压力容器常用介质及特性

压力容器常用介质及特性
1、工业毒物及对人体的毒害
工业毒物是指在生产过程中使用或产生的毒物，这些毒素作用于人体后引起机体功或器质性病里变化叫毒物。

由这些工业毒物引起的中毒叫职业中毒。

在实际的生产过程中，生产性毒物常以气体、蒸汽、雾、烟、粉尘的形式污染生产环境，对人体产生毒害，例如：苯蒸汽，汞蒸汽、喷漆时所形成的漆雾、煤和石油燃烧时升起并悬浮在空气中的烟状固体微粒、漂浮于空气中的粉尘等这些都属于工业毒物。

工业毒物的分类方法很多，一般有以下三种分类：
一）按毒物的化学结构可分为：有机类和无机类两种。

二）按毒物的形态，可分为气体、液体、固体、雾状四种类型
三）按毒物的致毒作用可分为：刺激性、窒息性、麻醉性、致热源性、腐蚀性、致敏性六种类型。

工业毒物的毒性是指一般常使用致死计量作为衡量各类毒物毒性的指标。

致死剂量或浓度用下面符号表示：
LD 100 或LC 100，表示绝对致死剂量，即能引起一组实验动物全部死亡的最小剂量和浓度。

LD 0 或LC 0，表示最大耐受量和浓度，即不能引起实验动物死亡的最大剂量或浓度。

MLD 或MLC，表示最小致死剂量或浓度，能引起实验动物中个别动物死亡的剂量和浓度。

LD 50 或LC 50，表示半数致死剂量或浓度，即能引起实验组动物的50%死亡的剂量和浓度。

按着毒物LD 50的大小可将毒物分为：极度危害、高度危害、中度危害和轻度危害四级，并可将毒物的毒性分成剧毒、高毒、中等毒、低毒、微毒和基本无毒六个等级。

工业毒物侵入人体的途径有三种途径：呼吸道、皮肤和消化道。

在生产过程中最主要的是经呼吸道进入，其次是皮肤，而经消化道进入的较少。

经呼吸道进入是生产性毒物进入人体最主要的途径，大多数职业中毒均由此而起。

如人体吸进了大量的氢化氰、一氧化碳或苯等工业毒物，在数分钟内就可以中毒昏倒。

这主要是由于呼吸道进入的毒物被肺泡吸收后，不经肝脏解毒就直接进入血液循环而分布到全身造成的，所以它的危害性最大。

经皮肤进入，也是职业中毒较为常见的途径，它是通过穿过皮表屏障或通过毛囊或皮脂腺而进入人体的，经皮肤吸收的毒物也不经肝脏而直接随血液循环分布全身。

经消化道进入而引起中毒的情况比较少见，偶见于车间进食、吸烟及误服等情况。

根据工业毒物对人体的危害，我国制定的两个关于空气中有毒物质的最高允许浓度的标准，即工业企业设计卫生标准、核工业三废排放试行标准，预防职业中毒主要参照国家卫生标准中车间空气中有害物质的最高允许浓度，代号为MAC。

2、介质的燃烧特性和防火技术
在压力容器中的工作介质，有不少具有易燃易爆等特性，它都以气体和液体的状态存在，极易泄露与挥发，许多加热使物质达到和超过了物质的自燃点，有时一旦操作失误或因设备失修便会发生火灾、爆炸事故，为避免和减少事故的发生，我们有必要了解和掌握介质的燃烧特性和防火技术。

燃烧是一种放热常伴随发光的化学反应，是化学能转变成热能的过程。

在日常生活生产中所见到的燃烧现象，大都是可燃物质与空气或其他氧化剂进行剧烈化合而发生的。

这种燃烧必须具备一定的条件才可能燃烧，一般来说燃烧的发生必须同时具备三个条件：
一）可燃物，凡是能与空气中氧或其他氧化剂起燃烧反应的物质均称为可燃物，如：汽油、液化石油气、木材等。

