压力容器介质特性.ppt

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1、压力容器介质特性一.燃烧的定义 压力容器中的工作介质(原料、成品或半成品)不少具有易燃，易爆的特性，且多以气体和液体状态存在，故极易泄漏和挥发，尤其在生产过程中，工艺操作条件苛刻，有高温、深冷、高压、真空，许多加热使温度都到达和超过了物质的自燃点，一旦操作失误或因设备失修，便极易发生火灾与爆炸事故。因此，一方面应防止介质在容器内发生剧热的化学反响，另一方面那么应防止介质外漏，以防止在更大的空间范围内发生燃烧与爆炸。、燃烧的定义：物质剧烈氧化而发光,发热.的现象。燃烧是一种放热常伴随发光的化学反响，是化学能转变成热能的过程。在日常生活，生产中所见的燃烧现象，大都是可燃物质与空气(氧)或其它氧化剂

2、进展剧烈化合而发生的。实质上燃烧不仅是化合反响，有的是分解反响。简单可燃物质的燃烧只是元素与氧的化合。如：C+O2=CO2 S+O2SO2 2021/11/1422燃烧条件，燃烧的发生必须同时具备三个条件：可燃物。但凡能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反响的物质，均称为可燃物。如汽油、液化石油气，木材等助燃物。但凡能帮助和支持燃烧的物质，均称为助燃物。如空气中的氧，氯、高锰酸钾等。着火源：但凡能引起可燃物质发生燃烧的热能源，均称作着火源。如明火、摩擦，撞击、高温外表，自然发热、化学能、电火花、聚集的日光和射线等。燃烧还要求可燃物与助燃物到达适当的比例、着火源必须具有一定的能量，否那么，即使同时具

3、备了上述三个条件，燃烧也不能发生。如房间内有木制桌，椅、门等可燃物，有空气(即助燃物)，有炉火，电灯等着火源，但并没有发生燃烧现象，这是因为燃烧的三个条件未相互作用之故。物质燃烧要求可燃物与氧气要有一定的比例，如果空气中的可燃物数量不多，燃烧就不一定会发生。如在室温(20)的一样条件下，用火柴去点汽油和柴油时，汽油会立刻燃烧，柴油那么不燃，这是因为柴油蒸气数量不多，还没有到达燃烧的浓度，即使有空气和着火源的接触，也不会发生燃烧。2021/11/143要使可燃物质燃烧，必须供给足够的助燃物，否那么燃烧就会逐渐减弱直至熄灭。如点燃的蜡烛用玻璃罩罩起来；由于隔绝空气短时间内蜡烛就熄灭，通过对玻璃罩内

4、气体的分析，发现还含有14的氧气。此外，要发生燃烧，着火源必须有一定的温度和足够的能量，否那么，燃烧就不能发生。例如，从烟囱冒出来的碳火星，温度约达600，已超过一般可燃物的燃点，如果这些火星落在易燃的柴草或木刨花上，就能引起燃烧。这说明火星所具有的温度和能量能引起这些物质燃烧。如果火星落在大块木料上，就会很快熄灭，不能引起燃烧，这说明火星虽有相当高的温度，但缺乏足够的热量，因此不能引起大块木材的燃烧。总之，要使可燃物质燃烧，不仅要具备燃烧的三个条件，而且每一个条件都要有一定的量，并且彼此相互作用，否那么就不会发生燃烧。对于正在进展着的燃烧，假设消除其中任何一个条件，燃烧便会终止，这就是灭火的

5、根本原理。2021/11/144二、爆炸极限及其影响因素 1爆炸极限。可燃气体，可燃液体的蒸气或可燃粉尘和空气混合到达一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。这个遇到火源能够发生爆炸的浓度范围，称为爆炸极限。通常用可燃气体在空气中的体积百分比()来表示。可燃粉尘那么以毫克升表示。可燃气体和空气的混合物，并不是在任何混合比例下都能发生燃烧或爆炸的，当混合物中可燃气体含量接近于反响当量浓度时，燃烧最剧烈。假设含量减少或增加，燃烧速度就降低。当浓度低于或高于某一值时，火焰便不再漫延。可燃气体或蒸气在空气中刚刚到达足以使火焰漫延的最低浓度，称为该气体或蒸气的爆炸下限。同时，到达足以使火焰漫延的最高浓度称爆炸

