6次二氧化氯气体爆炸事故简介20061108

6次二氧化氯气体爆炸事故简介
kangchen在2006-07-11 13:39:33添加6次二氧化氯气体爆炸事故简介
前言
国内已发生过多次二氧化氯气体和亚氯酸盐固体爆炸事件，
并有人员伤亡，但报道的资料极少。

为了引起同行从业者
的警戒，现将掌握的6次爆炸情况作一简介，以供讨论。

1 事故
1 某生产单位玻璃内衬反应釜用于生产稳定二氧化氯溶
液(S.ClO2)。

按原设计方案，一批次S.ClO2完成后，釜内
液体内残留的C1O2及酸量都较大，必需用碱中和后再排放。

显然，这很可惜。

于是，在不停真空泵的条件下，打开备
用法兰直接向釜内缓缓投人原投量的1/2，亚氯酸钠固体作
第2批次生产，如此套用，1+1/2的投料，获得第2批产品。

可是，有一次操作者将真空泵和搅拌泵都停下来加亚氯酸钠。

在地面上站着的操作者见法兰口前的人加完了料，习惯地去
开真空泵，他手一触开关，立即爆炸，将反应釜至吸收塔之
间的聚乙烯管道全部炸毁，飞出的碎片将纤维天花板打成洞。

这是在正常大气压下二氧化氯气体爆炸，因为反应釜从打开
至爆炸约有10 min，炸后，发现法兰确实放在一边未复原。

2 事故
2某工厂20L钛材反应釜用于S.ClO2生产。

因止回阀质量差，
停机时有少量吸收液(碱性)流人反应釜。

这种中和反应既浪
费了反应釜内的原料，又浪费了吸收液。

于是就在止回阀
与反应釜之间接了一个三通，利用重力作用将回流液流入
一个密封的壁厚4 mm塑料桶内。

塑料桶与反应釜相通，运行
时也呈负压状态。

有一次，停机也已10min左右，有人路经
此地，无意中脚碰到桶，即将桶全炸碎，除半圆桶底仍在原地，
其它碎片飞向四面八方。

这也是常压下的混合气体爆炸。

停机已数min，此时大气从
气体搅拌口进人，很快就使反应釜与大气压平衡了。

3 事故
3在虾池现场以NaC1O3+ NaCl+H2O2+H2SO4+尿素来生产ClO2，
合成桶是聚乙烯内衬铁皮桶。

以15mm钛管作成加料孔和防炸
孔，并将防炸孔导入水中，收集合成中跑掉的ClO2气体。

一般加料后，立即将桶摇两下，待放热完全，稀释后再向
虾池中施放。

有一天15:00，气温34℃。

一个操作者加料后
没有立刻摇桶，过了约十几min，他无意识地推了桶一下，
一碰桶，就是巨大的闷雷声。

桶底立即呈半圆球状，合成液
从桶底的边缝流出。

这也是一次气体爆炸。

新桶的铁皮与塑
质内衬复合体耐受力是相同的，只炸在桶底的原因是:液体占
桶容量的80%，而上部有气空间只占20%,就是说ClO2气体的体
积很小，爆炸力量不可能大，而桶底承受液体的力要大于其
它部位。

故桶底被炸鼓、炸开缝。

4 事故
4为防爆，用25L深蓝色、壁厚3mm、盖上留有直径3mm的孔，原盛H2O2的塑料桶(1kg NaCLO3溶入1L水中，加还原剂，加
催化剂，加1kgH2SO4生产ClO2)。

