南京工業(yè)大學(xué)燃燒與爆炸理論第六章火災(zāi)爆炸的預(yù)防及控制

1、第一節(jié)第一節(jié) 著火源的控制著火源的控制 為預(yù)防火災(zāi)或爆炸災(zāi)害，對著火能源的為預(yù)防火災(zāi)或爆炸災(zāi)害，對著火能源的控制是一個重要問題?？刂剖且粋€重要問題。 引起火災(zāi)爆炸事故的能源主要有以下幾引起火災(zāi)爆炸事故的能源主要有以下幾個方面、即明火、高溫表面、摩擦和碰個方面、即明火、高溫表面、摩擦和碰撞、絕熱壓縮、自行發(fā)熱、電氣火花、撞、絕熱壓縮、自行發(fā)熱、電氣火花、靜電火花、雷擊和光熱射線等。靜電火花、雷擊和光熱射線等。 一、明火及高溫表面一、明火及高溫表面 工廠中的明火是指生產(chǎn)過程中的加熱用火工廠中的明火是指生產(chǎn)過程中的加熱用火和維修用火，這就是所謂的生產(chǎn)用火；和維修用火，這就是所謂的生產(chǎn)用火； 另外還有

2、則是非生產(chǎn)用人，如取暖用火、另外還有則是非生產(chǎn)用人，如取暖用火、焚燒、吸煙等與生產(chǎn)無關(guān)的明火。焚燒、吸煙等與生產(chǎn)無關(guān)的明火。 一、明火及高溫表面一、明火及高溫表面 對于易燃液體的加熱應(yīng)盡量避免采用明火。對于易燃液體的加熱應(yīng)盡量避免采用明火。 一般溫度加熱時可采用蒸氣或過熱水；一般溫度加熱時可采用蒸氣或過熱水； 較高溫度時也可采用其他載熱體加熱，但較高溫度時也可采用其他載熱體加熱，但熱載體的加熱溫度必須低于其安全使用溫?zé)彷d體的加熱溫度必須低于其安全使用溫度。度。 一、明火及高溫表面一、明火及高溫表面 對化工企業(yè)來說動火的含義應(yīng)該明確，對化工企業(yè)來說動火的含義應(yīng)該明確，凡是動用明火或可能產(chǎn)生火花的

3、作業(yè)都凡是動用明火或可能產(chǎn)生火花的作業(yè)都屬于動火范圍，應(yīng)辦理動火審批手續(xù)。屬于動火范圍，應(yīng)辦理動火審批手續(xù)。 設(shè)立固定動火區(qū)應(yīng)符合的條件設(shè)立固定動火區(qū)應(yīng)符合的條件 固定動火區(qū)距易燃易爆設(shè)備、貯罐、倉庫、堆場固定動火區(qū)距易燃易爆設(shè)備、貯罐、倉庫、堆場等應(yīng)符合國家防火規(guī)范的防火間距要求；等應(yīng)符合國家防火規(guī)范的防火間距要求； 區(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w含量在可燃?xì)庠试S含量以下；區(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w含量在可燃?xì)庠试S含量以下； 在生產(chǎn)裝置正常放空時可燃?xì)獠恢聰U散到動火區(qū)；在生產(chǎn)裝置正常放空時可燃?xì)獠恢聰U散到動火區(qū)； 室內(nèi)動火區(qū)，應(yīng)與防爆生產(chǎn)現(xiàn)場隔開，不準(zhǔn)有門室內(nèi)動火區(qū)，應(yīng)與防爆生產(chǎn)現(xiàn)場隔開，不準(zhǔn)有門窗串通，允許開的門窗要向外

4、開，道路要暢；窗串通，允許開的門窗要向外開，道路要暢； 周圍周圍1010米以內(nèi)不得存放易燃易爆物；米以內(nèi)不得存放易燃易爆物； 區(qū)內(nèi)備有足夠的滅火器具。區(qū)內(nèi)備有足夠的滅火器具。 一、明火及高溫表面一、明火及高溫表面 禁火區(qū)動火，必須填寫書面申請單，經(jīng)審禁火區(qū)動火，必須填寫書面申請單，經(jīng)審查批準(zhǔn)。查批準(zhǔn)。 手續(xù)不齊，沒有批準(zhǔn)的動火證，操作工可手續(xù)不齊，沒有批準(zhǔn)的動火證，操作工可拒絕作業(yè)。拒絕作業(yè)。 領(lǐng)導(dǎo)不采取必要措施、不辦理動火申請手領(lǐng)導(dǎo)不采取必要措施、不辦理動火申請手續(xù)，強迫工人冒險作業(yè)，是違法行為，必續(xù)，強迫工人冒險作業(yè)，是違法行為，必須對由此面造成的后果負(fù)全部責(zé)任。須對由此面造成的后果負(fù)全部

5、責(zé)任。 一、明火及高溫表面一、明火及高溫表面 對化學(xué)危險品的生產(chǎn)設(shè)備，管道維修動對化學(xué)危險品的生產(chǎn)設(shè)備，管道維修動火前必須進(jìn)行清洗、掃線、置換?；鹎氨仨氝M(jìn)行清洗、掃線、置換。 此外對附近的地面、陰溝也要用水沖洗。此外對附近的地面、陰溝也要用水沖洗。 動火分析動火分析 在動火前必須進(jìn)行動火分析，一般不要早在動火前必須進(jìn)行動火分析，一般不要早于動火前半小時。于動火前半小時。 如動火中斷半小時以上，應(yīng)重做分析。如動火中斷半小時以上，應(yīng)重做分析。 化工企業(yè)的動火標(biāo)準(zhǔn)是，爆炸下限化工企業(yè)的動火標(biāo)準(zhǔn)是，爆炸下限4 4的，的，動火地點可燃物濃度動火地點可燃物濃度0.20.2為合格；為合格； 爆炸下限爆炸下限

6、4 4的，則現(xiàn)場可燃物含量的，則現(xiàn)場可燃物含量0.50.5為合格。為合格。 國外動火分析合格標(biāo)準(zhǔn)有的取爆炸下限的國外動火分析合格標(biāo)準(zhǔn)有的取爆炸下限的1/101/10。 二、摩擦與撞擊二、摩擦與撞擊 摩擦與沖擊往往成為引起火災(zāi)爆炸事故的摩擦與沖擊往往成為引起火災(zāi)爆炸事故的原因。原因。 如在紡織廠，由于棉花中的釘子、石頭等如在紡織廠，由于棉花中的釘子、石頭等在打棉機里摩擦，而使棉花著火；在打棉機里摩擦，而使棉花著火； 機器上軸承等摩擦發(fā)熱起火；金屬零件、機器上軸承等摩擦發(fā)熱起火；金屬零件、鐵釘?shù)嚷淙敕鬯闄C、反應(yīng)器、提升機等設(shè)鐵釘?shù)嚷淙敕鬯闄C、反應(yīng)器、提升機等設(shè)備內(nèi)，由于鐵器和機件的撞擊起火；備內(nèi)，

7、由于鐵器和機件的撞擊起火； 防止火花生成的措施防止火花生成的措施 機器上的軸承等轉(zhuǎn)動部件，應(yīng)保證有良好機器上的軸承等轉(zhuǎn)動部件，應(yīng)保證有良好的潤滑及時加油，并經(jīng)常清除附著的可燃的潤滑及時加油，并經(jīng)常清除附著的可燃污垢，機件摩擦部分污垢，機件摩擦部分 錘子、扳手等工具應(yīng)用鈹青銅或鍍銅的鋼錘子、扳手等工具應(yīng)用鈹青銅或鍍銅的鋼制作制作 為防止金屬零件等落入設(shè)備或粉碎機里，為防止金屬零件等落入設(shè)備或粉碎機里，在設(shè)備進(jìn)料前應(yīng)裝磁力離析器，不宜使用在設(shè)備進(jìn)料前應(yīng)裝磁力離析器，不宜使用磁力離析器的如特危險的硫、碳化鈣等的磁力離析器的如特危險的硫、碳化鈣等的破碎，應(yīng)采用惰氣保護(hù)破碎，應(yīng)采用惰氣保護(hù) 防止火花生成

