- 化工安全技術(shù)(第四版)
- 劉景良主編
- 5913字
- 2020-05-19 16:37:59
第一節(jié) 危險化學(xué)品分類和特性
一、危險化學(xué)品及其分類
《危險化學(xué)品安全管理條例》(國務(wù)院令第344號)對危險化學(xué)品作了如下定義:
具有毒害、腐蝕、爆炸、燃燒、助燃等性質(zhì),對人體、設(shè)施、環(huán)境具有危害的劇毒化學(xué)品和其他化學(xué)品。
《危險貨物分類和品名編號》(GB 6944—2012)按危險貨物具有的危險性或最主要的危險性分為9個類別,給出了爆炸品配裝組分類和組合、危險貨物危險性的先后順序以及危險貨物包裝類別。有些類別再分成項別,類別和項別的號碼順序并不是危險程度的順序。具體分類如下:
第1類 爆炸品
本類包括:a)爆炸性物質(zhì);b)爆炸性物品;c)為產(chǎn)生爆炸或煙火實際效果而制造的,a)和b)中未提及的物質(zhì)或物品。
爆炸性物質(zhì)是指固體或液體物質(zhì)(或物質(zhì)混合物)自身能夠通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體,其溫度、壓力和速度能高到對周圍造成破壞。煙火物質(zhì)即使不放出氣體,也包括在爆炸性物質(zhì)范圍內(nèi)。
爆炸性物品是指含有一種或幾種爆炸性物質(zhì)的物品。
第1類劃分為6項。
第1.1項 有整體爆炸危險的物質(zhì)和物品
第1.2項 有迸射危險,但無整體爆炸危險的物質(zhì)和物品
第1.3項 有燃燒危險并有局部爆炸危險或局部迸射危險或這兩種危險都有,但無整體爆炸危險的物質(zhì)和物品
第1.4項 不呈現(xiàn)重大危險的物質(zhì)和物品
第1.5項 有整體爆炸危險的非常不敏感物質(zhì)
第1.6項 無整體爆炸危險的極端不敏感物品
第2類 氣體
本類氣體指:a)在50℃時,蒸氣壓力大于300kPa的物質(zhì);或b)20℃時在101.3kPa標(biāo)準(zhǔn)壓力下完全是氣態(tài)的物質(zhì)。
本類包括:壓縮氣體、液化氣體、溶解氣體和冷凍液化氣體、一種或多種氣體與一種或多種其他類別物質(zhì)的蒸氣混合物、充有氣體的物品和氣霧劑。
壓縮氣體是指在-50℃下加壓包裝供運輸時完全是氣態(tài)的氣體,包括臨界溫度小于-50℃的所有氣體。
液化氣體是指在溫度大于-50℃下加壓包裝供運輸時部分是液態(tài)的氣體,可分為高壓液化氣體(即臨界溫度在-50~65℃之間的氣體)和低壓液化氣體(即臨界溫度大于65℃的氣體)。
溶解氣體是指加壓包裝供運輸時溶解于液相溶劑中的氣體。
冷凍液化氣體是指包裝供運輸時由于其溫度低而部分呈液態(tài)的氣體。
第2類分為3項。
第2.1項 易燃?xì)怏w
本項包括:在20℃和101.3kPa條件下,a)爆炸下限小于或等于13%的氣體;或b)不論其爆炸下限如何,其爆炸極限(燃燒范圍)大于或等于12%的氣體。
第2.2項 非易燃無毒氣體
本項包括:窒息性氣體、氧化性氣體以及不屬于其他項別的氣體。
本項不包括:在溫度20℃時的壓力低于200kPa且未經(jīng)液化或冷凍液化的氣體。
第2.3項 毒性氣體
本項包括:a)其毒性或腐蝕性對人類健康造成危害的氣體;或b)急性半數(shù)致死濃度LC50值小于或等于5000mL/m3的毒性或腐蝕性氣體。
第3類 易燃液體
本類包括:a)易燃液體和b)液態(tài)退敏爆炸品。
易燃液體是指易燃的液體或液體混合物,或是在溶液或懸浮液中含有固體的液體,其閉杯試驗閃點不高于60℃,或開杯試驗閃點不高于65.5℃。易燃液體還包括在溫度等于或高于其閃點的條件下提交運輸?shù)囊后w,或以液態(tài)在高溫條件下運輸或提交運輸并在溫度等于或低于最高運輸溫度下放出的易燃蒸氣的物質(zhì)。
注:符合上述定義,但閃點高于35 ℃而且不能持續(xù)燃燒的液體,該標(biāo)準(zhǔn)下不視為易燃液體;標(biāo)準(zhǔn)中還列出了液體三種被視為不能持續(xù)燃燒的情況。
