第三章 液化氣體的危害特性

1第二章液化氣體的性質(zhì)第一節(jié)液化氣體的基本性質(zhì)第二節(jié)液化氣體的物理性質(zhì)液化氣貨物的密度第三節(jié)液化氣體的化學(xué)性質(zhì)液化氣燃燒爆炸及其用惰性氣體的抑制●2復(fù)習(xí)題1：已知甲烷在-150℃的液體密度為0.45g/cm3，乙烷在-50℃時的液體密度為0.45g/cm3。現(xiàn)將兩種液體混合，混合后液體平均溫度為-90℃，混合后甲烷占80%、乙烷占20%，求混合液體的密度？要求給出求解過程。（提示：可查圖2-1）●34復(fù)習(xí)題2：結(jié)合圖2-3說明液貨艙的通空氣作業(yè)過程。液貨艙的初始狀態(tài)在A點。●5第三章液化氣體的危害特性6第三章液化氣體的危害特性第一節(jié)液化氣體的燃燒爆炸危險第二節(jié)液化氣體對人體健康的危害第三節(jié)液化氣體的低溫、腐蝕和軟化溶解的危害7液化氣體貨品的危害特性易燃易爆性（與其他可燃物質(zhì)相比，燃燒爆炸的可能性和危險性更大）毒性腐蝕性化學(xué)反應(yīng)性低溫危害性(每一種液化氣體貨品可具有一個或同時具有多個危害特性）8第一節(jié)液化氣體的燃燒爆炸危險一、易燃易爆性可燃下限（爆炸下限）低沸點低，容易蒸發(fā)閃點低，引燃能量小液化氣體的運載溫度高于其閃點溫度（液體燃燒時著火的是它揮發(fā)出來的蒸氣而不是液體本身，其燃燒速度取決于蒸發(fā)速度和蒸發(fā)量）9二、液化氣體燃燒爆炸的形式和危害物理性爆炸和化學(xué)性爆炸液貨是滿艙的情況下，液體溫度升高，體積膨脹，引起貨艙破裂，造成物理性爆炸當(dāng)貨艙破裂，液化氣泄露后與空氣混合再被點燃，引起第二次爆炸，即化學(xué)性爆炸（物理性爆炸與化學(xué)性爆炸往往是相繼發(fā)生的，中間的間隔很短，從聲響上難以辨別。）10易發(fā)生燃燒爆炸的環(huán)境貨物泄露或開艙時液貨艙周圍出現(xiàn)爆炸或火災(zāi)，氣體溫度和壓力升高

液貨燃燒爆炸時可能產(chǎn)生有毒氣體，如光氣、一氧化碳等11第二節(jié)液化氣體對人體健康的危害刺激性腐蝕性麻醉性毒性窒性可燃性液化氣貨品可具有的危害特性12液化氣對人體健康的主要危害包括：中毒、窒息、麻醉、凍傷、化學(xué)燒傷和燃燒爆炸一、中毒（一）毒性的概念“有毒”和“無毒”是相對的。（二）毒性的表示方法1、工作環(huán)境中有害物質(zhì)的容許濃度2、短期受害允許劑量3、中毒極限值4、氣味閾值5、致死劑量（LD）和致死濃度（LC）液化氣對人體健康的主要危害13毒性的表示方法1、工作環(huán)境中有害物質(zhì)的容許濃度（1）閾限值ThresholdLimitValue，指有毒氣體、蒸汽、液霧等有毒物質(zhì)在工作環(huán)境空氣中允許的最大濃度，在此濃度下與之接觸的大多數(shù)人的健康不會受到損害。美國的閾限值為例，有3種極限濃度。1、TLV-TWA（允許濃度），“TimeWeightedAverage”，時間加權(quán)平均濃度一天工作8小時，每周5天2、TLV-STEL（短時允許濃度），“ShortTermExposureLimit”最多連續(xù)接觸15分鐘，一天最多4次，每次間隔至少60分14毒性的表示方法TLV-C（危險濃度），這是最高極限濃度不注明的話，指TLV-TWATLV通常是以有毒物質(zhì)在環(huán)境空氣中所占的體積百分比表示，PPM。需要特別強調(diào)的是，不能用有關(guān)資料種所列出的各種貨品的TLV值來比較不同物質(zhì)毒性大小，也不應(yīng)該把TLV值看做是安全與危險濃度的明確分界線。