8、的措施防止火花生成的措施 輸送氣體或液體的管道，應(yīng)定期進(jìn)行耐輸送氣體或液體的管道，應(yīng)定期進(jìn)行耐壓試驗，防止破裂或接口松脫噴射起火壓試驗，防止破裂或接口松脫噴射起火 凡是撞擊或摩擦的兩部分都應(yīng)采用不同凡是撞擊或摩擦的兩部分都應(yīng)采用不同的金屬制成的金屬制成( (如銅與鋼如銅與鋼) )，通風(fēng)機冀應(yīng)采，通風(fēng)機冀應(yīng)采用銅鋁合金等不發(fā)生火花的材料制做用銅鋁合金等不發(fā)生火花的材料制做 搬運金屬容器，嚴(yán)禁在地上拋擲或拖拉，搬運金屬容器，嚴(yán)禁在地上拋擲或拖拉，在容器可能碰撞部位復(fù)蓋不發(fā)生火花的在容器可能碰撞部位復(fù)蓋不發(fā)生火花的材料材料 防止火花生成的措施防止火花生成的措施 防爆生產(chǎn)廠房，應(yīng)禁止穿帶鐵釘?shù)男?，地?/p>

9、爆生產(chǎn)廠房，應(yīng)禁止穿帶鐵釘?shù)男?，地面?yīng)鋪不發(fā)火材料地坪面應(yīng)鋪不發(fā)火材料地坪 吊裝盛有可燃?xì)夂鸵后w的金屬容器用吊車，吊裝盛有可燃?xì)夂鸵后w的金屬容器用吊車，應(yīng)經(jīng)常重點檢查，以防吊繩斷裂、吊鉤松應(yīng)經(jīng)常重點檢查，以防吊繩斷裂、吊鉤松滑造成墜落沖擊發(fā)火滑造成墜落沖擊發(fā)火 在處理燃點較低或起爆能量較小的物質(zhì)如在處理燃點較低或起爆能量較小的物質(zhì)如二硫化碳、乙醚、乙醛、汽油、環(huán)氧乙烷、二硫化碳、乙醚、乙醛、汽油、環(huán)氧乙烷、乙炔等時，特別要注意不要發(fā)生摩擦和沖乙炔等時，特別要注意不要發(fā)生摩擦和沖擊擊 三、絕熱壓縮三、絕熱壓縮 絕熱壓縮的點燃現(xiàn)象，在柴油機中廣為絕熱壓縮的點燃現(xiàn)象，在柴油機中廣為應(yīng)用。應(yīng)用。 在爆

10、炸性物質(zhì)的處理中，如果其中含有在爆炸性物質(zhì)的處理中，如果其中含有微小氣泡時，有可能受到絕熱壓縮，導(dǎo)微小氣泡時，有可能受到絕熱壓縮，導(dǎo)致意想不到的爆炸事故。致意想不到的爆炸事故。 四、防止電氣火花四、防止電氣火花 電氣火花種類電氣火花種類 高電壓的火花放電高電壓的火花放電 弧光放電弧光放電 接點上的微弱火花接點上的微弱火花 爆炸性物質(zhì)的分類爆炸性物質(zhì)的分類 I I類：礦井甲烷；類：礦井甲烷； 類：工廠爆炸性氣體、蒸氣、薄霧；類：工廠爆炸性氣體、蒸氣、薄霧； 類：爆炸性粉塵、易燃纖維。類：爆炸性粉塵、易燃纖維。 爆炸性氣體分級爆炸性氣體分級 礦井甲烷為礦井甲烷為級；級； 工廠爆炸性氣體分成三級，即

11、工廠爆炸性氣體分成三級，即A A、B B、C C； 這些物質(zhì)按其引燃溫度的不同又分為這些物質(zhì)按其引燃溫度的不同又分為T T1 1、T T2 2、T T3 3、T T4 4、T T5 5、T T6 6六組六組 爆炸性粉塵分級爆炸性粉塵分級 爆炸性粉塵（包括易燃纖維）按其物理爆炸性粉塵（包括易燃纖維）按其物理性質(zhì)分為性質(zhì)分為A A、B B兩級；兩級； 按自燃溫度分為按自燃溫度分為T T1-11-1、T T1-21-2、T T1-31-3三組。三組。 氣體爆炸危險環(huán)境的分區(qū)氣體爆炸危險環(huán)境的分區(qū) 0 0級區(qū)域（簡稱級區(qū)域（簡稱0 0區(qū)）：在正常情況下，區(qū)）：在正常情況下，爆炸性氣體混合物連續(xù)地、短時

12、間頻繁爆炸性氣體混合物連續(xù)地、短時間頻繁地出現(xiàn)或長時間存在的場所。地出現(xiàn)或長時間存在的場所。 1 1級區(qū)域（簡稱級區(qū)域（簡稱1 1區(qū)）：在正常情況下，區(qū)）：在正常情況下，爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場所。爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場所。 2 2級區(qū)域（簡稱級區(qū)域（簡稱2 2區(qū)）：在正常情況下，區(qū)）：在正常情況下，爆炸性氣體混合物不能出現(xiàn)，僅在不正爆炸性氣體混合物不能出現(xiàn)，僅在不正常情況下偶而短時間出現(xiàn)的場所。常情況下偶而短時間出現(xiàn)的場所。 粉塵爆炸危險環(huán)境的分區(qū)粉塵爆炸危險環(huán)境的分區(qū) 1010級區(qū)域：在正常情況下，爆炸性粉塵級區(qū)域：在正常情況下，爆炸性粉塵或可燃纖維與空氣的混合物，可能連續(xù)或

13、可燃纖維與空氣的混合物，可能連續(xù)地、短時間內(nèi)頻繁地出現(xiàn)或長時間存在地、短時間內(nèi)頻繁地出現(xiàn)或長時間存在的場所。的場所。 1111級區(qū)域：在正常情況下，爆炸性粉塵級區(qū)域：在正常情況下，爆炸性粉塵或可燃纖維與空氣的混合物不能出現(xiàn)，或可燃纖維與空氣的混合物不能出現(xiàn)，僅在不正常的情況下偶而短時間出現(xiàn)的僅在不正常的情況下偶而短時間出現(xiàn)的場所。場所。 防爆電氣設(shè)備的分類防爆電氣設(shè)備的分類 隔爆型（隔爆型（d d） 增安型（增安型（c c） 本質(zhì)安全型（本質(zhì)安全型（i i） 正壓型（正壓型（P P） 充油型（充油型（o o） 充砂型（充砂型（q q） 防爆特殊型（防爆特殊型（s s） 無火花型（無火花型（n

14、n） 防爆電氣設(shè)備的防爆標(biāo)志及選型防爆電氣設(shè)備的防爆標(biāo)志及選型 電氣設(shè)備電氣設(shè)備I I類隔爆型，標(biāo)志為類隔爆型，標(biāo)志為dIdI； 類隔爆型類隔爆型B B級級T3T3組其標(biāo)志為組其標(biāo)志為dBTdBT3 3； 類本質(zhì)安全型類本質(zhì)安全型IaIa級級B B級級T T5 5組，其標(biāo)志為組，其標(biāo)志為iaiaB BT T5 5。 主體為增安型，其他部件為隔爆型主體為增安型，其他部件為隔爆型B B級級T T4 4組，則其標(biāo)志為組，則其標(biāo)志為ededB BT T4 4。 第二節(jié)第二節(jié) 靜電及其控制靜電及其控制 工業(yè)中，常見的靜電產(chǎn)生的情況有：工業(yè)中，常見的靜電產(chǎn)生的情況有： 通過管道抽吸不導(dǎo)電的液體、通過管道抽