6、上限。在上限和下限之间的浓度范围称爆炸范围。如果可燃气体在空气中的浓度低于下限，因含有过量空气，即使遇到火源，也不会爆炸燃烧。同样，可燃气体在空气中的浓度高于上限，因空气缺乏，所以也不会爆炸，只有当空气增多到足以将可燃气浓度稀释为爆炸范围时，才能燃烧爆炸。2021/11/145三.易燃介质:是指这些介质(流体)与空气混合的爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等于20%的气体。(HG/T20695-1987)2021/11/1462021/11/1472021/11/148.GB50160可燃气体的火灾危险性分类2021/11/149II.介质的毒性一、毒物的定义二、毒性介质分类三、流

7、体分类2021/11/1410一、工业毒物及其对人体的毒害 压力容器使用中，常常接触到许多有毒物质。这些毒物的种类繁多，来源广泛，如原料、辅助材料、成品、半成品、副产品、废气、废水、废渣等。在生产过程中，当毒物到达一定浓度时便危害人体安康。因此，在工业生产中预防中毒是极为重要的。工业毒物与中毒：一般来说，凡作用于人体产生有害作用，引起机体功能或器质性病理变化的物质都叫毒物。在生产过程中所使用或产生的毒物叫工业毒物。在劳动过程中，工业毒物引起的中毒叫职业中毒。在实际生产过程中，生产性毒物常以气体、蒸汽、雾、烟或粉尘的形式污染生产环境，从而对人体产生毒害。凡作用于人体产生有毒作用的物质，统称为毒物

8、。毒物侵入人体后与人体组织发生化学或物理化学作用，并在一定条件下，破坏人体的正常生理功能或引起某些器官或系统发生暂时性或永久性病变的现象，叫做中毒。1气体；指在常温常压下呈气态的物质。2蒸汽：是由液体蒸发或固体升华而形成。前者如苯蒸汽，汞蒸汽，后者如熔磷时的磷蒸汽等。2021/11/14113雾；是指混悬在空气中的液滴，多为蒸汽冷凝或液体喷散所形成。如喷漆时所形成的漆雾，电镀铬和酸洗作业时所形成的铬酸雾和硫酸雾。4。烟尘：又叫烟雾或烟气，是指悬浮在空气中的烟状固体微粒，其直径往往小于微米。金属熔化时产生的蒸汽在空气中氧化冷凝时可形成烟，如铅块加热熔解时在空气中形成的氧化铅烟。有机物加热或燃烧时

9、也可以产生烟，如煤和石油的燃烧、塑料热加工时产生的烟等。5粉尘：是能较长时间飘浮于空气中的固体微粒，直径多为o110微米。大都是固体物质经机械加工而形成的。2021/11/1412二、工业毒物的分类 工业毒物的分类方法很多，一般有以下三种；1、按毒物的化学构造，分为有机类和无机类。2、按毒物的形态分为气体类(如硫化氢、二氧化硫等)，液体类(如苯类、硫酸等)，固体类(如矽尘、酪酐等)，雾状类(如硫酸酸雾等)。3、按毒物的致毒作用，分为刺激性(如氯气、氟化氢)，窒息性(如氮气)，麻醉性(如乙醚)，致热源性(如氧化锌)，腐蚀性(如硫酸二甲酯)，致敏性(如苯二胺)。、按HG 20660?压力容器中化学

10、介质毒性危害和爆炸危险程度分类?的规定分为：极度危害：最高容许浓度0.1/m3高度危害：最高容许浓度0.11.0/m3中度危害：最高容许浓度1.010/m3轻度危害：最高容许浓度10/m32021/11/14132021/11/14142021/11/1415III.介质的腐蚀性一.腐蚀的定义二.均匀腐蚀三.应力腐蚀断裂四.晶间腐蚀2021/11/14161.由于材料与环境反响而引起的材料的破坏或变质.特点：除了单纯机械破坏以外的材料的一切破坏；冶金的逆过程.特征:化学和电化学反响在全部暴露的外表或大局部面积上均匀的进展.应力腐蚀断裂是指敏感金属或合金,在一定的拉应力(外力或残与应力)和一定的

11、腐蚀介质环境共同作用下产生的特殊断裂形式.特点:几乎完全没有金属宏观上的塑性变形；裂纹主干与拉应力方向垂直.力学因素:拉应力,大于应力腐蚀临界应力,80%以上剩余应力因素.环境因素:介质,冶金因素:成分,2021/11/1417定义：晶间腐蚀是由于晶界沉积了杂质,或某一元素增多或减少而引起的.晶间腐蚀的条件:1.晶界物质的物理化学状态与晶粒本身不同.2.有特定的腐蚀环境存在.奥氏体不锈钢防止措施:1进展固溶化热处理;2降低不锈钢中的含碳量,到0.03%以下;3采用含稳定化元素(钛和铌)的奥氏体不锈钢.2021/11/14182021/11/14192021/11/14202021/11/142