二）助燃物，凡能帮助和支持燃烧的物质均称为助燃物，如：空气中的氧、氯、高锰酸钾等。

三）着火源，凡是能引起可燃物质发生燃烧的热能源，均称作着火源。

如：明火、摩擦、撞击、高温表面、自然发热、化学能、电火花、聚集的日光和射线等。

爆炸极限及其影响因素
爆炸极限是说可燃气体、可燃液体或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸，这个遇到火源能够发生爆炸的浓度范围就称为爆炸极限。

通常用可燃气体在空气中的体积百分比来表示，可燃粉尘则以“每升毫克”来表示。

可燃气体和空气的混合物，并不是在任何混合比例下，都能发生燃烧和爆炸的。

可燃气体或蒸汽，在空气中刚刚达到足以使火源蔓延的最低浓度称为该气体或蒸汽的爆炸下限，达到足以使火源蔓延的最高浓度称爆炸上限，在上限和下限之间的浓度范围称爆炸范围。

易燃介质的爆炸极限是指易燃介质与空气混合的爆炸下限小于10%或者爆炸上限和下限之差大于20%的气体，例如：乙炔的爆炸极限，下限为3.22%小于10%，例如一氧化碳气体爆炸极限下限为12.5%上限为74.2%，两者之差为61.7%，所以一氧化碳气体属于易燃介质。

易燃物质为混合物的爆炸极限，压力容器中的易燃介质常常为混合物质，例如：混合液化石油气等。

对这类物质的爆炸极限应以主要成分来划分，例如：某液化石油气中各液态烃的组份比，为丙烷占20%、丙烯占25%、丁烷涨30%、1-丁烯25%，则该液化石油气的爆炸下限为1.91%。

爆炸极限并非固定值，它受初始温度的影响、压力的影响、惰性介质的影响、容器直径大小的影响、火源能量的影响，在以上五种影响的基础上，还有其它的一些影响，如：光、表面活性物质等对其爆炸极限也有主要的影响。

防止易燃介质燃烧爆炸应采用的措施：
为防止易燃介质燃烧爆炸，应从火源控制、防止易燃介质的泄漏这两个方面来着手工作。

火源的控制，主要是指对明火、摩擦与撞击火花及其他火源的控制。

明火主要是指生产过程中的加热用火、维修用火及其他火源。

加热易燃介质时，应避免采用明火，应用蒸汽热水、中间热载体或电加热等间接加热。

在有火灾爆炸危险场合，若需在压力容器和管道内部作业时，不能使用普通电灯照明，而应采用安全电压电器或防爆电器，并应避免焊割作业，即使需焊割作业时也应严格执行防火安全规定，在积存有可燃气体或液化气体的管沟、深坑、下水道的附近，不能有明火作业。

当管道或钢制容器泄漏喷出物料时，为避免这类火花的产生必须做到，对轴承及时加油保持良好的润滑；搬运承装易燃易爆介质的容器时，不要抛投、拖拉、震动；不准穿戴钉子的鞋进入易燃易爆车间；特别危险的厂房内应铺设软质材料。

除对以上火源控制外，还应防止易燃易爆介质与高温的设备及管道表面相接触，可燃物料的排放口应远离高温表面，烟头的表面温度为200到300℃，中心温度高达700到800℃，超过了一般可燃物的燃点，所以易燃易爆的厂区范围内应禁止吸烟，避免因吸烟引起火灾爆炸事故。

压力容器使用过程中易燃易爆介质的泄漏，一般不发生在容器本体，常发生在工艺接管、阀门仪表等连接部位。

对某些压力容器难以保证绝对没有泄露，例如：液化气体槽车进行充装和卸液时，就必须要将充装系统的设备管线与容器连接或拆卸，其中总会残留一些介质，对此应严格遵照装卸作业规定，并加强压力容器周围环境的管理，来防止燃烧条件的形成。