15、吸不導(dǎo)電的液體、 混合不能互溶的液體、混合不能互溶的液體、 用空氣輸送固體和泄漏的蒸氣與沒有接用空氣輸送固體和泄漏的蒸氣與沒有接地的導(dǎo)體接觸。地的導(dǎo)體接觸。 第二節(jié)第二節(jié) 靜電及其控制靜電及其控制 工廠中，對于可能存在可燃性蒸氣的操作，工廠中，對于可能存在可燃性蒸氣的操作，電荷積累超過電荷積累超過0.1mJ0.1mJ就被認(rèn)為是危險的。就被認(rèn)為是危險的。 該電量的靜電很容易產(chǎn)生，在地毯上行走該電量的靜電很容易產(chǎn)生，在地毯上行走所產(chǎn)生的靜電積累平均為所產(chǎn)生的靜電積累平均為20mJ20mJ，電壓超過，電壓超過了幾千伏。了幾千伏。一、靜電的產(chǎn)生一、靜電的產(chǎn)生 根據(jù)雙電層概念，在兩物質(zhì)緊密接觸后分根據(jù)雙

16、電層概念，在兩物質(zhì)緊密接觸后分離，當(dāng)其接觸間距達(dá)到或小于離，當(dāng)其接觸間距達(dá)到或小于25251010-8-8cmcm時，在其接觸的界面上會產(chǎn)生電子的轉(zhuǎn)移，時，在其接觸的界面上會產(chǎn)生電子的轉(zhuǎn)移，失去電子的物質(zhì)帶正電，得到電子的物質(zhì)失去電子的物質(zhì)帶正電，得到電子的物質(zhì)帶負(fù)電。帶負(fù)電。 電子的轉(zhuǎn)移是靠電子的轉(zhuǎn)移是靠“逸出功逸出功”來實現(xiàn)的。來實現(xiàn)的。 “逸出功逸出功” 就是一個自由電子從金屬內(nèi)轉(zhuǎn)移到金屬就是一個自由電子從金屬內(nèi)轉(zhuǎn)移到金屬外所需做的功，也稱為功函數(shù)，用來表外所需做的功，也稱為功函數(shù)，用來表示，單位為電子伏特（示，單位為電子伏特（eVeV）。）。 一般金屬的功函數(shù)在一般金屬的功函數(shù)在35e

17、V35eV之間。之間。 “逸出功逸出功” 逸出功高者帶負(fù)電（獲得電子），低者逸出功高者帶負(fù)電（獲得電子），低者帶正電（失去電子）。帶正電（失去電子）。 A A、B B兩金屬板由于逸出功不同，當(dāng)緊密兩金屬板由于逸出功不同，當(dāng)緊密接觸分離后就帶上了靜電荷。接觸分離后就帶上了靜電荷。 靜電帶電序列表靜電帶電序列表 表中偏（表中偏（+ +）端的功函數(shù)低，偏（）端的功函數(shù)低，偏（- -）端）端的功函數(shù)高，亦即是說處于前者的物質(zhì)的功函數(shù)高，亦即是說處于前者的物質(zhì)帶正電，后者帶負(fù)電。帶正電，后者帶負(fù)電。 二、靜電的積聚及其影響二、靜電的積聚及其影響因素因素 （一）靜電的積聚（一）靜電的積聚 接觸和摩擦帶電接

18、觸和摩擦帶電 雙層帶電雙層帶電 感應(yīng)帶電感應(yīng)帶電 輸送帶電輸送帶電 （二）靜電積聚的影響因素（二）靜電積聚的影響因素 1. 1. 電阻率電阻率 在研究固體帶靜電時，用表面電阻率在研究固體帶靜電時，用表面電阻率 研究液體帶靜電時，則用體電阻研究液體帶靜電時，則用體電阻 電阻率高的物體其導(dǎo)電性差，電子難以電阻率高的物體其導(dǎo)電性差，電子難以流失，自身也不易獲得電子；流失，自身也不易獲得電子； 電阻率低的物質(zhì)，導(dǎo)電性能好，電子獲電阻率低的物質(zhì)，導(dǎo)電性能好，電子獲得和流失均較容易。得和流失均較容易。 1. 1. 電阻率電阻率 電阻率在電阻率在1010111110101515cmcm者，極易積聚靜者，極易

19、積聚靜電，危害較大，是防靜電的重點；電，危害較大，是防靜電的重點； 至于電阻率大于至于電阻率大于10101515cmcm者，不易產(chǎn)生靜者，不易產(chǎn)生靜電，但若一旦產(chǎn)生靜電，也較難消除。電，但若一旦產(chǎn)生靜電，也較難消除。 2. 2. 介電常數(shù)介電常數(shù) 介電常數(shù)也稱電容率，它同電阻率一起介電常數(shù)也稱電容率，它同電阻率一起決定著靜電產(chǎn)生的結(jié)果和狀態(tài)。決定著靜電產(chǎn)生的結(jié)果和狀態(tài)。 當(dāng)流體的相對介電常數(shù)超過當(dāng)流體的相對介電常數(shù)超過2020，不論是，不論是管道連續(xù)輸送還是貯運，當(dāng)有接地裝置管道連續(xù)輸送還是貯運，當(dāng)有接地裝置時都不會產(chǎn)生靜電積聚。時都不會產(chǎn)生靜電積聚。 3. 3. 靜電消散的半衰期靜電消散的半

20、衰期t t1/21/2 靜電愈不容易泄漏，危險性愈大。靜電愈不容易泄漏，危險性愈大。 通常取帶電體上靜電電量泄漏到原來一通常取帶電體上靜電電量泄漏到原來一半所需要的時間叫靜電消散半衰期。半所需要的時間叫靜電消散半衰期。 半衰期是判斷靜電積聚的重要參數(shù)，靜半衰期是判斷靜電積聚的重要參數(shù)，靜電半衰期電半衰期t t1/21/20.012s0.012s的，可以認(rèn)為其靜的，可以認(rèn)為其靜電的積聚是安全的。電的積聚是安全的。 三、靜電放電三、靜電放電 火花放電火花放電 是兩種金屬物體間的放電。是兩種金屬物體間的放電。 傳播電極放電傳播電極放電 接地導(dǎo)電體接近由導(dǎo)電體做襯里的帶電接地導(dǎo)電體接近由導(dǎo)電體做襯里的

21、帶電絕緣體時的放電。絕緣體時的放電。 這些放電都具有較高的能量，能引燃可這些放電都具有較高的能量，能引燃可燃性氣體和粉塵。燃性氣體和粉塵。 尖端放電尖端放電 是發(fā)生在粉塵堆圓錐表面上的一種電極是發(fā)生在粉塵堆圓錐表面上的一種電極型放電。型放電。 高電阻率的粉塵（高電阻率的粉塵（10101010ohm mohm m） 粗糙顆粒的粉塵（直徑粗糙顆粒的粉塵（直徑1mm1mm） 具有高電荷質(zhì)量比的粉塵具有高電荷質(zhì)量比的粉塵 充裝速度大于充裝速度大于0.5kg/s0.5kg/s。 電刷放電電刷放電 是有著相對尖點的導(dǎo)電體（半徑為是有著相對尖點的導(dǎo)電體（半徑為0.10.1100mm100mm）與另外一個導(dǎo)電