小样小体积，在虾池边的
生产产热少，散热快，ClO2的产率很低。

有一次留1桶在池
边过夜，拟测其延长反应时间，产率是否高些?次日在日出
后约50min，在无风、无其它影响下，爆炸了。

炸缝在桶上部
呈水平位(裂开桶圆周的50%以上)。

桶内合成的ClO2溶液安然
无恙，且液位较前稍高。

这是又一次ClO2气体在常温(环境25℃)、\常压(桶盖有孔)下的爆炸。

5 事故
5第3、4 次爆炸使人觉得防爆孔太小或受阻就起不了作用似的。

于是就在200L的1cm厚塑料合成桶的上盖开了一个直径约18cm、呈45°倾斜的防爆孔。

合成时将锯下的圆板放到孔上盖薄膜上，
再压上数kg重的砂袋。

有一次生产中，用料量约占50L ，就是80%的内容积是被CIO2气体所占。

约十几min后，操作者偶然碰到这个桶，立即强烈爆炸，炸后，防爆孔上的圆板飞在20 m处
的地里，而5吨左右的砂袋落在l0m远、5m高的房顶上。

桶内的合成液依然如故，这显然是ClO2气体爆炸。

6 事故
6可载重8t的空载卡车上装载了18个铁皮桶，每桶装50kg亚氯酸钠，行走在公路上。

突然一个桶发生爆炸，这个桶飞向空中数m,
引起车子上其余17桶的连锁爆炸、起火。

结果车子被烧毁，驾驶
室内3人虽然逃脱，但都被烧伤，住院治疗。

这次爆炸的原因是ClO2气体爆炸引起亚氯酸钠爆炸，还是一开始就是亚氯酸钠爆炸
还不能肯定。

怀疑有气体爆炸的理由是这批亚氯酸钠已出厂多年，盛装桶锈蚀严重，且亚氯酸钠已吸湿结块，桶内可能已有ClO2释放甚至分解成氯气和氧气。

而桶飞向空中，又可能与亚氯酸钠固
体爆炸有关。

7 预防措施
这6次爆炸均未死人，是万幸。

在此只能提供简单情况，至于爆
炸的原因及预防还有待人们去分析和努力探讨。

但有两点是明确
的:首先，几次爆炸都是在正常大气压下，混合气体中ClO2气体
引起的爆炸，它决不是压力过大引起的爆炸，也不是低于大气压
的负压爆炸;其次ClO2与O2爆炸的波速是126m/s，所以按通常意义上的留有小防爆孔或者将小孔出口引到较远的水内或空中，当爆
炸发生时并不一定能有泄爆作用。

由此也可看出，负压生产ClO2
是防爆的重要技术措施之一;其次，凡是二氧化氯反应釜，都应设
置适当的防爆炸装置。

具体预防措施可参考如下建议。

⑴要控制二氧化氯(OClO)混合气体(主要指与空气混合)的浓度，
以防爆炸。

Stedman在1951年指出空气中二氧化氯达7%—8%是
危险的;而Fawcett则证明空气中含10%二氧化氯，在10kPa分压
力下，有任何起爆能量，如阳光、热和电荷的激发，都可发生
爆炸。

国内另有资料介绍液体内ClO2含量达30%就有爆炸危险。

⑵Lopez等研究表明，ClO2慢热解是318—333 K及初始压力在53—1600 Pa之间，也就是温度大于336K，压力在13—932Pa时，气态ClO2就处于爆炸的临界状态。

这就要求人们必须将气态
ClO2控制在这一界限以下。

同时，若延长诱导期，产生三氧化
二氯中间体，即使无光也会起爆;更要尽可能避免紫外线照射。

⑶要努力隔开ClO2的引爆物质。

据1985年以前资料的介绍，
有一氧化碳(Mellor,1941)、氟化铵(Lawless,19 68);碳氢化
合物—甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丁二烯(Leleu,1979),氢
(Mellor,1941)，汞(Mellor,1941);非金属—磷、硫、糖等19种
能使亚氯酸盐引爆的物质。