液態(tài)退敏爆炸品是指為抑制爆炸性物質(zhì)的爆炸性能,將爆炸性物質(zhì)溶解或懸浮在水中或其他液態(tài)物質(zhì)后,形成的均勻液態(tài)混合物。
第4類 易燃固體、易于自燃的物質(zhì)、遇水放出易燃?xì)怏w的物質(zhì)
第4類分為3項。
第4.1項 易燃固體、自反應(yīng)物質(zhì)和固態(tài)退敏爆炸品
易燃固體是指易于燃燒的固體和摩擦可能起火的固體。
自反應(yīng)物質(zhì)是指即使沒有氧氣(空氣)存在,也容易發(fā)生激烈放熱分解反應(yīng)的熱不穩(wěn)定物質(zhì)。
固態(tài)退敏爆炸品是指為抑制爆炸性物質(zhì)的爆炸性能,用水或酒精濕潤爆炸性物質(zhì)或用其他物質(zhì)稀釋爆炸性物質(zhì)后,形成的均勻固態(tài)混合物。
第4.2 易于自燃的物質(zhì)
本項包括:a)發(fā)火物質(zhì);b)自熱物質(zhì)。
發(fā)火物質(zhì)是指即使該物質(zhì)只有少量與空氣接觸,在低于5min的時間便燃燒的物質(zhì),包括混合物和溶液(液體或固體)。
自熱物質(zhì)是指除發(fā)火物質(zhì)之外的與空氣接觸便能自己發(fā)熱的物質(zhì)。
第4.3項 遇水放出易燃?xì)怏w的物質(zhì)
本項物質(zhì)是指遇水放出易燃?xì)怏w,且該氣體與空氣混合能夠形成爆炸性混合物的物質(zhì)。
第5類 氧化性物質(zhì)和有機過氧化物
第5類分為2項。
第5.1項 氧化性物質(zhì)
氧化性物質(zhì)是指本身未必燃燒,但通常因放出氧可能引起或促使其他物質(zhì)燃燒的物質(zhì)。
第5.2項 有機過氧化物
有機過氧化物是指含有二價過氧基(—O—O—)結(jié)構(gòu)的有機物質(zhì)。
注:當(dāng)有機過氧化物配置品滿足下列條件之一時,視為非有機過氧化物。①其有機過氧化物的有效氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過1.0%,而且過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過1.0%;②其有機過氧化物的有效氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.5%,而且過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1.0%但不超過7.0%。
第6類 毒性物質(zhì)和感染性物質(zhì)
第6類分為2項。
第6.1項 毒性物質(zhì)
毒性物質(zhì)是指經(jīng)吞食、吸入或與皮膚接觸后可能造成死亡或嚴(yán)重受傷或損害人類健康的物質(zhì)。毒性物質(zhì)的毒性分為急性口服毒性、急性皮膚接觸毒性和急性吸入毒性。分別用口服毒性半數(shù)致死量LD50、皮膚接觸毒性半數(shù)致死量LD50、吸入毒性半數(shù)致死濃度LC50衡量。
本項包括滿足下列條件之一的毒性物質(zhì)(固體或液體)。
a)急性口服毒性:LD50≤300mg/kg;b)急性皮膚接觸毒性:LD50≤1000mg/kg;c)急性吸入粉塵和煙霧毒性:LC50≤4mg/L;d)急性吸入蒸汽(氣)毒性:LC50≤5000mL/m3,且在20℃和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的飽和蒸汽(氣)濃度≥1/5 LC50。
第6.2項 感染性物質(zhì)
感染性物質(zhì)是指已知或有理由認(rèn)為含有病原體的物質(zhì)。
第7類 放射性物質(zhì)
本類物質(zhì)是指任何含有放射性核素并且其活度濃度和放射性總活度都超過《放射性物質(zhì)安全運輸規(guī)程》(GB 11806)規(guī)定限值的物質(zhì)。
第8類 腐蝕性物質(zhì)