22、體或帶電的絕緣體）與另外一個導(dǎo)電體或帶電的絕緣體表面之間的放電。表面之間的放電。 來自導(dǎo)電體的放電以像刷子的形狀發(fā)光。來自導(dǎo)電體的放電以像刷子的形狀發(fā)光。 放電強度沒有點對點的火花放電強度強，放電強度沒有點對點的火花放電強度強，不大可能引燃粉塵。不大可能引燃粉塵。 然而，電刷放電能引燃可燃性氣體。然而，電刷放電能引燃可燃性氣體。 電弧放電電弧放電 是來自粉塵上方空氣中的云團(tuán)放電。是來自粉塵上方空氣中的云團(tuán)放電。 由實驗得知，類似閃電的放電，在體積由實驗得知，類似閃電的放電，在體積小于小于60m60m3 3的容器或直徑小于的容器或直徑小于3m3m的塔中是的塔中是不會發(fā)生的。不會發(fā)生的。 電暈放電

23、電暈放電 同電刷放電類似。電極導(dǎo)體有尖點。同電刷放電類似。電極導(dǎo)體有尖點。 來自這種電極的放電具有足夠的能量能來自這種電極的放電具有足夠的能量能引燃最敏感的氣體。引燃最敏感的氣體。 四、流動電流四、流動電流 流動電流流動電流I IS S是流動的液體或固體將電子是流動的液體或固體將電子由一個表面轉(zhuǎn)移至另一個表面所產(chǎn)生的由一個表面轉(zhuǎn)移至另一個表面所產(chǎn)生的電子流動。電子流動。 當(dāng)液體或固體流經(jīng)管道（金屬或玻璃）當(dāng)液體或固體流經(jīng)管道（金屬或玻璃）時，靜電在流動的物質(zhì)上產(chǎn)生。時，靜電在流動的物質(zhì)上產(chǎn)生。 該電流同電路中的電流類似。該電流同電路中的電流類似。 uLudISexp110125松弛時間松弛時間

24、 松弛時間是電荷被泄漏驅(qū)散所需要的時間松弛時間是電荷被泄漏驅(qū)散所需要的時間 cr0五、靜電電壓差五、靜電電壓差 圖圖6-4 流體流動導(dǎo)致的加料管線上電荷的聚積流體流動導(dǎo)致的加料管線上電荷的聚積 從金屬管線接地至玻璃管末端的電壓，從金屬管線接地至玻璃管末端的電壓，由以下公式計算：由以下公式計算： RIVSALRC例例6-16-1 如圖如圖6-56-5中所示，計算的裝料噴嘴和接地中所示，計算的裝料噴嘴和接地儲罐間形成的電壓。另外，計算存儲在儲罐間形成的電壓。另外，計算存儲在噴嘴中的能量和積累在液體中的能量。噴嘴中的能量和積累在液體中的能量。分析說明在以下兩個流速條件下的潛在分析說明在以下兩個流速條

25、件下的潛在危害。（危害。（1 1）31gpm31gpm；（；（2 2）150gpm150gpm。已知。已知軟管長度為軟管長度為20ft20ft；軟管直徑為；軟管直徑為2in2in；液體；液體導(dǎo)電率為導(dǎo)電率為10-8mho/cm10-8mho/cm；介電常數(shù)為；介電常數(shù)為25.725.7；密度為密度為0.88g/cm0.88g/cm3 3。 六、電荷平衡六、電荷平衡 擁有數(shù)個進(jìn)、出口管線的容器擁有數(shù)個進(jìn)、出口管線的容器 六、電荷平衡六、電荷平衡 對于這類系統(tǒng)，需要用電荷平衡來建立對于這類系統(tǒng)，需要用電荷平衡來建立電荷和積累的能量的時間函數(shù)。電荷和積累的能量的時間函數(shù)。 通過考慮流入的電流、流出的

26、液體所攜通過考慮流入的電流、流出的液體所攜帶的電荷，以及由于松弛所導(dǎo)致的電荷帶的電荷，以及由于松弛所導(dǎo)致的電荷損失，來建立電荷平衡。損失，來建立電荷平衡。 nmoutjSiniSQIIdtdQ.,例例6-26-2 將甲苯充裝入將甲苯充裝入50,000gal50,000gal的大型容器內(nèi)。的大型容器內(nèi)。當(dāng)容器充滿一半時，計算充裝操作期間當(dāng)容器充滿一半時，計算充裝操作期間的的Q Q和和J J，其中：，其中：F = 100gpmF = 100gpm；I IS S = = 1.51.51010-7-7ampamp；液體傳導(dǎo)率；液體傳導(dǎo)率 = 10= 10-14 -14 mho/cmmho/cm；介電常

27、數(shù)；介電常數(shù) = 2.4= 2.4。 例例6-36-3 圖圖6-76-7顯示了一個內(nèi)嵌的汽水閥將水由過程流體中移走。請計顯示了一個內(nèi)嵌的汽水閥將水由過程流體中移走。請計算：算： （1 1）當(dāng)容器內(nèi)液體剛好達(dá)到溢出線時的）當(dāng)容器內(nèi)液體剛好達(dá)到溢出線時的Q Q和和J J，容器初始為空。，容器初始為空。 （2 2）平衡條件（）平衡條件（t = t = ）下的）下的Q Q和和J.J. （3 3）如果平衡條件達(dá)到后就停止流動，將積累的電荷減少到）如果平衡條件達(dá)到后就停止流動，將積累的電荷減少到平衡電荷的一半所需的時間。平衡電荷的一半所需的時間。 （4 4）在平衡條件下，隨放電而移走的電荷。）在平衡條件下

28、，隨放電而移走的電荷。 已知：容器體積已知：容器體積 = 5gal= 5gal；甲苯流動速率；甲苯流動速率 = 100gpm = 100gpm ；流動電；流動電流流I IS S = 1.5 = 1.51010-7-7ampamp（由于管線內(nèi)的過濾器而產(chǎn)生高值）；（由于管線內(nèi)的過濾器而產(chǎn)生高值）；液體導(dǎo)電率液體導(dǎo)電率 = 10= 10-14-14mho/cmmho/cm；介電常數(shù)；介電常數(shù) = 2.4= 2.4；初始容器電荷；初始容器電荷 = 2= 21010-7-7庫侖庫侖 七、靜電的危害七、靜電的危害 1 1、引起火災(zāi)爆炸、引起火災(zāi)爆炸 靜電引起火災(zāi)爆炸的原因是靜電放電火靜電引起火災(zāi)爆炸的原

29、因是靜電放電火花能量達(dá)到周圍可燃物的最小點火能量花能量達(dá)到周圍可燃物的最小點火能量而引起。而引起。 火花放電的能量是物體上的積聚的電量、火花放電的能量是物體上的積聚的電量、物體的電容和物體電壓的函數(shù)。物體的電容和物體電壓的函數(shù)。 22121CUQUE例例6-46-4 當(dāng)向槽車中裝苯時產(chǎn)生靜電，測得靜電當(dāng)向槽車中裝苯時產(chǎn)生靜電，測得靜電壓為壓為1000V1000V，電容為，電容為1.01.01010-9-9F F，如發(fā)生，如發(fā)生靜電放電，問放電能量能否引起苯的燃靜電放電，問放電能量能否引起苯的燃燒或爆炸燒或爆炸? ? 靜電火花引起火災(zāi)爆炸事靜電火花引起火災(zāi)爆炸事故必須具備下列條件故必須具備下列條

30、件 要具備產(chǎn)生靜電的條件。要具備產(chǎn)生靜電的條件。 要具備產(chǎn)生火花放電的電位。要具備產(chǎn)生火花放電的電位。 有能產(chǎn)生火花放電的條件。有能產(chǎn)生火花放電的條件。 放電火花有足夠能量。放電火花有足夠能量。 現(xiàn)場環(huán)境有易燃易爆混合物?，F(xiàn)場環(huán)境有易燃易爆混合物。 圖圖6-8 最小引燃能與靜電放電能量的比較最小引燃能與靜電放電能量的比較 電擊傷害電擊傷害 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電所引起的電擊一生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電所引起的電擊一般不致直接使人致命，般不致直接使人致命， 但由此造成二次事故，如電擊使人墜落但由此造成二次事故，如電擊使人墜落或摔倒，或引起工作人員精神緊張，妨或摔倒，或引起工作人員精神緊張，妨礙工作，甚至