另有资料记载:能引起ClO2爆炸的物
质有酸类、油类、炭粉末、磷、二价硫化物、硫化锌、铂棉、
水溶性燃料、醇类、酰胺类、酮类和还原性物质等达79种之多。

今后生产和处理ClO2、亚氯酸盐时一定要防止这些物质的混入。

⑷要严格执行有关规定，以确保生产、运输、销售和使用的安全。

ClO2的母体亚氯酸盐是强氧化剂，ClO2是反应性化学危险品。

它们对震动、撞击、摩擦、阳光和电荷这些引爆能量是敏感的，
只有严格执行有关规定和规程，才能避免事故发生。

本文介绍
的事故6中，亚氯酸钠桶是散放在车子上的，如果事先在桶下
垫些防震材料并将桶适当固定，车子在行驶中没有撞击，这次
事故是可以避免的。

来源: 中国防爆网.
《车辆制冷与空调》第二次作业参考答案《车辆隔热壁》、《制冷方法与制冷剂》、《蒸汽压缩式制冷》
一．简答题
1.什么是隔热壁的传热系数？它的意义是什么？
答：隔热壁的传热系数指车内外空气温度相差1℃时，在一小时内，通过一平方米热壁表面积所传递的热量。

可以概括为单位时间、单位面积、单位温差传递的热量。

它可以表示出车体隔热壁允许热量通过的能力，愈大，在同样的传热面积与车内外温差的情况下，通过的热量就愈大，隔热性能就愈差。

2.热量是如何从隔热壁一侧的空气中传至另一侧空气的？
答：热量从隔热壁一侧的空气中传至另一侧的空气中，其传热过程可以分为：1）表面吸热——热量从一侧的空气中传至隔热壁的一侧表面；
2）结构透热——热量从隔热壁的一侧表面传至另一侧表面；
3）表面放热——热量从隔热壁另一侧表面传至另一侧的空气中。

3.如何改善隔热壁的性能？
答：（1）尽可能减少热桥；（2）不同材料必须完全密贴；（3）减少漏泄；（4）选用隔热性能较好的材料。

4.蒸汽压缩制冷循环系统主要由哪些部件组成，各有何作用？
答：在蒸汽压缩制冷循环系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件。

蒸发器是输送冷量的设备。

制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。

压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。

冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。

节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。

实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成，它们是为了提高运行的经济性，可靠性和安全性而设置的。

5.蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发吗？蒸发与沸腾有什么区别？
答：是。

蒸发是汽化的一种形式，只在液体表面发生，而沸腾是汽化的又一种形式是在液体内部和表面同时发生的。

液体蒸发在任何温度下都能进行,且只在液体表面进行。

液体沸腾是在一定温度下发生的剧烈的汽化现象。

液体沸腾时要吸热，但液体温度保持不变。

6.制冷剂在蒸汽压缩制冷循环中，热力状态是如何变化的？
答：制冷剂蒸汽由蒸发器的末端进入压缩机吸气口时，压力越高温度越高，压力越低温度越低。

制冷剂蒸汽在压缩机中被压缩成过热蒸汽，压力由蒸发压力P0升高到冷凝压力P k。

为绝热压缩过程。

外界的能量对制冷剂做功，使得制冷剂蒸汽的温度再进一步升高，压缩机排出的蒸汽温度高于冷凝温度。

过热蒸汽进入冷凝器后，在压力不变的条件下，先是散发出一部分热量，使制冷剂过热蒸汽冷却成饱和蒸汽。

饱和蒸汽在等温条件下，继续放出热量而冷凝产生了饱和液体。

饱和液体制冷剂经过节流元件，由冷凝压力P k降至蒸发压力P0，温度由t k 降至t0。

为绝热膨胀过程。

以液体为主的制冷剂，流入蒸发器不断汽化，全部汽化变时，又重新流回到压缩机的吸气口，再次被压缩机吸入、压缩、排出，进入下一次循环。

7.制冷剂在通过节流元件时压力降低，温度也大幅下降，可以认为节流过程近
似为绝热过程（即与外界没有热量交换），那么制冷剂降温时的热量传给了谁？用于干什么？
答：这个过程中热量传给了自身，使部分制冷剂液体汽化成蒸汽。

8.单级蒸汽压缩式制冷理论循环有哪些假设条件？
答：理论循环假定：
①假设进入压缩机的为饱和蒸汽，进入节流阀的为饱和液体；
②假设压缩过程是等熵过程，节流过程是等焓过程；
③假设蒸发与冷凝过程无传热温差；
④假设除两大换热器外，系统与外界无热交换；
⑤假设制冷剂无流阻损失。