腐蝕性物質(zhì)是指通過化學(xué)作用使生物組織接觸時造成嚴(yán)重?fù)p傷或在滲漏時會嚴(yán)重?fù)p害甚至毀壞其他貨物或運載工具的物質(zhì)。腐蝕性物質(zhì)包括滿足下列條件之一的物質(zhì):a)使完好皮膚組織在暴露超過60min,但不超過4h之后開始的最多14d觀察期內(nèi)全厚度損毀的物質(zhì);b)被判定不引起完好皮膚全厚度毀損,但在55℃試驗溫度下,對鋼或鋁的表面腐蝕率超過6.25mm/a的物質(zhì)。
第9類 雜項危險物質(zhì)和物品,包括危害環(huán)境物質(zhì)
本類是指存在危險但不能滿足其他類別定義的物質(zhì)和物品,包括:
a)以微細(xì)粉塵吸入可危害健康的物質(zhì);b)會放出易燃?xì)怏w的物質(zhì);c)鋰電池組;d)救生設(shè)備;e)一旦發(fā)生火災(zāi)可形成二英的物質(zhì)和物品;f)在高溫下運輸或提交運輸?shù)奈镔|(zhì),是指在液態(tài)溫度達(dá)到或超過100℃,或固態(tài)溫度達(dá)到或超過240℃條件下運輸?shù)奈镔|(zhì);g)危害環(huán)境物質(zhì);h)不符合6.1項毒性物質(zhì)或6.2項感染性物質(zhì)定義的經(jīng)基因修改的微生物和生物體;i)其他。
《危險貨物分類和品名編號》(GB 6944—2012)對危險貨物包裝類別做出了如下劃分。
為了包裝目的,除了第1類、第2類、第7類、5.2項和6.2項,以及4.1項自反應(yīng)物質(zhì)以外的物質(zhì),根據(jù)其危險程度,劃分為三個包裝類別:
a)Ⅰ類包裝,具有高度危險性的物質(zhì);b)Ⅱ類包裝,具有中等危險性的物質(zhì);c)Ⅲ類包裝,具有輕度危險性的物質(zhì)。
《危險貨物分類和品名編號》(GB 6944—2012)適用于危險貨物運輸、儲存、經(jīng)銷及相關(guān)活動。
此外,《化學(xué)品分類和危險性公示通則》(GB 13690—2009)將化學(xué)品按照其理化危險、健康危險和環(huán)境危險進(jìn)行了分類。
二、危險化學(xué)品造成化學(xué)事故的主要特性
危險化學(xué)品之所以有危險性,能引起事故甚至災(zāi)難性事故,與其本身的特性有關(guān)。主要特性如下。
1.易燃易爆性
易燃易爆的化學(xué)品在常溫常壓下,經(jīng)撞擊、摩擦、熱源、火花等火源的作用,能發(fā)生燃燒與爆炸。
燃燒爆炸的能力大小取決于這類物質(zhì)的化學(xué)組成。化學(xué)組成決定著化學(xué)物質(zhì)的燃點、閃點的高低、燃燒范圍、爆炸極限、燃速、發(fā)熱量等。
一般來說,氣體比液體、固體易燃易爆,燃速更快。這是因為氣體的分子間力小,化學(xué)鍵容易斷裂,無需溶解、溶化和分解。
分子越小,分子量越低其物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)越活潑,越容易引起燃燒爆炸。由簡單成分組成的氣體比由復(fù)雜成分組成的氣體易燃、易爆,含有不飽和鍵的化合物比含有飽和鍵的易燃、易爆,如火災(zāi)爆炸危險性H2>CO>CH4。
可燃性氣體燃燒前必須與助燃?xì)怏w先混合,當(dāng)可燃?xì)怏w從容器內(nèi)外逸時,與空氣混合,就會形成爆炸性混合物,兩者互為條件,缺一不可。而分解爆炸性氣體,如乙烯、乙炔、環(huán)氧乙烷等,不需與助燃?xì)怏w混合,其本身就會發(fā)生爆炸。
有些化學(xué)物質(zhì)相互間不能接觸,否則將發(fā)生爆炸,如硝酸與苯,高錳酸鉀與甘油等。
由于任何物體的摩擦都會產(chǎn)生靜電,所以當(dāng)易燃易爆的化學(xué)危險物品從破損的容器或管道口處高速噴出時能夠產(chǎn)生靜電,這些氣體或液體中的雜質(zhì)越多,流速越快,產(chǎn)生的靜電荷越多,這是極危險的點火源。
燃點較低的危險品易燃性強,如黃磷在常溫下遇空氣即發(fā)生燃燒。某些遇濕易燃的化學(xué)物質(zhì)在受潮或遇水后會放出氧氣引燃,如電石、五氧化二磷等。
2.擴散性