对于气体浓度比空气大的易燃介质，更应加强压力容器周围环境的管理。

为了保证设备的密闭性，对危险设备及系统在安装检修方便的前提下，应尽量减少法兰连接，输送管道要用无缝钢管，应做好气体中水分的分离和保温，防止冬季气体中冷凝水在管道中冻结造成管道膨裂而泄露，要按着压力容器的管理规定，定期检查、调整、更换，只有采取有效的防御措施才能防止易燃易爆事故的发生。

3、压力容器常用气体的分类及其特性
压力容器中气体的分类方法很多
如按燃烧性，可分为：易燃气体、助燃气体和不可燃气体三种类型；
按毒性，可分为：剧毒气体、有毒气体和无毒气体三种类型；
按临界温度又可分为：压缩气体、高压液化气体和低压液化气体三种类型。

我国规定，临界温度小于-10℃的气体为压缩气体；临界温度大于或等于
-10℃且小于或等于70℃的气体为高压液化气体；临界温度大于70℃，并且在60℃时的饱和蒸汽压大于0.1兆帕的气体为低压液化气体。

压缩气体的临界温度低，因此在充装、运输、使用过程中均为气态，其压力高低取决于气体的压缩程度。

液化气体则根据临界压力和环境温度的变化，可以有两种情况：
一种是临界温度高于环境温度的气体，如：氯等。

这气体装入容器后始终保持气液两项平衡状态，其压力即为所充装气体在相应温度下的饱和蒸汽压，这些临界温度比较高的液化气体因为其饱和蒸汽压都较低，所以又称为低压液化气体；
另一种是临界温度处于环境温度变化范围之内的气体，如：二氧化碳等，这些气体装入容器后会随环境温度的变化而发生相变，可以是气液两相共存，也可以是单一的气象，其压力取决于充装量和温度，这些临界温度较低的液化气体，因为其饱和蒸汽压都较高，所以有成为高压液化气体。

常用的气体有压缩气体、液化气体和溶解气体的三种。

一）压缩气体的种类很多，下面只介绍几种常用的压缩气体。

氧气无色无味，它的化学性质活泼，易和其他物质生成氧化物，即发生氧化反应释放热量。

氧气助燃，若与可燃气体的一定比例混合即可成为爆炸性的混合气体，一旦有火源或引爆条件就能引起爆炸，各种油脂与压缩氧气接触也可自燃。

氢气是无色、无味、无嗅和无毒的可燃窒息性气体，使肺缺氧，当浓度达50%时，生物就会出现明显症状，浓度达到75%时可使人致死。

氢气的渗透性和扩散性强，当钢暴露在一定温度和压力的氢气中时，其金格中的原子氢，在微观孔隙中与碳反应生成甲烷，随着甲烷生产量的增加，钢的微观孔隙就扩展成裂纹，使钢发生氢脆损坏。

氢很容易着火，在氢的生产、储存、送用过程中应减少和消除静电的积聚，以防止火灾的发生。

氮气，氮气在自然界中分布很广，空气中占78%，是一种窒息性气体，常温下它是无色无味的气体，这种气体常温下化学性质不活泼，在工业上常用氮气作为安全防爆防火装置或气密性试验气体。

惰性气体，元素周期表中的：氦、氖、氩、氪、氙气、氡统称为惰性气体，它的化学性质极不活泼，很难和其它元素发生反应。

一氧化碳，一氧化碳是含碳物质在燃烧不完全时的产物，它无色无臭，它是工业生产中广泛存在的一种无色剧毒可燃气体。

石油化工生产中，如：合成氨、甲醇及炼油和各种加热炉等装置均有一氧化碳产生，它的爆炸极限是，在空气中为12.5%至75%，在氧气中为15.5%到39.9%。

一氧化碳的毒性作用，在于它对血红蛋白有很强的结合能力。

当一氧化碳与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白后，便使血红蛋白丧失携氧的能力和作用，使人因缺氧中毒，为了防止中毒事故的发生，一般要求车间空气中的一氧化碳的浓度为30mg/m3（每立方米30毫克）。