9.什么叫液体过冷？液体过冷对循环各性能参数有何影响？、
答：过冷液体：当冷凝剂在冷凝器中被冷凝成液体后，如果液体继续向外放热，制冷剂的温度就会低于饱和温度（对应于冷凝压力的冷凝温度），低于饱和温度的制冷剂液体称为过冷液体。

液体过冷对循环各性能参数的影响：
①使单位制冷量增大；
②使单位容积制冷量增大；
③单位功保持不变；
④使制冷系数增大。

总之，制冷剂液体的过冷有利于制冷循环，可提高制冷循环经济性。

10.试写出制冷剂R11、R115、R32和R12、Rl2B1的化学式。

答：R11: CFCL3R115: C2F5CL (注意区分：R1150：C2H4)
R32: CH2F2 R12: CF2Cl2
Rl2B1：CF2CLBr
11.试写出CF3Cl、CH4、CHF3、C2H3F2Cl、H2O、CO2的编号。

答：CF3CL：R13
CH4: R50
CHF3：R23
C2H3F2Cl: R142B
H2O：R718
CO2：R744
12.写出与下列制冷剂的符号规定式相对应的化学分子式(要求写出过程) （1）R22 （2）R134
答：（1）R22符号规定式通式为R（m-1）（n+1）x
m-1=2 n+1=2 x=2
所以m=1 n=1 x=2
符号规定式通式为：C m H n F x CI y
y=2m+2-n-x=2+2-1-2=1
所以R22的符号规定式为CHCIF2
（2）R134符号规定式通式为R（m-1）（n+1）x
m-1=1 n+1=3 x=4
所以m=2 n=2 x=4
符号规定式通式为：C m H n F x CI y
y=2m+2-n-x=4+2-2-4=0
所以R134的符号规定式为C2H2F4
13.单级蒸汽压缩式制冷实际循环与理论循环有何区别？
答：单级蒸汽压缩式制冷实际循环与理论循环的区别：
在实际循环中存在：
（1）制冷剂在流动过程中会产生阻力压降；
（2）蒸发器出口蒸汽过热
（3）冷凝器出口液体过冷；
（4）压缩机压缩空气的过程不等熵。

与理论循环相比，实际循环单位实际压缩功增大，而压缩机实际输气量减小。

14.什么叫有效过热？什么叫有害过热？有效过热对哪些制冷剂有利，对哪
些制冷剂不利？
答：有效过热：即吸入蒸汽的过热量全部来自冷藏货物间内的吸热。

如果吸
入蒸汽的过热发生在蒸发器本身的后部，或者发生在安装于被冷却室内的吸气管道上，或者发生在二者皆有的情况下，那么因过热而吸收的热量来自被冷却空间，如吸入蒸汽的过热热全部来自冷藏货物间或客车室内的西热，因而产生了有用的制冷效果。

这种过热称之为“有效”过热。

有效过热对R502 R600a R290 R134a等制冷剂有利，而对R22 和Nh3等制冷剂不利。

有害过热：吸入蒸汽的过热全部来自冷藏货物间外。

由蒸发器出来的低温制冷剂蒸汽，在通过吸入管道进入压缩机前，从周围环境中（如冷藏货物间之外）吸取热量而过热，制冷剂所增加的吸热量Δq0r并没有对冷却对象产生任何制冷效应，即没有提高制冷装置的有效制冷量，习惯上称这种过热为“无效”过热。

在这种吸气过热时，过热度越大，制冷系数和单位容积制冷量降低越多，冷凝器的热负荷也增加越多，故称之为有害过热。

蒸发温度越低，有害过热越大。

15.什么是回热循环？它对制冷循环有何影响？
答：回热循环就是让蒸发器出来的制冷剂蒸汽和高温制冷剂液体在热交换器中进行热交换，使液体过冷，气体过热的循环。

回热循环对制冷循环的影响：
（1）可以保证制冷装置的压缩机运转安全；
（2）可以减小节流热损失。

16.蒸汽有害过热对循环各性能参数有何影响？减小蒸汽有害过热的措施是
什么？
答：蒸汽过热对循环各性能参数的影响：
单位质量制冷量q0不变；
单位理论功增大；
制冷系数减小；
单位容积制冷量减小；
冷凝器的热负荷增加。