化學(xué)事故中化學(xué)物質(zhì)溢出,可以向周圍擴散,比空氣輕的可燃?xì)怏w可在空氣中迅速擴散,與空氣形成混合物,隨風(fēng)飄蕩,致使燃燒、爆炸與毒害蔓延擴大。比空氣重的物質(zhì)多漂流于地表、溝、角落等處,若長時間積聚不散,會造成遲發(fā)性燃燒、爆炸和引起人員中毒。
這些氣體的擴散性受氣體本身密度的影響,相對分子質(zhì)量越小的物質(zhì)擴散越快。如氫氣的相對分子質(zhì)量最小,其擴散速率最快,在空氣中達(dá)到爆炸極限的時間最短。氣體的擴散速率與其相對分子質(zhì)量的平方根成反比。
3.突發(fā)性
化學(xué)物質(zhì)引發(fā)的事故,多是突然爆發(fā),在很短的時間內(nèi)或瞬間即產(chǎn)生危害。一般的火災(zāi)要經(jīng)過起火、蔓延擴大到猛烈燃燒幾個階段,需經(jīng)歷幾分鐘到幾十分鐘,而化學(xué)危險物品一旦起火,往往是轟然而起,迅速蔓延,燃燒、爆炸交替發(fā)生,加之有毒物質(zhì)的彌散,迅速產(chǎn)生危害。許多化學(xué)事故是高壓氣體從容器、管道、塔、槽等設(shè)備泄漏,由于高壓氣體的性質(zhì),短時間內(nèi)噴出大量氣體,使大片地區(qū)迅速變成污染區(qū)。
4.毒害性
有毒的化學(xué)物質(zhì),無論是脂溶性的還是水溶性的,都有進(jìn)入機體與損壞機體正常功能的能力。這些化學(xué)物質(zhì)通過一種或多種途徑進(jìn)入機體達(dá)一定量時,便會引起機體結(jié)構(gòu)的損傷,破壞正常的生理功能,引起中毒。
三、影響危險化學(xué)品危險性的主要因素
化學(xué)物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)與狀態(tài)可以說明其物理危險性和化學(xué)危險性。如:氣體、蒸氣的密度可以說明該物質(zhì)可能沿地面流動還是上升到上層空間,加熱、燃燒、聚合等可使某些化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起爆炸或產(chǎn)生有毒氣體。
1.物理性質(zhì)與危險性的關(guān)系
(1)沸點 在101.3kPa大氣壓下,物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的溫度。沸點越低的物質(zhì),汽化越快,易迅速造成事故現(xiàn)場空氣的高濃度污染,且越易達(dá)到爆炸極限。
(2)熔點 物質(zhì)在101.3kPa下的溶解溫度或溫度范圍。熔點反映物質(zhì)的純度,可以推斷出該物質(zhì)在各種環(huán)境介質(zhì)(水、土壤、空氣)中的分布。熔點的高低與污染現(xiàn)場的洗消、污染物處理有關(guān)。
(3)液體相對密度 環(huán)境溫度(20℃)下,物質(zhì)密度與4℃時水密度的比值。當(dāng)相對密度小于1的液體發(fā)生火災(zāi)時,用水滅火將是無效的,因為水是沉至在燃燒著的液面下面,消防水的流動性可使火勢蔓延。
(4)蒸氣壓 飽和蒸氣壓的簡稱。指化學(xué)物質(zhì)在一定溫度下與其液體或固體相互平衡時的飽和蒸氣的壓力。蒸氣壓是溫度的函數(shù),在一定溫度下,每種物質(zhì)的飽和蒸氣壓可認(rèn)為是一個常數(shù)。發(fā)生事故時的氣溫越高,化學(xué)物質(zhì)的蒸氣壓越高,其在空氣中的濃度相應(yīng)增高。
(5)蒸氣相對密度 指在給定條件下,化學(xué)物質(zhì)的蒸氣密度與參比物質(zhì)(空氣)密度的比值。依據(jù)《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》(GB 50058—2014),相對密度小于0.8的氣體或蒸氣規(guī)定為輕于空氣的氣體或蒸氣;相對密度大于1.2的氣體或蒸氣規(guī)定為重于空氣的氣體或蒸氣。輕于空氣的氣體趨向天花板移動或自敞開的窗戶逸出房間。重于空氣的氣體,泄漏后趨向于集中至接近地面,能在較低處擴散到相當(dāng)遠(yuǎn)的距離。若氣體可燃,遇明火可能引起遠(yuǎn)處著火回燃。如果釋放出來的蒸氣是相對密度小的可燃?xì)怏w,可能積在建筑物的上層空間,引起爆炸。常見氣體的蒸氣相對密度見表2-1。
