孙林初 (江西省抚州市公安消防支队 )

　　摘 要 :本文通过对化工生产中有机溶剂火灾爆炸危险性的分析,阐述了有机溶剂生 产使用场所的火灾特点并提出针对性的预防措施。

　　关键词 :化工生产 有机溶剂 火灾危险性 火灾预防

　　前言

　　有机溶剂是一大类在生活和生产中广泛应用的有机化合物,分子量不大 ,常温下呈液态。有机溶剂包括多类物质,如链烷烃、烯烃、醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烃、氢化烃、萜烯烃、卤代烃、杂环化物、含氮化合物及含硫化合物等等, 多数对人体有一 定毒性。有机溶剂在工业生产中应用十分普遍, 在塑料、染料、橡胶、油漆、香料、印刷、油墨,电影胶片、医药、纺织、机械、选矿等各个领域均有应用。由于溶剂本身具有易燃易爆的特性,决定了溶剂生产使用场所具有较大的火灾爆炸危险性,并且灾后燃烧猛烈, 蔓延迅速, 扑救困难。溶剂生产使用场所火灾爆炸事故时有发生。本文就有机溶剂生产使用场所的火险特点与预防对策进行分析研究。

　　1 有机溶剂的类型

　　有机溶剂种类十分繁多 ,常见的溶剂有800多种, 按其化学结构可分为10大类: 芳香烃类: 苯、甲苯、二甲苯等;脂肪烃类:戊烷、己烷、辛烷等; 脂环烃类: 环己烷、环己酮、甲苯环己酮等; 卤化烃类: 氯苯、二氯苯、二氯甲烷等;醇类: 甲醇、乙醇、异丙醇等; 醚类: 乙醚、环氧丙烷等; 酯类: 醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等; 酮类:丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮等; 二醇衍生物: 乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚等; 其他: 乙腈、吡啶、苯酚等。

　　2 有机溶剂在生产中的应用

　　有机溶剂在备料、投料、化学反应、出料、分离等生产的各个工艺过程都有存在。有机溶剂在生产中应用大致可以归纳以下几个方面。

　　2. 1 溶解物料 应用溶剂溶解物料,以提取生产所需的有效成分。如中药雷公藤片的生产, 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 稀释物料 采用溶剂稀释物料, 以满足工艺要求。如乙醇和醚类溶剂混合可以提高对硝基纤维的溶解能力, 在硝基纤维涂料中用作稀释剂可以降低溶液黏度。橡胶制品生产中,在生胶或混炼胶中加入大量溶剂汽油进行打浆,制成粘合用的胶浆。油漆生产中,直接将高温树脂打到溶剂况稀罐中制成油漆。

　　2. 3 处理物料 利用溶剂对物料进行脱水、沉淀、结晶和洗涤等处理。如赛璐珞生产中,采用乙醇将含水硝脂棉中的水分除去;塑料生产中,用有机溶剂洗涤固体聚合物表面的杂质。

　　2. 4 分离混合物 利用有机溶剂分离混合物在生产中应用广泛, 如在合成橡胶生产过程中, 采用乙腈或二甲基甲酰胺萃取二丁烯。以糖醛作为萃取剂进行萃取精馏,分离环已烷与苯的混合物。

　　2. 5 化学反应 有机溶剂常作为化学反应的介质, 生产新的化工产品。如染料N , N - 二甲基苯胺的合成,由甲醇、苯胺与硫酸混合,经过甲基化反应,中和、分层、减压蒸馏而得的产品。

　　2. 6 作为移除反应热的载体 溶剂作为移除热的载体 ,蒸发回流,是较好的移出反应热的方法, 例如 ,在溶液聚合中 ,常采用此法以控 制聚合温度。

　　2. 7 在特种工艺中起特殊作用 溶剂在特殊工艺中具有特殊作用,如静电喷涂时, 可用来调整防火涂料的导电率,以改进雾化和上漆率; 在分散聚合物中用来控制聚合物的粒度; 在溶液聚 合中用作链转移剂来控制分子量及其分布等。

　　3 溶剂生产使用场所火灾爆炸危险性分析

　　3. 1 有机溶剂的危险性质

　　3. 1. 1 燃烧爆炸性 有机溶剂绝大部分属于易燃危险化学品, 它们的闪点一般在-41～46℃之间,沸点一般在30 ～200℃之间 ,密度较小,一般在0. 8 (水= 1 )左右,爆炸浓度下限一般小于 10%。溶剂所需点火能量微小,一般在0. 2～ 0. 3mJ , 如苯为0. 2mJ、丙烷为0. 29mJ。因而, 只要遇火,都可能引起爆炸燃烧。