（2）最高容許濃度（MAC）MaximumAdmitContent，指操作人員進行長期工作不會產(chǎn)生病理變化的有毒物質(zhì)在環(huán)境大氣中的最高濃度值。15毒性的表示方法2、短期受害允許劑量指不得超過規(guī)定接觸時間的毒物在環(huán)境空氣中的濃度，用其在空氣中所占的體積ppm濃度表示。3、中毒極限值指在這個毒性物質(zhì)濃度的環(huán)境中呼吸時間超過30分鐘就會導(dǎo)致持久的和致命的傷害。4、氣味閾值指被大多數(shù)人聞到氣味的最低蒸汽濃度，ppm

。5、致死劑量（LD）和致死濃度（LC）指可引起實驗動物死亡的劑量或濃度，mg/kg或ppm。16（三）液化氣貨品引起中毒的途徑經(jīng)呼吸道進入人體是液化氣體引起人體中毒最主要、最危險的途徑經(jīng)皮膚吸收進入人體可以通過表皮屏障（完整皮膚）毛囊及皮脂腺吸收，極少數(shù)還可通過汗腺導(dǎo)管吸收消化道吸收一般是因誤服而引起17（四）液化氣中毒對人體健康的影響1、肺、咽喉、眼睛或皮膚發(fā)炎。2、麻醉性。3、短期或長期甚至永久性損害人體組織或神經(jīng)。（對某些液化氣貨品，即使?jié)舛群艿停糸L時間頻繁接觸，也可能產(chǎn)生這種后果）18（五）防止液化氣貨品中毒的措施1、正確穿著防護服和其他人體保護用品。2、在進入有毒蒸汽的危險處所時，必須佩戴好適當(dāng)?shù)暮粑骶摺?、船上的毒性氣體檢查裝置必須按規(guī)定配置并妥善維護，保證隨時可用。19二、窒息（一）窒息的概念及癥狀環(huán)境空氣中的含氧量降低，呼吸獲得的氧氣不足，人體血液不能向大腦供應(yīng)充分的氧氣量，這樣就會發(fā)生缺氧和窒息，隨后會失去知覺。缺氧時受害人會感到頭痛、暈眩、思維不集中、呼吸加快加深、軟弱無力等癥狀20（二）人體對不同程度的缺氧反應(yīng)和窒息的后果正常呼吸空氣含氧量為21%；人體所需的空氣最小含氧量18%低于16%時所有的人都會受到傷害低于10%時，很快就會失去知覺低于5%時，馬上就會不省人事（含氧量越低，能獲救的缺氧時間越短。缺氧時間越長，對大腦損害越嚴重）21（三）液化氣引起窒息的原因幾乎是所以的液化氣貨品，不論是否有毒，當(dāng)他們在空氣中的濃度足夠高時，都會造成窒息液化氣貨品蒸汽一般比空氣重，不易擴散，因此，即使發(fā)生在甲板上空曠的地方，如果泄露較大，在泄露點附近也可能因蒸汽濃度過高引起缺氧和窒息22（四）防止液化氣窒息傷害的措施1、正確維護保養(yǎng)貨物系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備，防止液化氣泄漏。如果發(fā)生液化氣泄漏后應(yīng)及時采取有效措施堵漏，并用水霧驅(qū)散貨物蒸汽和加強通風(fēng)。2、進入可能存在液化氣泄漏的危險處所前，應(yīng)提前15分鐘通風(fēng)，并且在工作期間保持有效通風(fēng)。3、進入通風(fēng)不良處所、很久未開啟艙室或其他有理由懷疑可能會缺氧的封閉處所，必須經(jīng)過可燃氣體、毒性氣體和氧氣的含量檢測，證明合格后方能進入。4、需要進入缺氧處所或進入液化氣大規(guī)模泄漏所產(chǎn)生的氣霧中搶險時，必須得到許可，并正確佩戴呼吸器。