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空氣技術—氣體工業的發展
作者: 發布日期:2018-01-12

第一章:緒論

 

一、空氣的主要成分:

  O2:20.93%

  N2:78.03%

  CO2:0.03%

  Ar:0.932%

  H2:0.005%

 

二、氣體工業的發展:

1、氧氣:

1)、深冷技術:是研究使物質溫度低于102K(-153.158℃)的工藝路線、工藝裝臵、工藝方法的科學技術。

2)、1902年深冷技術奠基人德國的林德博士研究出第一台制氧機。10m³/h

3)、1932年蘇聯研制了一台100m³/h制氧機。

4)、1953年我國按照蘇聯仿制了一台30m³/h制氧機。

5)、1978年我國研制了一台3000m³/h制氧機。

2、溶解乙炔:

  1)、1892年德國科學家維利松發明了電石,1911年廣泛用于照明。因為電石氣(乙炔)與丙烷、天然氣等比較,其火焰溫度最高,其耗氧量最少而被廣泛用于工業焊割。1896年法國化學家克勞德和赫斯發現乙炔極易溶解于丙酮中,于是,制造了乙炔氣瓶,發明了乙炔安全壓縮的方法,開創了溶解乙炔工業。

2)我國是解放後1979年才有11家乙炔工廠。

3、液化石油氣:

1)、1892年荷蘭就率先利用天然氣,獲得了液化甲烷。

2)、我國的液化石油氣供應是從1965年開始的。廣泛用于生活、汽車、電站及工業燃料。

 

三、氣瓶

1、1931年日本制造出了中容積(30-47L)無縫氣瓶,1952年根據美國ICC标準制造出焊接氣瓶(溶解乙炔瓶)。

2、我國氣瓶制造工業起步較晚,因而使用氣瓶多而雜,有德國、法國、美國、意大利、日本、奧地利、蘇聯、南斯拉夫等國氣瓶,現已超過使用期,基本淘汰報廢完畢,但仍有極少個别氣瓶在超期服役,存在極大的安全隐患。

3、我國1957年東北機器制造廠根據蘇聯标準制造第一批(40L、15Mpa)鋼質無縫氣瓶。1983年我國有11家制造廠能生産溶解乙炔瓶,1986年我國能生産600萬隻/年液化石油氣瓶。

 

第二章、氣體基礎知識

 

一、基礎知識

1、分子和原子:

  氧:O2 即:一個氧分子由兩個氧原子組成。

  乙炔:C2H2一個乙炔分子由兩個碳原子和兩個氫原子組成。

  液化石油氣:成分:丙烷、丁烷。

  丙烷:C3H由三個碳原子和八個氫原子組成。

  丁烷:C4H10 由四個碳原子和十個氫原子組成。

  丁烷又分為:正丁烷、異丁烷。

2、壓強(壓力):

  1)、公稱工作壓力:在基準溫度時(一般為20℃),所盛裝氣體的限定充裝壓力。

  氧氣瓶:15Mpa,

  乙炔瓶<2.5Mpa。

  液化石油氣瓶沒有公稱工作壓力,隻有充裝量。

  2)、水壓試驗壓力:檢驗氣瓶靜壓強度所進行的以水為介質的耐壓試驗壓力。

  氧氣瓶:22.5Mpa,

  乙炔瓶:3.5Mpa(耐壓試驗),

  液化石油氣瓶:2.4Mpa(耐壓試驗)。

3、溫度:

  1)、華氏度:℉,攝氏度:℃

  2)、熱力學溫度:K 1卡=4.184焦耳

4、質量:

  千克,Kg

  氧氣瓶:45—65Kg ,包括:瓶體、瓶閥等不可拆卸的安全附件。

  乙炔瓶:45—55Kg,包括:瓶體、瓶閥、填料、丙酮等不可拆卸的安全附件。

  液化石油氣瓶:16.5Kg,包括:瓶體、瓶閥、等不可拆卸的安全附件。

5、體積(容積):升,L

  氧氣瓶:40L

  乙炔瓶:40L

  液化石油氣瓶:35.5L

 

二、物質的狀态:

  1、固态:冰

  2、液态:水

  3、氣态:空氣

  4、氧氣在瓶内為氣态;乙炔、液化石油氣是液态、氣态共存。

 

三、氣體的分類:

  1、臨界溫度:隻要當氣體的溫度降到一定溫度以下,才能将其等溫地壓縮成液體的溫度。

  2、根據臨界溫度的不同把氣體分為以下四類:

  1)、永久氣體:臨界溫度<-10℃。氧氣、氮氣、氫氣等。

  2)、高壓液化氣體:臨界溫度≥-10℃,≤70℃。二氧化碳、乙烷、乙烯等。

  3)、低壓液化氣體:臨界溫度≥70℃。氨、氯、液化石油氣等。

  4)、溶解乙炔氣體:臨界溫度36.5℃,壓力0.13Mpa。溶解乙炔。

 

四、氣體的危害:

  1、燃燒性:大部分燃燒氣體的燃燒熱在2.39MJ/Kg,比TNT炸藥的燃燒熱(0.39 MJ/ Kg)大6倍以上。盡管爆破力不能與燃燒熱相比,但由此可見,一旦發生洩露,後果相當嚴重。另外,液化氣體的沸點低,極易氣化,因而突然洩壓時造成的閃蒸(瞬間氣化)是一般氣體所沒有的特殊現象。一般在20-30%,這種閃蒸現象對于可燃液化氣體來說特别危險,因為迅速蒸發的氣體來不及擴散而滞留在一定空間範圍内與空氣混合形成爆炸性氣體,這就意味着具備了發生爆炸的先決條件。并且,液化氣體(10.4mm/min)燃燒速度是汽油(4.8mm/min)的兩倍多,可見火災危險性比汽油大得多。

  2、毒性:一般氣體都有它的毒副作用,隻是看人體吸入它的量和時間,對人體的傷害程度。如:氧氣,長期在富氧(≥40%)的情況下容易得一種富氧病,液化氣體和溶解乙炔吸入濃度過高造成窒息死亡。因此,在氣瓶的充裝、儲運、使用過程中,要防止氣體洩露造成的人體慢性中毒和氣瓶發生事故導緻氣體外溢所引起的急性中毒。

  3、腐蝕性:瓶裝氣體大多屬于非腐蝕性介質,但由于瓶裝氣體不純等原因,結果本來屬于非腐蝕性的反而成了腐蝕性、甚至強腐蝕性,如:氧氣瓶中有水就極易鏽蝕等。

  4、爆炸性:物質從一種狀态迅速轉變成另外一種狀态,并在瞬間放出大量能量,同時産生巨大聲響的現象,稱為爆炸。爆炸分為物理爆炸和化學爆炸。如:氧氣禁油,氧氣是助燃物,油是可燃物,同時,氧氣又是強氧化劑,與油接觸,一旦遇到高溫、高壓就容易發生爆炸;溶解乙炔,其本身的化學性質因其分子結構原因,化學性質很不穩定,很容易因為環境的變化(溫度、壓力)産生分解、聚合反應,加上其爆炸極限非常廣(2.3-80.7%),因此最容易發生爆炸。液化石油氣,沸點低,極易氣化,因而突然洩壓時造成的閃蒸(瞬間氣化)是一般氣體所沒有的特殊現象。一般在20-30%,這種閃蒸現象對于可燃液化氣體來說特别危險,因為迅速蒸發的氣體來不及擴散而滞留在一定空間範圍内與空氣混合形成爆炸性氣體。液化石油氣體的爆炸極限2.2-9.5%。

 

第三章  氣體的概述

 

一、永久氣體:氧氣、氫氣、氮氣、惰性氣體。

1、氧氣:

  1)、性狀:無色、無味、無嗅的氣體。

  2)、制造:空氣分餾法、水電解法。

  3)、用途:冶煉、焊割焊接、潛水、缺氧的治療。

  4)、危害與保護:

  a、氧氣是人類生活的必須品,但吸入純氧會得富氧病。

  b、液氧屬于不燃液化氣體,但非常助燃,洩露遇可燃物會發生燃燒和爆炸。

  c、滅火劑:霧狀水、二氧化碳。

2、醫用氧和工業氧的區别:

  1)、标準不同:醫用氧引用國家強制标準《中國藥典》2005版,而工業用氧引用國家推薦标準GB3863-1995《工業用氧》。

  2)、質量控制指标不同:醫用氧檢測控制指标有:純度(≥99.5%)、水分含量、CO2、CO、酸堿度、臭氧、其他氧化物等七項控制指标,而工業用氧控制指标隻有:純度≥99.2%、水分≤100ml。

  3)、包裝物不同:醫用氧除工業氧具備的合格無縫鋼瓶外,還要求專瓶專用,并定期進行幹燥處理和消毒。

 

二、液化氣體:二氧化碳、氨、氯、液化石油氣等,以液化石油氣為例:

  1、性狀:無色液體或氣體、有天然氣氣味。

  2、用途:民用燃氣、汽車、工業原料。

  3、制取方法:從天然氣中回收、煉油廠回收。

  4、危害與保護:

  1)、液體接觸會造成凍傷,冷蒸汽會損傷皮膚,吸入會感到頭疼、眩暈、神志不清和導緻窒息。

  2)、吸入氣體的受害者,應迅速脫離現場、移至新鮮空氣處。如果停止呼吸,應進行人工呼吸,并請醫生救治。

  3)、滅火劑:二氧化碳、幹粉、霧狀水。

 

三、溶解乙炔:

  1、性狀:無色、無臭的可燃氣體。

  2、用途:有機合成原料、焊接切割、醫藥、儀器分析。

  3、制取方法:電石法、甲烷裂解法、烴類裂解法。

  4、危害與保護:

  1)、純乙炔沒有毒性,但對人體有窒息性,濃度20%感到頭昏、呼吸困難;40%以上會産生虛脫。

  2)、當吸入乙炔時,呈酒醉的興奮,并引起昏睡,瞳孔發直,脈搏弱而不齊,蘇醒後傷失記憶能力。   

  3)、工作場所不能穿帶釘子的鞋和化纖服裝。禁用純銅配件。

  4)、滅火劑:二氧化碳、幹粉、霧狀水。

 

第四章、氣瓶

 

一、氣瓶分類:

  1、從結構上分:無縫氣瓶、焊接氣瓶。

  2、材質上分:鋼質氣瓶、鋁合金氣瓶、複合氣瓶。

  3、充裝介質分:永久氣瓶、液化氣瓶、乙炔氣瓶。

 

二、氣瓶的結構:

  1、氧氣瓶:瓶帽、瓶閥、瓶口、瓶頸、瓶肩、項圈、筒體、瓶根、瓶底(瓶座)。

  2、乙炔瓶:瓶帽、瓶閥、項圈、筒體、瓶底(瓶座)、易熔合金塞、填料.

  3、液化石油氣瓶:護罩、瓶耳、閥座、筒體、襯圈、瓶座。

 

三、氣瓶的顔色、鋼印标志:

1、顔色:

  A、氧氣瓶:瓶色:淡藍 字色:黑色字樣:氧

  B、乙炔瓶:瓶色:白色字色:紅色字樣:乙炔不可近火

  C、液化氣瓶:瓶色:銀灰字色:大紅字樣:液化石油氣

2、鋼印标準:

  A、氧氣瓶:P165

  B、乙炔瓶:

  C、液化氣瓶:

第五章、氣瓶充裝

 

一、充裝前檢查:

  1、是否自有産權氣瓶;

  2、氣瓶的顔色标志;

  3、氣瓶的鋼印标志;

  4、氣瓶瓶體及附件;

  5、充裝氣體的瓶閥材質、出氣口接頭螺紋型式;

  6、氣瓶的使用年限和檢驗周期的有關規定;

  7、盛裝氧氣或者強氧化性氣體的氣瓶,其瓶體、瓶閥等的特殊要求;

  8、溶解乙炔氣瓶的丙酮量測定;

  9、集裝箱、集裝格的彙流裝置和瓶組。

 

二、充裝過程安全檢查:

  1、充裝溫度:最高溫度≤60℃。

  2、氣體流速:8m³/h

  3、充裝時間。

 

三、充裝後安全檢查:

  1、外觀;

  2、洩漏;

  3、充裝量、瓶體溫度;

  4、氣瓶附件;

  5、警示标簽。

 

第六章、氣瓶檢驗

 

一、檢驗周期:

  1、氧氣瓶:三年一次

  2、乙炔瓶:三年一次

  3、液化石油氣瓶:

  第1-3次檢驗四年一次,

  第四次檢驗三年一次,

  鋼瓶腐蝕較嚴重,可能影響安全的要提前進行檢驗。

 

二、檢驗流程:

查收氣瓶——餘氣、殘液處理——卸瓶閥、附件(瓶閥檢驗)——内外表除鏽——原始登記——瓶口螺紋檢查——外表面檢查——内表面檢查(壁厚測定、強度校核)——音響檢查——重量與容積測定——水壓試驗——幹燥——裝瓶閥——氣密性試驗——打铳檢驗鋼印——塗裝——出具檢驗報告——登記發放氣瓶。

 

第七章、氣瓶的安全管理

 

一、登記管理:

  1、建立《氣瓶檔案》,實行動态管理,及時對到期氣瓶進行送檢和超過使用期的氣瓶進行報廢,并在檔案予以清除。

  2、氣瓶查收登記管理。

 

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