　　3. 1. 2 挥发性 有机溶剂具有易挥发特性 。如汽油即使在较低的气温下都能蒸发,挥发的蒸汽能迅速与空气混合,形成爆炸性混合气体。

　　3. 1. 3 流动扩散性 溶剂具有流 动扩散性的特性,其流动性的强弱取决于本身的黏度。一般黏度低的液体,流动扩散性强。如果管路、溶器破损或闸门关闭不严,罐装超出溶器溶量,就容易造成跑、冒、滴、漏。流动的可燃物就是流动火源,增加了对周围的建、构筑物的威胁和危害。可燃性流动物越好,扩散速度越快,其火灾扩大的危险性越大。溶剂蒸汽若比空气轻,逸散在空气中扩散,顺风向移动,可成为气体火焰迅速蔓延的条件。溶剂空气若比空气重,往往漂流于地表、沟渠建筑的死角, 不易被空气吹散,一旦遇引火源就可能发生燃烧爆炸。

　　3. 1. 4 静电危害性 溶剂类物质大多属于绝缘物质,其导电性比较差, 如汽油、甲苯等 ,电阻率为1010～1015Ω. cm。在生产、使用、输送、装卸过程中, 与容器、管道、机泵、过滤介质,以及水、杂质、空气等发生碰撞、磨擦,都会产生静电,由于物料本身不导电性, 所产生的静电极难散失, 容易产生静电火花。

　　3. 1. 5 毒害性 溶剂是由各 种碳氢化合物组成的,大多具有毒害性,其中芳香烃毒性最大, 环烷烃次之, 烷烃最小。如油漆涂料,特别是作为溶剂和稀释剂的各种液体材料, 会挥发出刺激、毒害人的毒气, 经常吸入这种气体, 就会破坏人的生理机能,并引起某些器官发生病变。

　　3. 2 有机溶剂生产使用场所的火灾特点

　　3. 2. 1 易发生燃烧 溶剂生产使用场所, 一般多种原料、喑体、产品同时存在,工艺过程中,既有大量、多种易燃危险品,又有引起火源产生的可能性。如果控制不当,易发生燃烧。常见的引起火源有 明火、电气火花、静电火花、摩擦撞击火花、高热、自燃等。

　　3. 2. 2 易发生爆炸 在生产设备 的外部空间 , 由于溶剂以液态或 气 态 的形式跑 、冒 、滴 、漏 ,易与空气形成爆炸性 混合物 , 遇 火源引起着火爆炸 。 一些生产设备为负压操作 ,出现渗漏或误操 作 等 异常情况 ,会使空气进入容器内 ,因氧化高温引起可燃 蒸汽着火爆炸 。 溶剂在应用 到生产过程中时 , 其操作条件大 多 要 通过加温 、加压来实现 。当温度失去控制 ,达到某一溶 剂的过热温度极限时 ,就会由液相突变为气相 ,体积迅 速扩大数十甚至数百倍,压力猛增导致容器超压爆炸; 在反复使用的溶剂中,过氧化物含量增多,发生异常反应,也会导致温度压力升高。当容器发生物理性爆炸后 ,其内部物料 (溶剂)则大量地迅速扩散,物理爆炸的高温和遇外部火源又会引起扩散蒸汽的化学性爆炸和燃烧。

　　3. 2. 3 易形成大面积立体火灾 有机溶剂从罐、桶、槽、锅等容器中大量溢出,形成流淌火,流量越多,燃烧面积就越大。溶剂随着罐、桶、槽、锅的爆炸而喷射到各个 角落, 瞬间形成大面积燃烧。长期使用溶剂的设备、建筑, 在可燃蒸汽的熏蒸下,其表面常积有一定的数量污垢,火灾通过这些可燃污垢迅速将设备的建筑引燃。 起火后溶剂、物料由上层流至下层, 爆炸时溶剂、物料上、下喷溅,均会形成上下一起的立体火灾。

　　3. 2. 4 发生事故易引起连锁反应 溶剂生产使用工艺各 生产工序相互衔接 , 设备之间相互串通,溶剂往往经过几道工序后回收反复使用, 一旦某个工序发生火灾爆炸事故,易出现连锁反应,火灾爆炸事故沿着生产管道、污水管网、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 溶剂生产使用场所的建筑和布局,应按《建筑设计防火规范 》、《炼油化工企业设计防火规范》、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》等相关要求和规定进行设计、施工、安装。工厂投产前,要经过消防、安全监督管理部门的验收批准才能投产; 设备的布局一定要考虑安全防火的需要。