31、產(chǎn)生其他危害，是不能忽礙工作，甚至產(chǎn)生其他危害，是不能忽視的。視的。 妨礙生產(chǎn)妨礙生產(chǎn) 由于靜電力的存在，影響粉體的過濾和由于靜電力的存在，影響粉體的過濾和輸送；輸送； 使纖維纏結(jié)、吸附塵土；使纖維纏結(jié)、吸附塵土； 靜電火花使膠片感光，降低質(zhì)量；靜電火花使膠片感光，降低質(zhì)量； 使電子自動儀器受干擾，甚至使無線電使電子自動儀器受干擾，甚至使無線電通訊受到破壞等。通訊受到破壞等。 易于形成高靜電位的單元操作易于形成高靜電位的單元操作 高電阻率液體如二硫化碳、苯、汽油等高電阻率液體如二硫化碳、苯、汽油等在管道輸送或自容器轉(zhuǎn)注時。在管道輸送或自容器轉(zhuǎn)注時。 壓縮或液化氣體，自噴嘴或裂縫噴出，壓縮或液化

32、氣體，自噴嘴或裂縫噴出，尤其當(dāng)含有雜質(zhì)（包括乳化液或懸浮固尤其當(dāng)含有雜質(zhì)（包括乳化液或懸浮固體）時。體）時。 某些粉體在管道中輸送時。某些粉體在管道中輸送時。 高電阻物料在攪拌、過濾、壓碎、研磨、高電阻物料在攪拌、過濾、壓碎、研磨、過篩時。過篩時。 傳動帶傳動、皮帶輸送時。傳動帶傳動、皮帶輸送時。 二物料壓緊、剝離，膠片涂片時等。二物料壓緊、剝離，膠片涂片時等。 八、靜電的控制八、靜電的控制 （一）從工藝上控制靜電產(chǎn)生（一）從工藝上控制靜電產(chǎn)生 1. 1. 合理設(shè)計與選材合理設(shè)計與選材 利用靜電序列表，盡可能選用相互摩擦或利用靜電序列表，盡可能選用相互摩擦或接觸的兩種物質(zhì)的帶電序列位置接近，以

33、接觸的兩種物質(zhì)的帶電序列位置接近，以降低靜電產(chǎn)生；降低靜電產(chǎn)生； 使物料與不同材料制成的設(shè)備相接觸，產(chǎn)使物料與不同材料制成的設(shè)備相接觸，產(chǎn)生不同電性的靜電以消除物料所帶靜電。生不同電性的靜電以消除物料所帶靜電。 1. 1. 合理設(shè)計與選材合理設(shè)計與選材 在有火災(zāi)爆炸危險場所，設(shè)備管道盡可能在有火災(zāi)爆炸危險場所，設(shè)備管道盡可能光滑平整無棱角，管徑無驟變；光滑平整無棱角，管徑無驟變； 皮帶傳動應(yīng)用導(dǎo)電皮帶，運轉(zhuǎn)速度要慢，皮帶傳動應(yīng)用導(dǎo)電皮帶，運轉(zhuǎn)速度要慢，要防止過載打滑、脫落，防止皮帶與皮帶要防止過載打滑、脫落，防止皮帶與皮帶罩相互摩擦；罩相互摩擦； 輸送高電阻率液體應(yīng)自底部注入或自器壁輸送高電阻

34、率液體應(yīng)自底部注入或自器壁緩緩流入器內(nèi)；緩緩流入器內(nèi)； 盡量減少過濾器，并安裝在管路的起端盡量減少過濾器，并安裝在管路的起端 2. 2. 松弛松弛 當(dāng)將液體通過位于容器上部的管道抽吸到當(dāng)將液體通過位于容器上部的管道抽吸到容器中時，分離過程產(chǎn)生流動電流是電荷容器中時，分離過程產(chǎn)生流動電流是電荷積累的基礎(chǔ)。積累的基礎(chǔ)。 在管道剛要進(jìn)入儲罐處，通過增加一個放在管道剛要進(jìn)入儲罐處，通過增加一個放大截面的管道，可能會相當(dāng)大地減少靜電大截面的管道，可能會相當(dāng)大地減少靜電危害。危害。 該控制提供了通過松弛來減少電荷的積累該控制提供了通過松弛來減少電荷的積累時間。時間。 2. 2. 松弛松弛 在實際情況中，發(fā)

35、現(xiàn)控制時間等于或大在實際情況中，發(fā)現(xiàn)控制時間等于或大于所計算得到的松弛時間的于所計算得到的松弛時間的1.51.5倍，該時倍，該時間對于消除電荷積累來說足夠了。間對于消除電荷積累來說足夠了。 因此，因此，“兩倍松弛時間兩倍松弛時間”準(zhǔn)則提供的安準(zhǔn)則提供的安全系數(shù)為全系數(shù)為4 4。 3. 3. 控制流速控制流速 對于液體物料的輸送，通過控制流速可對于液體物料的輸送，通過控制流速可限制靜電的產(chǎn)生。限制靜電的產(chǎn)生。 烴類油管管徑與流速應(yīng)滿足如下關(guān)系烴類油管管徑與流速應(yīng)滿足如下關(guān)系 0.64 原中石化總公司規(guī)定，鐵路罐（槽）車原中石化總公司規(guī)定，鐵路罐（槽）車浸沒裝油速度應(yīng)滿足下式關(guān)系：浸沒裝油速度應(yīng)滿

36、足下式關(guān)系： 汽車罐（槽）車浸設(shè)裝油速度應(yīng)滿足汽車罐（槽）車浸設(shè)裝油速度應(yīng)滿足 的關(guān)系。的關(guān)系。 dv28 . 0vd5 . 0vd4. 4. 控制雜質(zhì)和水分控制雜質(zhì)和水分 在油品輸送過程中，當(dāng)油料帶有水分時，在油品輸送過程中，當(dāng)油料帶有水分時，必須將流速限制在必須將流速限制在1m/s1m/s以下，否則，將以下，否則，將會產(chǎn)生危險的靜電。會產(chǎn)生危險的靜電。 5. 5. 控制溫度控制溫度 當(dāng)不同溫度油品混和時，由于溫差，出當(dāng)不同溫度油品混和時，由于溫差，出現(xiàn)擾動也會產(chǎn)生靜電?，F(xiàn)擾動也會產(chǎn)生靜電。 （二）泄漏導(dǎo)走靜電（二）泄漏導(dǎo)走靜電 1. 1. 空氣增濕空氣增濕 在工藝條件允許的情況下，增加空氣

37、相在工藝條件允許的情況下，增加空氣相對濕度可以降低靜電非導(dǎo)體的絕緣性。對濕度可以降低靜電非導(dǎo)體的絕緣性。 一般相對濕度在一般相對濕度在8080時幾乎不帶靜電，時幾乎不帶靜電，在在7070時就能減少帶靜電的危險。時就能減少帶靜電的危險。 2. 2. 加抗靜電劑加抗靜電劑 加入抗靜電劑使靜電非導(dǎo)體增加吸濕性加入抗靜電劑使靜電非導(dǎo)體增加吸濕性或?qū)щ娦?，從而改變物質(zhì)的電阻率，加或?qū)щ娦?，從而改變物質(zhì)的電阻率，加速靜電荷的泄漏。速靜電荷的泄漏。 在傳動帶上涂一層工業(yè)甘油（在傳動帶上涂一層工業(yè)甘油（5050），），由于吸濕使皮帶表面形成一層水膜，也由于吸濕使皮帶表面形成一層水膜，也可達(dá)到防靜電目的?？蛇_(dá)到

