氢气安全培训课程参考幻灯片

丙酮
Acetone
2,40
10,30
6,70 5,00
15,00
4,30
4,00
2,80
3,30
19,00
1,40 2,60
12,50 8,80
12,80
36,50 45,50
28,60
0
10
20
30
40
50
60
74,20 74,20
70
80
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氢气在空气中的可燃性
? 4%-75% 氢气只需很少的能量便可点燃。氢气的燃烧速度 在 3m/s 到 2050 m/s ( 或 7400 km/h) 之间
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氢气 物理性质:
? 比重最低 (比空气轻14倍) ? 导热性是空气的7倍 ? H2 可以透过大多数非金属材料和一些金属材料 ? 无毒，只是会引起窒息 ? 对人类无毒 ? 冶金学：对钢的氢脆化 ? 氢浸蚀发生在 温度>250℃时 ? 沸点：大气压下为-253 ℃ /-423.0 °F/20°K
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氢气 物理性质:
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氢气 事故:
? 2001年4月, 在瑞典， H2管道的维护工作正常进行， 阀门 关闭，但法兰的螺栓没有拧紧。 H2 从管道中逸出，在建 筑物内聚积。爆炸造成2个工人烧伤，建筑物烧毁。隔离 阀泄漏，管道另一端的压强达到了6 bar 。
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氢气 危险:
? 可燃性 ? 可引起窒息 ? 压力 ? 膨胀系数 (液态到气态) ? 脆化 ? 容易扩散
电子产品生产，浮法玻璃制造）
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氢气 事故:
? 在60 年代和70年代, 许多气瓶和管子在氢气使用中都出现了 问题。而现在由于它们的极限抗张强度 (UTS) 已经达到了 950 Mpa ， 经过超声测试 (UT) ，可以消除制造过程中的缺 陷，因此可以安全的使用。
? 1991年10月，在德国，一个H2 罐从顶部爆炸，碎片飞出超 过300 m 远。 原因是焊接处的一道700mm 长、20mm 深的 裂缝。容器中的环状缺陷使得在焊接区域附近应力过度，造 成氢脆化。
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氢气的可燃性 安全预防措施:
? 消除火源 ? 不要吸烟 ! 不要有明火! ? 只能使用不产生火花的工具 ? 不要穿合成纤维（尼龙等）服装 ? 如果必须使用电气设备，划定 H2 的危险区域 ? 避免气体的高速排放 ? 避免H2在天花板处聚集：对封闭区域在顶部通风 ? 将法兰结合好以确保电气连续性 ? 将所有仪器、拖车和气瓶组接地 ? 安装雷电保护设备
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氢气的可燃性 设计上预防:
? 尽量采用焊接连接，防止泄漏 ? 将H2/氧化回路物理分隔开 ? 不要使用仪表气源，氮气除外 ? 在对回路进行清洁和惰性化时，采用断流阀和排出阀双重
隔离 – 如果在封闭区域，将排出口引至安全的地点 ? 电气设备 – 防爆，固有的安全化或清洗 ? 在压缩机的进口和出口处检查氧气含量，如果进口压力太
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可燃气体与空气混合时的爆炸极限
(注意: 丙酮、苯和甲醇在常压下不是气体)
与空气混合的气体 %
丙烯
Propylene
甲醇
Methanol
甲烷
Methane
硫化Hy氢drogne Sulfide
氢气
Hydrogen
乙烯
Ethylene
乙醇
Ethanol
一氧Ca化rbo碳n Monoxide
苯
Benzene
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氢气 事故:
? 1996年1月在荷兰，由于H2 PSA 容器的裂缝而引起氢气 泄漏。裂缝发生在槽口。起因是由于几何不连续性引起 应力集中， 再加上PSA在正常使用条件下的疲劳应力。
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氢气 事故:
? 最近在液空合成气（Air Liquide Syngas ）工厂发生了氢气 爆炸和火灾。火灾一开始是在 1”排气孔的喷嘴，当时排出 阀已打开，而排气孔上游的断流阀尚未完全关闭，水平排出 口的斜接出口虽然在5 m的高度上，火焰仍向下对着地面上 在例行操作中操作人员有可能经过的地方。请参考 AS B16.04。
? 4% 刚刚能燃烧，只能向上燃烧 ? 5% 开始向侧面燃烧 ? 18% 燃烧速度比声音速度还快 ? 45% 燃烧速度 7400 km/h – 包括冲击波 ? 74% 刚刚能燃烧 ? 75% 不会燃烧 – 空气量不够
? 氧气和氢气混合- 速度大约3600 m/s 。(声音速度是320 m/s)
? 氢气的燃烧热很小，比所有其它可燃气体要小10倍
? 氢气升温所需的热量和氮气差不多 ? 常压下，对于10 m3 的氢气，每升高 1 ℃需要的热量为
11.94 kJ ? 对于 10 m3 的氮气，同样的温度变化需要12.08 kJ, 而氮
气的重量是氢气的 14 倍
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氢气如何制造?
? 可用方法: ? 烃的催化重整 （如天然气或石脑油） ? 甲醇蒸汽重整 ? 氨的离解 (NH3) ? 电解水 (H2O)
所有化学元素中最轻的:
宇宙中最丰富的物质。 太阳就是一个核反应堆，在其中氢气不 断的与氦气熔合。熔合过程中放出的热 量温暖了地球。
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氢气 物理性质:
? 液态氢的质量只有 70.8 g/l ? 氢气燃烧产生的火焰为浅色，几乎不可见 ? 液态氢的低温可以凝固几乎任何气体，即使是氮气，
但不包括氦气。
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比热值
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产品纯度
? 标准工业级99.95% 氢
< 500 ppm N 2
< 2 ppm O2
< 5 ppm H2O
< 3 ppm CH 4
< 2 ppm CO + CO 2
? 低温级99.99997% 氢，用在电子工业，可从液态氢制得
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氢 用途:
? 火箭燃料 (NASA, ARIANE) ? 化学合成 (氨、甲醇) ? 石油精炼 ? 食用有机油的加氢化 ? GTAW 焊接，等离子体切割，成型气体 ? 氧气还原 (用在金属加工炉内的受控大气、
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氢气
? 化学符号: ? ADR 分类:
?气态氢: ?液态氢: ? 危险-代号: ? 危险特征: ? UN 编号:
H2
2类, 代码 1F 2类, 代码 3F 23 可燃气体 UN 1049 (压缩气体) UN 1966 (冷却液体)
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氢气 物理性质:
? 常温和大气压力下为气体 ? 非常易燃 ? 无色 ? 无嗅 ? 无味 ? H2 比其他气体散逸更快
低或是（环境空气进口处）氧气含量太高时切断压缩机 ? 在室内用气体爆炸危险浓度指示剂检测泄漏
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氢气的可燃性 排气孔口设计的考虑:
? 排气口和安全排放装置朝向安全区域（管道系统直径要小， 以避免空气进入）