表2-1 常見氣體的蒸氣相對密度

(6)蒸氣/空氣混合物的相對密度 指在與敞口空氣相接觸的液體或固體上方存在的蒸氣與空氣混合物相對于周圍純空氣的密度。當(dāng)相對密度值≥1.1時,該混合物可能沿地面流動,并可能在低洼處積累。當(dāng)其數(shù)值為0.9~1.1時,能與周圍空氣快速混合。
(7)閃點 在大氣壓力(101.3kPa)下,一種液體表面上方釋放出的可燃蒸氣與空氣完全混合后,可以閃燃5s的最低溫度。閃點是判斷可燃性液體蒸氣由于外界明火而發(fā)生閃燃的依據(jù)。閃點越低的化學(xué)物質(zhì)泄漏后,越易在空氣中形成爆炸混合物,引起燃燒與爆炸。
(8)自燃溫度 一種物質(zhì)與空氣接觸發(fā)生起火或引起自燃的最低溫度,并且在此溫度下無火源(火焰或火花)時,物質(zhì)可繼續(xù)燃燒。自燃溫度不僅取決于物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),而且還與物料的大小、形狀和性質(zhì)等因素有關(guān)。自燃溫度對在可能存在爆炸性蒸氣/空氣混合物的空間中選擇使用電氣設(shè)備是非常重要的,對生產(chǎn)工藝溫度的選擇亦是至關(guān)重要的。
(9)爆炸極限 指一種可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣的混合物能著火或引燃爆炸的濃度范圍。空氣中含有可燃?xì)怏w(如氫、一氧化碳、甲烷等)或蒸氣(如乙醇蒸氣、苯蒸氣)時,在一定濃度范圍內(nèi),遇到火花就會使火焰蔓延而發(fā)生爆炸。其最低濃度稱為下限,最高濃度稱為上限,濃度低于或高于這一范圍,都不會發(fā)生爆炸。一般用可燃?xì)怏w或蒸氣在混合物中的體積分?jǐn)?shù)表示。根據(jù)爆炸下限濃度,可燃?xì)怏w可分成兩級,如表2-2所示。
表2-2 可燃?xì)怏w分級

(10)臨界溫度與臨界壓力 氣體在加溫加壓下可變?yōu)橐后w,壓入高壓鋼瓶或貯罐中,能夠使氣體液化的最高溫度稱為臨界溫度,在臨界溫度下使其液化所需的最低壓力稱為臨界壓力。
2.其他物理、化學(xué)危險性
電阻率在1×1010~1×1015Ω·cm的液體在流動、攪動時易產(chǎn)生靜電,引起火災(zāi)與爆炸,如泵吸、攪拌、過濾等。如果該液體中含有其他液體、氣體或固體顆粒物(混合物、懸浮物)時,這種情況更容易發(fā)生。
有些化學(xué)可燃物質(zhì)呈粉末或微細(xì)顆粒物(直徑小于0.5mm)狀時,與空氣充分混合,經(jīng)引燃可能發(fā)生燃爆,在封閉空間中,爆炸可能很猛烈。
有些化學(xué)物質(zhì)在貯存時生成過氧化物,蒸發(fā)或加熱后的殘渣可能自燃爆炸,如醚類化合物。
聚合是一種物質(zhì)的分子結(jié)合成大分子的化學(xué)反應(yīng)。聚合反應(yīng)通常放出較大的熱量,使溫度急劇升高,反應(yīng)速率加快,有著火或爆炸的危險。
有些化學(xué)物加熱可能引起猛烈燃燒或爆炸,如:自身受熱或局部受熱時發(fā)生反應(yīng),將導(dǎo)致燃燒,在封閉空間內(nèi)可能導(dǎo)致猛烈爆炸。
有些化學(xué)物質(zhì)在與其他物質(zhì)混合或燃燒時產(chǎn)生有毒氣體釋放到空間,如:幾乎所有有機物的燃燒都會產(chǎn)生有毒氣體如(CO);再如:還有一些氣體本身無毒,但大量充滿在封閉空間,造成空氣中氧含量減少而導(dǎo)致人員窒息。
強酸、強堿在與其他物質(zhì)接觸時常發(fā)生劇烈反應(yīng),產(chǎn)生侵蝕等作用。
3.中毒危險性
在突發(fā)的化學(xué)事故中,有毒化學(xué)物質(zhì)能引起人員中毒,其危險性會大大增加。有關(guān)化學(xué)物質(zhì)的毒性作用詳見第四章第一節(jié)、第二節(jié)。