炸，故要管理點火源。,Thanks!,