38、防靜電目的。 3. 3. 靜電接地或連接靜電接地或連接 靜電接地是將帶電物體的電荷通過接地靜電接地是將帶電物體的電荷通過接地導(dǎo)線迅速引入大地，避免出現(xiàn)高電位，導(dǎo)線迅速引入大地，避免出現(xiàn)高電位，這是消除對地電位差的一個基本措施。這是消除對地電位差的一個基本措施。 但它只能消除帶電導(dǎo)體表面的自由電荷，但它只能消除帶電導(dǎo)體表面的自由電荷，對非導(dǎo)體的靜電荷，效果是不大的。對非導(dǎo)體的靜電荷，效果是不大的。 應(yīng)靜電接地的一般對象應(yīng)靜電接地的一般對象 生產(chǎn)或加工易燃液體和可燃?xì)怏w的設(shè)備及生產(chǎn)或加工易燃液體和可燃?xì)怏w的設(shè)備及有關(guān)貯罐、氣柜、輸送管道、閘門、通風(fēng)有關(guān)貯罐、氣柜、輸送管道、閘門、通風(fēng)管及以金屬絲網(wǎng)

39、、過濾器等；管及以金屬絲網(wǎng)、過濾器等； 輸送可燃性粉塵的管道和生產(chǎn)設(shè)備如混合輸送可燃性粉塵的管道和生產(chǎn)設(shè)備如混合器、過濾器、壓縮氣、干燥器、吸收裝置、器、過濾器、壓縮氣、干燥器、吸收裝置、磨篩等；磨篩等； 注油或有機溶劑設(shè)備和油槽車，包括注油注油或有機溶劑設(shè)備和油槽車，包括注油棧橋、鐵軌機、油桶、磅秤、加油管、漏棧橋、鐵軌機、油桶、磅秤、加油管、漏斗、容器及裝卸油的船舶等。斗、容器及裝卸油的船舶等。 3. 3. 靜電接地或連接靜電接地或連接 為防止感應(yīng)帶電，凡有火災(zāi)爆炸危險場為防止感應(yīng)帶電，凡有火災(zāi)爆炸危險場所，對平行管道間距小于所，對平行管道間距小于10cm10cm時，每隔時，每隔10m10

40、m應(yīng)有跨線；應(yīng)有跨線； 金屬梁柱、構(gòu)架與管道、金屬設(shè)備、平金屬梁柱、構(gòu)架與管道、金屬設(shè)備、平臺也應(yīng)相互連接并接地。臺也應(yīng)相互連接并接地。 3. 3. 靜電接地或連接靜電接地或連接 連接和接地將整個系統(tǒng)的電壓減少到地連接和接地將整個系統(tǒng)的電壓減少到地面水平，或者零電壓。面水平，或者零電壓。 這也消除了系統(tǒng)各部分之間積累的電荷，這也消除了系統(tǒng)各部分之間積累的電荷，消除了潛在的靜電火花。消除了潛在的靜電火花。 圖圖6-9 儲罐和容器的連接和接地方法儲罐和容器的連接和接地方法 圖圖6-9 儲罐和容器的連接和接地方法儲罐和容器的連接和接地方法 圖圖6-9 儲罐和容器的連接和接地方法儲罐和容器的連接和接地

41、方法 圖圖6-10 閥門、管道和法蘭的連接方法閥門、管道和法蘭的連接方法 3. 3. 靜電接地或連接靜電接地或連接 玻璃和塑料襯里的容器，通過襯墊或金屬玻璃和塑料襯里的容器，通過襯墊或金屬探針接地。探針接地。 當(dāng)操作具有低導(dǎo)電性的液體時，該技術(shù)無當(dāng)操作具有低導(dǎo)電性的液體時，該技術(shù)無效。效。 這種情況下，充裝管線應(yīng)延伸到容器的底這種情況下，充裝管線應(yīng)延伸到容器的底部，以幫助消除來自充裝操作中分離過程部，以幫助消除來自充裝操作中分離過程導(dǎo)致的電荷（和聚集）。導(dǎo)致的電荷（和聚集）。 另外，充裝速度應(yīng)該足夠低，以便使由流另外，充裝速度應(yīng)該足夠低，以便使由流動電流產(chǎn)生的電荷最少。動電流產(chǎn)生的電荷最少。

42、圖圖6-11 玻璃襯里容器接地玻璃襯里容器接地 圖圖6-12 插入管是為了避免自由下落和靜電電荷的積聚插入管是為了避免自由下落和靜電電荷的積聚 4. 4. 浸漬管浸漬管 延伸的管線，有時也叫做浸漬腿，或浸延伸的管線，有時也叫做浸漬腿，或浸漬管，減少了當(dāng)液體被允許自由下落時漬管，減少了當(dāng)液體被允許自由下落時的靜電積聚。的靜電積聚。 然而當(dāng)使用浸漬管時，必須十分小心，然而當(dāng)使用浸漬管時，必須十分小心，要防止充裝停止時，液體因虹吸而倒流要防止充裝停止時，液體因虹吸而倒流出來。出來。 5. 5. 靜置存放靜置存放 裝料時液面電壓峰值常出現(xiàn)在停泵后裝料時液面電壓峰值常出現(xiàn)在停泵后5510s10s時間內(nèi)，

43、然后逐步衰減，其過程隨油時間內(nèi)，然后逐步衰減，其過程隨油品不同而異，因此停泵后不許馬上檢測、品不同而異，因此停泵后不許馬上檢測、取樣。取樣。 （三）采用中和電荷的方法（三）采用中和電荷的方法 這類方法主要是裝靜電消除器這類方法主要是裝靜電消除器( (也叫靜電也叫靜電中和器中和器) )。 靜電中和器就是能產(chǎn)生相反電荷離子的靜電中和器就是能產(chǎn)生相反電荷離子的裝置。裝置。 由于產(chǎn)生了相反電荷離子，物體上的靜由于產(chǎn)生了相反電荷離子，物體上的靜電荷得到相反符號電荷的中和，從而消電荷得到相反符號電荷的中和，從而消除靜電的危害。除靜電的危害。 （四）人體防靜電（四）人體防靜電 1. 1. 人體防靜電措施人體

44、防靜電措施 在工作時穿防靜電工作鞋，電阻應(yīng)小于在工作時穿防靜電工作鞋，電阻應(yīng)小于1 110108 8； 禁止穿羊毛或化纖厚襪；禁止穿羊毛或化纖厚襪； 穿防靜電工作服或手套和帽子，不穿厚穿防靜電工作服或手套和帽子，不穿厚毛衣，可穿棉制品服裝。毛衣，可穿棉制品服裝。 1. 1. 人體防靜電措施人體防靜電措施 在人體必須接地的場所，應(yīng)有金屬接地在人體必須接地的場所，應(yīng)有金屬接地棒，當(dāng)手接觸時即可導(dǎo)走人體靜電。棒，當(dāng)手接觸時即可導(dǎo)走人體靜電。 坐著工作，可在手腕上佩帶接地腕帶等。坐著工作，可在手腕上佩帶接地腕帶等。 2. 2. 導(dǎo)電工作地面導(dǎo)電工作地面 產(chǎn)生靜電場所的工作地面應(yīng)是靜電的導(dǎo)產(chǎn)生靜電場所的

45、工作地面應(yīng)是靜電的導(dǎo)體，其泄漏電阻既要小到防止人體積聚體，其泄漏電阻既要小到防止人體積聚靜電，又要考慮不會由于誤觸動力電導(dǎo)靜電，又要考慮不會由于誤觸動力電導(dǎo)致人體傷害。致人體傷害。 導(dǎo)電性地面通常指電阻率在導(dǎo)電性地面通常指電阻率在10106 6mm以下以下的材料制成的地面。的材料制成的地面。 2. 2. 導(dǎo)電工作地面導(dǎo)電工作地面 定時灑水方法使混凝土地面、嵌本地板定時灑水方法使混凝土地面、嵌本地板濕潤，使橡膠、塑料貼面及油漆地面形濕潤，使橡膠、塑料貼面及油漆地面形成水膜，增加導(dǎo)電性。成水膜，增加導(dǎo)電性。 每班灑水至少每班灑水至少1212次，當(dāng)空氣相對濕度次，當(dāng)空氣相對濕度在在3030以下時應(yīng)多