12、1 IV.常用气体的特性 1压缩气体。由于压缩气体种类较多，这里只介绍几种常用的压缩气体。(1)氧气(O2)：无色无味，在标准状态下密度为1.429kgm3，对空气的比重为1.105，在182.98时变为天兰色透明液体，在218.4时变为兰色固体结晶。临界温度为11837，临界压力为50.14标准大气压。氧微溶于水。氧的化学性质活泼，易和其他物质生成氧化物，即发生氧化反响释放热量。氧气助燃，假设与可燃气体H2、C2H2、CH4、CO等按一定比例混合，即成为可爆性的混合气体，一旦有火源或引爆条件就能引起爆炸。各种油脂与压缩氧气接触也可自燃。2021/11/1422(2)氢气(H2)：氢是无色，无

13、嗅、无味和无毒的可燃窒息性气体，可使肺缺氧，当空气中各种窒息性气体的浓度达50时，生物就会出现明显的病症，浓度到达75时，即可使人致死，氢的分子量为2.0158，是最轻的气体。它粘度最小，导热系数最高，化学性质极活泼，是一种强的复原剂，可与许多物质进展不同程度的化学反响，生成各种类型的氢化物。其渗透性和扩散性强(扩散系数为0.63cm2s，约为甲烷的三倍)，当钢暴露在一定温度和压力的氢气中时，其晶格中的原子氢在微观孔隙中与碳反响生成甲烷，随着甲烷生成量的增加，钢的微观孔隙就扩展成裂纹，使钢发生氢脆损坏。同时，在氢气的生产、贮送和使用过程中都易造成泄漏。氢在空气、氧气中的爆炸极限很宽，在空气中为

14、4.0一7.5，在氧气中为4.7一94。氢的燃烧性能好，氢氧焰可达3400K的高温，纯洁氢气的火焰无色，氢气燃烧只生成水，不污染环境，所以被称为“清洁的氢能。氢气的着火温度，在空气中为585；在氧气中为560。它的着火能级比烷烃要低一个数量级以上，甚至化纤织物摩擦产生的静电也比氢的着火能级大几倍，所以氢很易着火。因此，在氢的生产中应采取措施，尽量减少和消除静电的积聚以及产生火源的条件。在252.6时成为无色、透明的低温液体，密度为0.07097kgL。2021/11/1423(3)氮气(N2)：氮气在自然界中分布很广，空气中占78，是一种窒息性气体，常温下氮气是无色无味的气体，标准状况下密度为

15、1251kgm3，对空气的比重为0.967，在165.30为无色液体。在一210.1时凝结为雪状固体。常温下化学性质不活泼，故在工业上，常用N2作为平安防爆防火置换或气密性试验气体。(4)惰性气体：元素周期表中的氦(He)、氖(Ne)，氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)，氡(Rn)统称为惰性气体。其化学性质极不活泼，很难和其他元素发生反响，在空气中总含量约1。2021/11/1424(5)一氧化碳(CO)：一氧化碳是含碳物质在燃烧不完全时的产物，无色无臭，比空气略轻；它是工业生产中广泛存在的一种无色剧毒可燃气体。在标准状态下密度为1.25kgm3与空气的比重为0.967。在常压下熔点为205；

16、沸点为一192。石油化工生产中如合成氨、甲醇、甲醛及炼油和各种加热炉等装置均有一氧化碳产生。一氧化碳的爆炸极限：在空气中为12.5一75；在氧气中为15.593.9。在日光作用下，一氧化碳与氯气能化合成光气。一氧化碳的毒性作用在于对血红蛋白有很强的结合能力，比氧与血红蛋白的结合能力大200300倍。所以假设一氧化碳经肺泡进入血液后，便很快与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，使血液失去荷氧作用，使人因缺氧中毒，在工业生产中，常以急性中毒方式出现。重度中毒者迅速进入昏迷状态，出现阵发性抽搐，血压下降，体温升高，并引发肺炎，脑水肿及心肌损害，假设抢救不及时有生命危险。车间空气中一氧化碳的最高容许浓度为3

17、0毫克米3。(6)甲烷(CH4)；甲烷系碳氢化合物的一种。呈气态，无色、无嗅，密度为0.7167kgm3，对空气的比重为0.55，熔点为一182.5，沸点为一161.5，在空气中的爆炸极限为5.314，在氧气中的爆炸极限为5.16l。2021/11/1425 2液化气体 (1)二氧化碳(CO2)：又称碳酸气或碳酸酐，是一种无色，无嗅，有酸味的无毒性的窒息性气体。在标准状况下，其密度为1.977kgm3，对空气的比重为1.529，溶于水那么生成碳酸。CO2能压缩液化成液体，液态时密度为1.10lkgL(一37)，沸点为一78.5。液态CO2假设凝成固体那么称为干冰，其密度为1.56kgL，熔点一