23三、麻醉麻醉是麻醉物質(zhì)影響人的神經(jīng)系統(tǒng)，對人的正常反應(yīng)和控制能力產(chǎn)生抑制和干擾的作用結(jié)果 乙烯、丙稀、丁烯、丁二烯等貨品只有較輕的麻醉性但沒有毒性和刺激性氯乙烯單體、環(huán)氧乙烷、氧化丙稀等不僅具有強烈的麻醉性還具有毒性和刺激性24防止液化氣麻醉危害的措施防止液化氣貨品泄露進入氣體危險處所前應(yīng)保持對該處所通風(fēng)進入可能有貨品泄露的封閉處所前，先用貨物蒸汽的檢測設(shè)備檢測進入含有麻醉貨品蒸汽處所或泄露現(xiàn)場時，佩戴呼吸器，并采取與防止窒息一樣的安全措施25四、凍傷原因和途徑：液化氣貨品溫度很低；常溫加壓運輸?shù)囊夯瘹庳浧沸孤r，液體會馬上汽化，吸收大量熱量，當(dāng)液體濺到人體皮膚或眼睛上時，會從人體吸收大量熱量，造成凍傷。26防止液化氣貨品凍傷的措施1、貨物作業(yè)期間，按規(guī)定穿著防護服和戴防護目鏡，避免液化氣噴濺到人體和眼睛造成凍傷。2、穿戴手套等防護屬具，避免直接與低溫貨物管線設(shè)備等接觸3、按正確的方法使用滑管式液位計，在拆卸貨物軟管或裝卸硬臂時，小心避免被液相管內(nèi)噴出的液貨凍傷。五、化學(xué)灼傷氨、氯、二氧化硫、氧化丙烯、環(huán)氧乙烷、乙醛、乙胺、二甲基胺、異丙胺、溴甲烷等防止液化氣貨品化學(xué)灼傷的措施1、貨物作業(yè)期間，按規(guī)定穿著合適的防護服和戴防護目鏡，避免液化氣噴濺到人體和眼睛造成化學(xué)灼傷。2、進入含有會引起化學(xué)灼傷的貨品蒸汽的環(huán)境和處所時，必須穿防護服戴呼吸器。3、按正確的方法使用滑管式液位計，在拆卸貨物軟管或裝卸硬臂時，小心避免被液相管內(nèi)噴出的液貨造成化學(xué)灼傷。4、甲板上設(shè)置的淋浴裝置和沖洗裝置應(yīng)隨時可用。30第三節(jié)液化氣體的低溫、腐蝕和軟化溶解的危害一、低溫危害（一）低溫效應(yīng)1、低溫脆性斷裂：低溫會使金屬材料的晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，大多數(shù)金屬和合金在低溫下會迅速減少韌性和延伸，材料變脆。2、結(jié)冰（結(jié)冰的危害同水合物一樣，多會對液貨泵，閥門等設(shè)備造成損害或堵塞。（二）防止低溫危害的措施311、防止低溫脆性斷裂（1）選用低溫下仍能保持較好韌性和強度的金屬材料；（2）除常溫壓力式貨艙（C型獨立貨艙）外，其他低溫液貨艙都應(yīng)設(shè)置次屏壁，以便主屏壁破損時可以臨時容納低溫液貨，使其不與船體直接接觸，避免災(zāi)難性的脆性斷裂?？梢匀菁{貨物15天。（3）低溫液貨的貨物圍護系統(tǒng)裝設(shè)有保溫絕熱材料，防止相鄰的船體材料受到低溫損害。（4）如果待裝貨物溫度低于貨物系統(tǒng)溫度，應(yīng)在裝貨前將貨物系統(tǒng)預(yù)冷到接近待裝貨物的溫度，防止產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力。（5）防止液化氣貨物泄漏。LNG和LEG等極低溫的貨物，裝卸總管接頭周圍區(qū)域，鋪設(shè)耐低溫的木板所有液貨船舶，裝卸總管接頭下面設(shè)置承滴盤322、防止結(jié)冰(1)加入防凍劑甲醇、甘醇、二甘醇、乙醇、丙醇等注意防凍劑的有效溫度：甲醇：-48℃，丙醇-108℃(2)使用低露點的惰性氣體，對貨艙空氣除濕干燥，并盡量確保液化氣貨品無水分。33二、腐蝕性和軟化溶解性的危害（一）液化氣的腐蝕性大部分烷烴類液化氣對常規(guī)金屬材料無腐蝕作用一些不飽和烴類液化氣、化學(xué)氣體和化學(xué)品類液化氣，對某些材料有腐蝕作用氨與銅、鋁、鋅及其合金不相容丁二烯與銅、鋁不相容水分會增強腐蝕性和反應(yīng)性硫和金屬鹽，腐蝕氧化反應(yīng)（硫分和水在缺氧狀態(tài)下會與鐵質(zhì)材料生成氧化鐵或氧化亞鐵，使鐵質(zhì)材料發(fā)生腐蝕）防凍劑——可能有腐蝕性甲醇與鋅不相容乙醇與鋁不相容34（二）液化氣的軟化性和溶解性軟化橡膠或溶解油脂LPG軟化橡膠、生橡膠、加硫橡膠等氨與氟化橡膠、聚氯乙烯、聚酯、酚醛樹脂等不相容某些烴類的液化氣溶于潤滑油中，使?jié)櫥拖♂尪关浳飰嚎s機等貨物潤滑不足。