46、灑幾次。以下時應(yīng)多灑幾次。 3. 3. 安全操作安全操作 在工作中盡量不做與人體靜電放電有影在工作中盡量不做與人體靜電放電有影響的事，如在工作場所不穿脫衣服鞋帽響的事，如在工作場所不穿脫衣服鞋帽等。等。 在有靜電危險場所操作、巡視、檢查等在有靜電危險場所操作、巡視、檢查等活動時，不得攜帶與工作無關(guān)的金屬物活動時，不得攜帶與工作無關(guān)的金屬物品，如鑰匙、硬幣、手表、戒指等。品，如鑰匙、硬幣、手表、戒指等。 第三節(jié)第三節(jié) 惰化惰化 惰化是把惰性氣體加入到可燃性混合氣體惰化是把惰性氣體加入到可燃性混合氣體中，使氧氣濃度減少到極限氧濃度（中，使氧氣濃度減少到極限氧濃度（LOCLOC）以下的過程。以下的過

47、程。 惰性氣體通常是氮氣或二氧化碳，有時也惰性氣體通常是氮氣或二氧化碳，有時也用水蒸汽。用水蒸汽。 對于大多數(shù)氣體，對于大多數(shù)氣體，LOCLOC大約為大約為10%10%，對于大，對于大多數(shù)粉塵，多數(shù)粉塵，LOCLOC大約為大約為8%8%。 第三節(jié)第三節(jié) 惰化惰化 惰化最初是用惰性氣體吹掃容器，以使惰化最初是用惰性氣體吹掃容器，以使氧氣濃度降至安全濃度以下。氧氣濃度降至安全濃度以下。 通常使用的控制點比通常使用的控制點比LOCLOC低低4%4%，也就是說，也就是說，如果如果LOCLOC為為10%10%，那么控制點就是氧氣濃，那么控制點就是氧氣濃度為度為6%6%。 第三節(jié)第三節(jié) 惰化惰化 真空惰化

48、真空惰化 壓力惰化壓力惰化 壓力壓力- -真空聯(lián)合惰化真空聯(lián)合惰化 使用不純的氮氣進(jìn)行真空和壓力惰化使用不純的氮氣進(jìn)行真空和壓力惰化 吹掃惰化吹掃惰化 虹吸惰化虹吸惰化 1. 1. 真空惰化真空惰化 對于大型儲罐不適用對于大型儲罐不適用 因為，它們通常沒有針對真空來進(jìn)行設(shè)計，通因為，它們通常沒有針對真空來進(jìn)行設(shè)計，通常僅能承受幾十毫米水柱的壓力。常僅能承受幾十毫米水柱的壓力。 反應(yīng)器通常是針對完全真空設(shè)計的，反應(yīng)器通常是針對完全真空設(shè)計的， 對反應(yīng)器來說，真空惰化是很普通的過程對反應(yīng)器來說，真空惰化是很普通的過程。 真空惰化的步驟真空惰化的步驟 對容器抽真空直到達(dá)到需要的真空為止對容器抽真空直

49、到達(dá)到需要的真空為止 用諸如氮氣或二氧化碳等惰性氣體來消用諸如氮氣或二氧化碳等惰性氣體來消除真空，直到大氣壓力除真空，直到大氣壓力 重復(fù)步驟重復(fù)步驟和和，直到達(dá)到所需要的氧，直到達(dá)到所需要的氧化劑濃度。化劑濃度。 圖圖6-13 真空惰化循環(huán)真空惰化循環(huán) 1. 1. 真空惰化真空惰化 假設(shè)遵守理想氣體狀態(tài)方程，每一壓力下假設(shè)遵守理想氣體狀態(tài)方程，每一壓力下的總摩爾數(shù)為：的總摩爾數(shù)為： 低壓低壓P PL L和高壓和高壓P PH H下氧的摩爾數(shù)通常使用下氧的摩爾數(shù)通常使用DaltonDalton定律計算：定律計算： TRVPngHHTRVPngLLLLoxynyn01HHoxynyn011. 1.

50、真空惰化真空惰化 當(dāng)真空被純氮氣消除后，氧的摩爾數(shù)與當(dāng)真空被純氮氣消除后，氧的摩爾數(shù)與在真空狀態(tài)下的一樣，氮氣的摩爾數(shù)增在真空狀態(tài)下的一樣，氮氣的摩爾數(shù)增加。新的（低的）氧濃度為：加。新的（低的）氧濃度為： HILoxynny 1HLHLoxynnynny0211. 1. 真空惰化真空惰化 如果真空和惰化消除過程重復(fù)進(jìn)行，第如果真空和惰化消除過程重復(fù)進(jìn)行，第二次惰化后的濃度為：二次惰化后的濃度為： j次惰化循環(huán)后（即真空和消除）的濃度，次惰化循環(huán)后（即真空和消除）的濃度，由下面的普遍性方程給出：由下面的普遍性方程給出： 20122HLHLHLoxynnynnynnyjHLjHLjPPynnyy

51、001. 1. 真空惰化真空惰化 每一次循環(huán)所添加的氮氣的總摩爾數(shù)為每一次循環(huán)所添加的氮氣的總摩爾數(shù)為一常數(shù)。一常數(shù)。j j次循環(huán)后，氮氣的總摩爾數(shù)為：次循環(huán)后，氮氣的總摩爾數(shù)為： TRVPPjngLHN2例例6-56-5 使用真空惰化技術(shù)將使用真空惰化技術(shù)將1000gal1000gal容器內(nèi)的氧容器內(nèi)的氧氣濃度降低至氣濃度降低至1ppm1ppm。計算需要惰化的次。計算需要惰化的次數(shù)和所需要的氮氣數(shù)量。溫度為數(shù)和所需要的氮氣數(shù)量。溫度為7575，容器剛開始是在周圍環(huán)境條件下充入空容器剛開始是在周圍環(huán)境條件下充入空氣。使用真空泵達(dá)到氣。使用真空泵達(dá)到20mmHg20mmHg的絕對壓力，的絕對壓力

52、，隨后真空被純氮氣消除，直到壓力恢復(fù)隨后真空被純氮氣消除，直到壓力恢復(fù)至至1 1個絕對大氣壓。個絕對大氣壓。 2. 2. 壓力惰化壓力惰化 容器通過添加帶壓的惰性氣體而得到壓容器通過添加帶壓的惰性氣體而得到壓力惰化。力惰化。 添加的氣體擴散并遍及整個容器后，與添加的氣體擴散并遍及整個容器后，與大氣相通，壓力降至周圍環(huán)境壓力。大氣相通，壓力降至周圍環(huán)境壓力。 將氧化劑濃度降至所期望的濃度可能需將氧化劑濃度降至所期望的濃度可能需要一次以上的壓力循環(huán)。要一次以上的壓力循環(huán)。 2. 2. 壓力惰化壓力惰化2. 2. 壓力惰化壓力惰化 因為容器是使用純氮氣加壓，因此，在因為容器是使用純氮氣加壓，因此，在