减小蒸汽有害过热的措施：吸气管路用隔热材料包扎起来。

17.什么叫过冷度？什么叫过热度？
答：过冷度：饱和温度与过冷液体的温度之差称为过冷度。

过热度：过热蒸汽的温度与饱和蒸汽的温度之差称为过热度。

18.蒸汽压缩制冷用制冷剂是如何分类的？
答：按化学结构分有：
无机化合物（如R717等）；碳氢化合物（R600a、R290等）。

②氟里昂（R22、R134a等）；③多元混合溶液（非共沸溶液有R407C等，共沸溶液有R502等）；按蒸发温度和冷凝压力分有：①高温低压制冷剂；②中温中压制冷剂；③低温高压制冷剂。

按可然性和毒性分，分不可然、可然、易燃、低毒、高毒等组合类别。

19.何为CFC类物质？为何要限制和禁用CFC类物质？
答：CFC类物质就是不含氢的氟里昂。

CFC物质对大气忠的臭氧和地球高空的臭氧层有严重的破坏作用，会导致地球表面的紫外线辐射强度增加，破坏人体免疫系统。

还会导致大气温度升高，加剧温室效应。

因此，减少和禁用CFC类物质的使用和生产，已经成为国际社会环保的紧迫任务。

20.冷凝温度变化和蒸发温度变化分别对蒸汽压缩式制冷系统有何影响？
答：当蒸温度一定时，随着冷凝温度的升高，则节流损失增大，制冷量减少，而轴功率增大，制冷系数降低；冷凝温度下降，则节流损失减小，制冷量增加，功耗减少，制冷系数提高。

当冷凝温度一定时，随着蒸发温度的下降，压缩机制冷量减少，而轴功率与制冷系数视情况而变。

也减少。

冷凝温度不变时，制冷机在不同蒸发温度下轴功率是变化的，而且与未变化前的蒸发温度有关。

当t e由室温逐渐下降时，制冷机的轴功率逐渐增大，t e下降到一定值时，轴功率会达到最大值。

如果蒸发温度t e继续下降，轴功率逐渐减小。

二. 画图及说明
１．画出制冷系统的基本原理图及单级蒸汽压缩式制冷循环的理论循环压焓图和T-S，并说明其循环过程。

答：制冷系统的基本原理图间图1。

压缩机的可逆绝热过程是等熵过程，节流过程常可看作为等焓过程，则循环可用如下P-H和Ｔ-S图表示。

图2 为单级蒸汽压缩式制冷循环的理论循环压焓图和T-S。

图1
图2
２．画出蒸汽压缩制冷回热循环的P-H图和Ｔ－Ｓ图。

解：单级蒸汽压缩制冷回热循环的P-H图和Ｔ-S图如下图所示：
三. 计算题
１．假定循环为单级压缩蒸汽制冷的理论循环，蒸发温度t0=－15℃,冷凝温度为30℃，工质为R12，试对该循环进行热力计算。

（根据R12的热力性质图表，查出有关状态参数值：
h1=345.8 kJ/kg v1=0.09145 m3/kg h3=h4=228.6 kJ/kg h2=375.1 kJ/kg t2=57℃）
解：该循环的压焓图如下所示：
1 单位质量制冷量 q 0=h 1－h 5=345.8-228.6=117.
2 kJ/kg
2 单位容积制冷量 q V = q 0/ v 1=117.2/0.09145=1281.6 kJ/M 3
4 单位理论功 w 0=h2－h1=375.1-345.8=29.3 kJ/kg
5 制冷系数 ε= q 0/ w 0=117.2/29.3=4.0
6冷凝器单位热负荷 q k =h 2－h 3=375.1-228.6=146.5 kJ/kg
２．有一氨压缩制冷机组，制冷能力Q 0为4.0×104KJ ·h -1，在下列条件工作：蒸发温度为-25℃，进入压缩机的是干饱和蒸汽，冷凝温度为20℃，冷凝过冷5℃。