　　4. 2 用难燃或不燃的溶剂代替可燃溶剂 在生产中,用燃烧性能差的溶剂代替易燃溶剂,以改善操作的安全性。选择危险性较小的液体作为溶剂时,沸点和蒸汽压是很重要的2个参数。沸点在110℃以上的液体,常温下(18～20℃)不可能达到爆炸浓度。醋酸戊脂、丁醇、戊烷、乙二醇、氯苯、二甲苯等都是危险性较小的液体。代替可燃溶剂的不燃液体(或难 燃 液体 )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、树脂、沥青、橡胶以及油漆 ,可以用四氯化碳代替危险性大的液体溶剂。可以用不燃(或难燃)清洗剂代替汽油或其他易燃溶剂, 清洗粘有油污的机件和零件。

　　4. 3 严格安全操作 尽量减少敞口操作 ,采用密闭操作 ,容器要加盖减 少溶剂挥发 。车间内各种化学原料和溶剂的储存量要 严加控制 ,以不超过当天用量为宜 ,多用储罐式静态装 料 ,而少使用桶式动态装料 。 在使用易燃易爆挥发性有机溶剂时 , 应控 制 使 用 温度在其沸点 30℃以下 。如果操作温度高时 ,应采取冷凝、冷却措施。如油漆生产中 , 高温树脂 ( 200 ～ 240℃)直接加入兑稀溶剂 (溶剂汽油 、甲苯 、二甲苯等 ) 的兑稀罐中 ,会使溶剂温度升高 , 溶剂蒸汽 大量排出。 因此 ,要在罐上安装冷凝 、冷却装置 , 减少有机溶剂的 反复使用次数 。溶剂初次使用前进行化验检测 。清除杂质和水分。定期取样分析反复使用的溶剂中的过氧化物含量,防止出现异常反应。

　　4. 4 控制和消除火源 溶剂生产使用场所严禁随意使用明火或其他易于生产火源的用具及装置, 如必须动火、使用喷灯、焊接时,必须在安全规范的区域里进行。禁止一切能产生火花的行为,如用铁棒敲开封盖的金属桶、穿带钉的鞋 和使用易产生火花的工具等。选用符合防爆等级要求的防爆电气设备,采用耐火电缆或防火塑料管套敷设电气线路。采用控制有机溶剂流速和搅拌速度、空间增湿,工艺设备、管线接地, 投入抗静电添加剂等措施消除静电火花。揩过溶剂的棉纱、破布等必须存放在专用的有水的金属桶内,定期予以清理烧毁。防止自燃。

　　4. 5 保证设备完好不漏 为了防止溶剂蒸汽逸出, 与空气形成爆炸性混合物,设备应该密闭, 对于有压设备更需要保持其密闭性。正确选择设备之间的连接方法, 如设备与管理之间的连接应尽量采用焊接方法, 输送易燃溶剂的管道应采用无缝钢管等。由于生产过程中的高温、腐蚀性,各种设备、容器、管线壁厚逐渐变薄 ,易发生泄漏的火灾事故。因此,对重点设备应定期进行保养、维修、更换, 严格检漏、试漏。溶剂储罐应尽可能埋在地下,防止高温、日晒使之温度升高,发生泄漏 。

　　4. 6 设置安全装置和灭火设施 承压设备及其他有爆炸危险的工艺设备上安装独立、合适的防爆泄压装置, 如安全阀、防爆膜等。在相互连通的生产工艺管线上安装单向阀等阻火防爆装置 ,以截断事故扩展途径。排汗管沟上设置隔油池、水封装置。在溶剂生产使用场所, 设置浓度自检测报警与通风装置联动系统。当发生泄漏时, 泄漏液体蒸汽过到危险浓度时,报警系统动作, 同时通风系统自动开启, 驱散泄漏蒸汽。溶剂用量较大、发生事故后果严重的场所,增设蒸 汽幕或水喷淋系统。一旦溶剂或蒸汽大 量泄漏, 通风不足以排除危险时,则启动蒸汽幕或水喷淋系统,以稀释溶剂、蒸汽 ,消除起火爆炸的危险。 根据生产使用溶剂工艺的不同特点和生产规模, 设置相应的固定式或移动式灭火装置。

　　4. 7 强消防安全管理 溶剂生产使用企业应建立健全消防安全管理制度,消防安全组织除按一般要求明确防火责任人,建立与生产相适应的义务消防队外, 还要配备熟悉工艺流程,具有专业防火知识的专职防火安全员。加强对企业员工的消防安全培训,做好切实可行的应急预案,定期组织灭火演练。

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