18、566(5.2大气压)。CO2是合成氨工业的副产品，又是合成尿素的原料。大气中CO2的正常含量约为0.04。人体呼出气中CO2约4.2。燃料燃烧时可产生大量CO2气体。由于它比空气重，故CO2气体常存在于空气不流动的地方，且多沉积于底层，如不通风的贮藏蔬菜的地窖、矿井等。低浓度的CO2无毒，但高浓度的CO2对有机体有毒性，有刺激和麻醉作用。如果空气中CO2含量超过6时，对人有致命的危险。浓度更高时，人假设吸入可于数秒至数分钟内迅速倒下，假设不及时抢救就会致死。2021/11/1426 (2)氯Cl2:氯是一种草绿色带有刺激性嗅味的剧毒气体。在标准状态下，其密度为3.214kgm3。对空气比重为

19、2.49，沸点34.6，熔点102。常温下(2025)，在68个大气压或在35一40时的常压下可液化为黄绿色透明的液体(常温下比重是水的14倍)，液氯密度和温度变化有关。在一定温度下，容器内同时存在液态和气态，氯蒸气压随温度变化而变化。在0时，一升液氯可汽化成450升以上气态氯并吸收大量热，因此在贮液罐中常因液氯气化而降温，贮器外表出现结霜现象。氯是活泼的化学元素，容易和其他化学元素结合，如遇水生成盐酸及次氯酸。盐酸对钢制容器有很强的腐蚀性，直接影响容器的使用寿命。氯的用途很广，但毒性很大。它对人的呼吸道和皮肤以及人体其他器官伤害很大。氯气被吸入后与呼吸道粘膜接触，局部与水作用最终形成盐酸和新

20、生态氧。盐酸对粘膜有刺激和烧灼作用，引起炎性水肿，充血与坏死，新生态氧对组织有强烈的氧化作用，对组织细胞产生毒害作用。造成人们死亡。车间空气中氯气的最高容许浓度为1毫克米3。2021/11/1427 (3)氨(NH3)，氨是一种无色有刺激性嗅味的气体，在标准状态下，密度为0.77kgm，对空气比重为0.5971，沸点一334，熔点777。氨在空气中爆炸下限为15.28，氨在氧气中的爆炸极限为13.579，氨和氯接触能发生低温自然，并生成不稳定极易爆炸的氯化氮(NCl3)。这就是氨和氯接触引起爆炸的原因。氨在合成氨、尿素、硝胺和染料工业中广泛存在。使用氨水，冷藏库的冷冻剂等都有接触氨的时机。氨极

21、易溶于水，呈碱性，1水溶液的PH值为11.7左右。氨属有毒类介质，对人的危害主要是上呼吸道的刺激和腐蚀作用。直接接触高浓度氨时，接触部位可引起碱性化学灼伤，组织呈溶解性坏死。氨还可引起呼吸道深部及肺泡的损伤，发生化学性支气管炎，肺炎和肺水肿。吸入高浓度氨后，可使中枢神经系统兴奋增强，引起痉挛，并可通过三叉神经末梢的反射作用引起心脏停搏和呼吸停顿。眼内溅入浓氨可使眼结膜充血水肿，角膜溃疡，晶体混浊，甚至角膜穿孔。车间空气中氨的最高容许浓度为30毫克米3。2021/11/1428 (4)氟利昂氟氯烷烯类 氟利昂在大气压力下的沸点为5080(与其种类有关)，分子量大，绝热指数低，压缩终点温度和凝固点低，故用来作制冷剂。氟里昂与水接触即行分解，本身无毒、无嗅，不易着火，与空气混合不爆炸，对金属无腐蚀，能溶于水，与油脂可互相溶解。(5)氟化氢HF 氟化氢常为二分子状态H2F2)存在，无色气体或液体。气体比重；液体比重0.987,沸点19.4，熔点83.7。呈弱酸性，在空气中发出烟雾，其蒸气具有十分强烈的腐蚀和毒性。氟化氢溶于水，其水溶液在一30时也不冻结，能浸蚀玻璃，须用铅制、蜡制和塑料制器皿存放，无水物质贮存于冷却的银器中。故常用于蚀刻玻璃，供制氟化物、氟硼酸和氟硅酸等化合物的原料；也用作有机合成的催化剂和氟化剂。2021/11/1429