试计算：
（1）单位重量制冷剂的制冷能力；
（2）每小时制冷剂循环量；
（3）冷凝器中制冷剂放出热量；
（4）压缩机的理论功率；
（5）理论制冷系数。

解：查表得到制冷剂氨在-25℃时的P0=1.51585×105 pa ，20℃时的压力为Pc=0.85737 Mpa ，15℃时的压力为0.728785 Mpa 。

首先在P —H 图（或T —S 图）上按照已知条件定出各状态点。

查得 H 1=1430KJ ·kg -1
H 2=1680KJ ·kg -1
冷凝出来的过冷液体（过冷度为5℃）状态3 的决定：假设压力对液体的焓值几乎没有影响，从状态3沿着饱和液体线向下过冷5℃，找到3 ，用此点的焓值近似代替3 的焓值，由于过冷度是有限的，实际上3 和3 很接近，不会造成太大的偏差。

3 →4仍为等焓膨胀过程，
H 3`=H 4=270kJ ·kg -1
制冷能力 q 0=H 1-H 4=1430-270=1160KJ ·kg -1 制冷剂循环量 14
005.341160
104-⋅=⨯==h kg q Q G 冷凝过程即2→3 ，放出热量Q=（H 3-H 2）G=34.5(270-1690)=-48645KJ ·h -1 压缩机功率 kW H H G N 40.23600
)14301680(5.343600)(12=-=-=
11 制冷系数 64.4250
11601430168027014301241==--=--=H H H H ξ
３.有人设计了一套装置用来降低室温。

所用工质为水，工质喷入蒸发器内部分汽化，其余变为5℃的冷水，被送到使用地点，吸热升温后以13℃的温度回到蒸发器，蒸发器中所形成的干度为98%的蒸汽被离心式压气机送往冷凝器中，在32℃的温度下凝结为水。

为使此设备每分钟制成750kg 的冷水，求
1) 蒸发器和冷凝器中的压力；
2) 制冷量（kJ/h ）；
3) 冷水循环所需的补充量；
4) 每分钟进入压气机的蒸汽体积。

解：
（1） 从饱和水和饱和蒸汽表查得：蒸发器内5℃水的饱和蒸汽压
p 1=0.00872×105Pa ，冷凝器的温度为32℃水的饱和压力p 2=0.0468×105Pa
（2） 本装置依靠5℃的冷水从室内吸热，从而升温至13℃来降低室温，故本装
置的制冷量为
Q 0=G 2（H 5－H 6）=G 2C P （T 5－T 6）
=750×4.184×（13－5）
=25104（kJ/min ）=1506240kJ/h
（3） 对蒸发器作质量衡算
G 1=G 3＋G 2 （1）
对蒸发器再作能量衡算
G 1H 5=G 3H 1＋G 2H 6 （2）
联立方程（1）和（2）求得G 3，即为冷水循环所需的补充量
G 3=5615
750()H H H H -- 从饱和水和饱和蒸汽表查得
H 1（t=5℃，x=0.98）=2460kJ/kg ，H 5（t=13℃的饱和水）=54.（kJ/kg ） 因此
G B =25104246054.6
-=10.48（kg/min ） （4） 从饱和水和饱和蒸汽表查得：5℃时的饱和蒸汽比容υg =147.12m 3/kg ；5℃时饱和水的比容υf =0.001m 3/kg ，则干度为0.98的蒸汽比容
υ=υg x ＋υf （1－x ）=147.12×0.98＋0.001×（1－0.98）=144.18（m 3/kg ） 最后得到每分钟进入压气机的蒸汽体积为
V=G 3υ=10.48×144.18=1511（m 3/min ）。