二）液化气体
二氧化碳，又称碳酸气或碳酸酐，它是一种无色、无嗅、有酸味的无毒性的窒息性气体，是合成氨工业的副产品，又是合成尿素的原料，这种气体常存在于空气不流通的地方，多沉寂于底层，如不通风的储藏蔬菜的地窖、矿井等。

低浓度的无毒，但高浓度对有机体有毒性，有刺激和麻醉作用，如空气中的二氧化碳超过60%，对人有致命的危险，浓度更高时，人若吸入可以数秒至数分钟内迅速倒下，若不及时抢救就会致死。

氯
氯是一种草绿色带有刺激性嗅味的剧毒气体，它是一种活泼的化学元素，容易遇水生成盐酸及氯酸，盐酸对钢制容器有很强的腐蚀性，它直接影容器的使用寿命。

氯的用途十分广泛，如自来水、游泳池用水的消毒，用于造纸工业及纺织业，制造有机物，如：聚氯乙烯塑料、容器、橡胶、冷冻剂等。

制造无机氯化物，如：漂白粉、合成盐酸等。

氯气的用途虽广，但毒性却很大，它对人的呼吸道和皮肤以及人体其他器官伤害很大，为了防止对人的危害，在生产车间空气中，氯气的最高容许浓度不得超过0.1mg/m3。

氨
氨是一种无色有刺激性嗅味的气体，它在空气中爆炸极限为15%到28%，在氧气中的爆炸极限为13.5%到79%，当氨和氯接触时能发生低温自燃，并生成不稳定极易爆炸的氯化氮这也就是氨和氯接触引起爆炸的原因。

它在合成氨、尿素、硝铵和染料工业中广泛存在，氨属于有毒介质，对人体的危害主要是对上呼吸道的刺激和腐蚀，如直接接触高浓度氨时，接触的部位可引起碱性化学灼伤，组织呈永久性坏死，当吸入高浓度氨后，能使心脏停搏和呼吸停止，为防止事故的发生，生产车间空气中氨气的最高浓度不得超过30mg/L。

液化石油气
液化石油气是多种烃类气体，如：丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等组成的混合物，它具有以下的性质：
一）挥发性。

液化石油气如果以液体状态流出时，容易挥发成气体，其体积会骤然膨胀250倍而急剧扩散蔓延；
二）易燃性。

液化石油气和空气混合后一旦遇到火种，甚至是石头与金属撞击的火花或摩擦静电产生的火花那样的星星之火都能迅速引起燃烧，
三）易爆性。

液化石油气和空气混合，并达到爆炸极限比例，如丙烯气和空气混合的容积达到2.1%到9.5%时，一旦遇到火源即可发生爆炸，因此存放钢瓶的仓库要保持良好的通风，防止液化石油气渗漏后起火爆炸。

四）微毒性。

液化石油气没有使人体血液中毒的危险，因此在空气中的浓度低于1%时，对人体健康没有危害，但是如果长期接触浓度较高的液化石油气，对于神经系统也是有影响的。

五）腐蚀性。

液化石油气一般无腐蚀性，只有在残夜中含有较多的硫化合物时，才会对钢瓶产生一定的腐蚀作用，液化石油气会使橡胶软化，也会使石油产品融化，因此输气软管要用耐油胶管，同时在软管上不得涂抹润滑油和白漆等。

六）比重大。

液化石油气在气态时比空气重，其比重约为空气的一点五至两倍，故在生产和使用过程中，渗漏出来的液化石油气，会流向并积存在通风不好、不易扩散的低洼处，当达一定温度且遇明火时即爆炸，所以钢瓶库严禁设在地下室，钢瓶的残液严禁倒入下水道。

七）热值高。

液化石油气燃烧时的发热量很高，一立方气态液化石油气的发热量大于等于8.37x10的7次方焦耳，相当于发热量为1.68x10的7次方焦耳/m3
的炉煤气的5倍，液化石油气不但热值高，而且燃烧完全，所发生的热能，能被充分利用，使用液化石油气既经济方便又不污染环境，因此是理想的民用燃料。