確保運輸系統(tǒng)中材料與具體貨物相適應(yīng)35第四節(jié)液化氣的壓力、翻滾、冷凝和熱膨脹等危害性一、壓力特性及為危害性液化氣體是在封閉系統(tǒng)內(nèi)儲運的，不論是哪種形式的船，液貨都處在沸騰狀態(tài)。為防止空氣漏入，貨物系統(tǒng)內(nèi)都是正壓的。（一）高壓的危害操作時必須注意系統(tǒng)內(nèi)有無高壓存在（二）壓力疊加對于某些不相容的液體，它們混裝后其蒸汽壓力并不等于它們各自的分壓之和，而是近乎是各自原來的蒸汽壓力疊加。例：蒸汽壓力為4bar的液氨與蒸汽壓力為6bar的丙烯液相混合，混合液的蒸汽壓力為10bar。在裝載不相容液貨的密閉容器內(nèi)，充注不相容的貨物蒸汽（過熱狀態(tài)），容器內(nèi)的總壓力p為：（三）液貨艙負壓的危害及預(yù)防在進行預(yù)防、復(fù)溫、裝卸貨等作業(yè)時，或者由于氣候變化和日夜溫差等影響，都可能改變貨艙內(nèi)和屏蔽處所內(nèi)的壓力，可能出現(xiàn)負壓出現(xiàn)負壓可能會滲入空氣會破壞液艙結(jié)構(gòu)預(yù)防方法：1、接通裝載相同貨物的貨艙氣相管線；2、將裝載相同液貨的貨艙內(nèi)的液貨或蒸汽進行循環(huán)；3、用液貨泵將貨艙內(nèi)的液貨進行循環(huán)；4、將貨物升溫。38二、液貨翻滾及其危害所謂翻滾是指：由于向已經(jīng)裝有液化氣貨品的低溫儲槽內(nèi)充注新的貨品，儲槽內(nèi)的液體會發(fā)生分層，分層后各層液體在儲槽周壁漏熱的加熱下，形成各自的自然對流循環(huán)，該循環(huán)使各層液體的密度不斷發(fā)生變化，當(dāng)相鄰兩層液體的密度近似相等時，兩液層就會發(fā)生強烈混合，從而引起儲槽內(nèi)過熱的液化氣大量蒸發(fā)。39（一）翻滾的機理和特性1、液化天然氣分層密度大的在底部，分層穩(wěn)定，獨立的自然對流循環(huán)。2、翻滾的機理及特性相鄰液層密度近似相等時發(fā)生的液層間強烈迅速混合的現(xiàn)象熱量熱量熱量40（二）典型的翻滾事故LaSpeziaSNAMLNG終端站原因：底部充注重質(zhì)LNG引起分層所致LNG翻滾事故已發(fā)生過多次，絕大部分是由于沖注所引起的。翻滾發(fā)生時的蒸發(fā)率大約是正常狀態(tài)時的200多倍。41（三）翻滾的預(yù)防措施翻滾是由分層引起的，因此必須采取一些措施來防止分層的產(chǎn)生。（1）分艙儲存（2）正確充注原則：①密度相近時一般底部充注；②將輕質(zhì)LNG充注到重質(zhì)LNG儲槽中時，宜采用底部充注；③將重質(zhì)LNG充注到輕質(zhì)LNG儲槽中時，宜采用頂部充注。（3）采用混合噴嘴或多孔管充注使充注的新LNG與原有的LNG充分混合，避免分層。42（三）翻滾的預(yù)防措施通過測量LNG儲槽內(nèi)垂直方向上的溫度和密度來確定是否存在分層：溫差大于0.2K，密度差大于0.5kg/m3。可采用內(nèi)部攪拌或輸出部分液體的方法來消除分層。設(shè)計有專門的攪拌器。在靜止的海面上錨泊了一段時間的液化氣船，也完全有可能發(fā)生翻滾?？蓪⑴搩?nèi)的液貨定期用液貨泵打循環(huán)以防止發(fā)生翻滾。43（四）翻滾的處理（1）提高儲罐放空閥排放容量（2）提高蒸汽處理能力（3）初建儲罐時，提高設(shè)計壓力與運行壓力之比值三、冷凝液化的特性及其危害性