53、加壓過程中氧氣的摩爾數(shù)不變，但摩爾加壓過程中氧氣的摩爾數(shù)不變，但摩爾百分比含量減少。百分比含量減少。 在降壓過程中，容器內(nèi)氣體組成不變，在降壓過程中，容器內(nèi)氣體組成不變，但總摩爾數(shù)減少。因而，氧氣的摩爾百但總摩爾數(shù)減少。因而，氧氣的摩爾百分比含量不變。分比含量不變。 2. 2. 壓力惰化壓力惰化 壓力惰化較真空惰化的優(yōu)點是潛在的循壓力惰化較真空惰化的優(yōu)點是潛在的循環(huán)時間減少了。環(huán)時間減少了。 加壓過程比相對較慢的制造真空的過程加壓過程比相對較慢的制造真空的過程要快的多。要快的多。 另外，隨著絕對真空的減少，真空系統(tǒng)另外，隨著絕對真空的減少，真空系統(tǒng)的容量急劇減少。的容量急劇減少。 然而，壓力惰

54、化需要較多的惰性氣體。然而，壓力惰化需要較多的惰性氣體。 例例6-66-6 使用壓力惰化技術(shù)，將例題使用壓力惰化技術(shù)，將例題6-56-5中的相同中的相同容器中的氧氣濃度減少。計算使用壓力容器中的氧氣濃度減少。計算使用壓力為為80psig80psig、溫度為、溫度為7575的純氮氣將氧氣的純氮氣將氧氣濃度降低至濃度降低至1ppm1ppm所需要的惰化次數(shù)。另所需要的惰化次數(shù)。另外，計算所需要的氮氣總量。比較兩種外，計算所需要的氮氣總量。比較兩種惰化過程所需要的氮氣的數(shù)量。惰化過程所需要的氮氣的數(shù)量。 3. 3. 壓力壓力- -真空聯(lián)合惰化真空聯(lián)合惰化 某些情況下，壓力和真空兩者可同時使某些情況下，

55、壓力和真空兩者可同時使用來惰化容器。用來惰化容器。 計算過程依賴于是否容器被首先抽空或計算過程依賴于是否容器被首先抽空或加壓。加壓。 圖圖6-15 初始加壓的真空初始加壓的真空-壓力惰化壓力惰化 3. 3. 壓力壓力- -真空聯(lián)合惰化真空聯(lián)合惰化 這種情況下，循環(huán)的開始定義為初始加這種情況下，循環(huán)的開始定義為初始加壓的結(jié)束。壓的結(jié)束。 如果初始氧氣摩爾百分比為如果初始氧氣摩爾百分比為0.210.21，初始，初始加壓后的氧氣摩爾百分比由下式給出：加壓后的氧氣摩爾百分比由下式給出： HPPy0021. 03. 3. 壓力壓力- -真空聯(lián)合惰化真空聯(lián)合惰化 在該點處，剩余的循環(huán)與壓力惰化相同；在該點

56、處，剩余的循環(huán)與壓力惰化相同； 然而，循環(huán)的次數(shù)然而，循環(huán)的次數(shù)j j為初始加壓后的循環(huán)為初始加壓后的循環(huán)次數(shù)。次數(shù)。 圖圖6-16 初始抽真空的真空初始抽真空的真空-壓力惰化壓力惰化 3. 3. 壓力壓力- -真空聯(lián)合惰化真空聯(lián)合惰化 這種情況下，循環(huán)的開始定義為初始抽真這種情況下，循環(huán)的開始定義為初始抽真空的結(jié)束?？盏慕Y(jié)束。 該點處的氧氣摩爾百分比與初始摩爾百分該點處的氧氣摩爾百分比與初始摩爾百分比相同。比相同。 另外，剩余的循環(huán)同真空惰化操作相同，另外，剩余的循環(huán)同真空惰化操作相同， 然而，循環(huán)次數(shù)然而，循環(huán)次數(shù)j j是初始抽真空后的循環(huán)是初始抽真空后的循環(huán)次數(shù)。次數(shù)。 4. 4. 使用

57、不純的氮氣進(jìn)行真使用不純的氮氣進(jìn)行真空和壓力惰化空和壓力惰化 為真空和壓力惰化而建立的方程，僅能為真空和壓力惰化而建立的方程，僅能應(yīng)用于純氮氣的情況。應(yīng)用于純氮氣的情況。 如今的許多氮氣分離過程并不能提供純?nèi)缃竦脑S多氮氣分離過程并不能提供純凈的氮氣，它們提供的氮氣典型值為凈的氮氣，它們提供的氮氣典型值為98%98%及以上。及以上。 4. 4. 使用不純的氮氣進(jìn)行真使用不純的氮氣進(jìn)行真空和壓力惰化空和壓力惰化 假設(shè)氮氣中含有恒定摩爾百分比為假設(shè)氮氣中含有恒定摩爾百分比為y yoxyoxy的氧的氧氣。氣。 對于壓力惰化過程，初次加壓后，氧氣的對于壓力惰化過程，初次加壓后，氧氣的總摩爾數(shù)為初始摩爾數(shù)

58、加上包含在氮氣中總摩爾數(shù)為初始摩爾數(shù)加上包含在氮氣中的氧氣的摩爾數(shù)，其值為：的氧氣的摩爾數(shù)，其值為： TRVPPyTRVPyngLHoxygLoxy04. 4. 使用不純的氮氣進(jìn)行真使用不純的氮氣進(jìn)行真空和壓力惰化空和壓力惰化 初次加壓后，容器內(nèi)的總摩爾數(shù)由方程初次加壓后，容器內(nèi)的總摩爾數(shù)由方程6-136-13給出。給出。 因此，該循環(huán)結(jié)束后氧氣的摩爾百分比因此，該循環(huán)結(jié)束后氧氣的摩爾百分比為：為： HLoxyHLtotoxyPPyPPynny1014. 4. 使用不純的氮氣進(jìn)行真使用不純的氮氣進(jìn)行真空和壓力惰化空和壓力惰化 對于第對于第j j次壓力循環(huán)后的氧氣濃度，該結(jié)次壓力循環(huán)后的氧氣濃度

59、，該結(jié)果可普遍化為以下遞歸方程和普遍化方果可普遍化為以下遞歸方程和普遍化方程：程： HLoxyHLjjPPyPPyy11oxyjHLoxyjyyPPyy05. 5. 各種壓力和真空惰化過各種壓力和真空惰化過程的優(yōu)缺點程的優(yōu)缺點 壓力惰化較快，因為壓力差較大；壓力惰化較快，因為壓力差較大； 然而，壓力惰化比真空惰化需要使用更多然而，壓力惰化比真空惰化需要使用更多的惰性氣體。的惰性氣體。 真空惰化使用較少的惰性氣體，因為氧氣真空惰化使用較少的惰性氣體，因為氧氣濃度主要由抽真空來減少。濃度主要由抽真空來減少。 當(dāng)真空和壓力聯(lián)合惰化時，同壓力惰化相當(dāng)真空和壓力聯(lián)合惰化時，同壓力惰化相比，使用的氮氣較少

60、，尤其是如果初始循比，使用的氮氣較少，尤其是如果初始循環(huán)為真空循環(huán)時。環(huán)為真空循環(huán)時。 6. 6. 吹掃惰化吹掃惰化 吹掃惰化過程是在一個開口處將惰化氣體加吹掃惰化過程是在一個開口處將惰化氣體加入到容器內(nèi)，并從另外一個開口處將混合氣入到容器內(nèi)，并從另外一個開口處將混合氣體從容器內(nèi)抽出到環(huán)境中。體從容器內(nèi)抽出到環(huán)境中。 當(dāng)容器或設(shè)備沒有針對壓力或真空劃分等級當(dāng)容器或設(shè)備沒有針對壓力或真空劃分等級時時, ,通常使用該惰化過程；通常使用該惰化過程； 惰化氣體在大氣環(huán)境壓力下被加入和抽出。惰化氣體在大氣環(huán)境壓力下被加入和抽出。 6. 6. 吹掃惰化吹掃惰化 假設(shè)氣體在容器內(nèi)完全混合、溫度和壓假設(shè)氣體在