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空气技术—气体工业的发展
作者: 发布日期:2018-01-12

第一章:绪论

 

一、空气的主要成分:

  O2:20.93%

  N2:78.03%

  CO2:0.03%

  Ar:0.932%

  H2:0.005%

 

二、气体工业的发展:

1、氧气:

1)、深冷技术:是研究使物质温度低于102K(-153.158℃)的工艺路线、工艺装臵、工艺方法的科学技术。

2)、1902年深冷技术奠基人德国的林德博士研究出第一台制氧机。10m³/h

3)、1932年苏联研制了一台100m³/h制氧机。

4)、1953年我国按照苏联仿制了一台30m³/h制氧机。

5)、1978年我国研制了一台3000m³/h制氧机。

2、溶解乙炔:

  1)、1892年德国科学家维利松发明了电石,1911年广泛用于照明。因为电石气(乙炔)与丙烷、天然气等比较,其火焰温度最高,其耗氧量最少而被广泛用于工业焊割。1896年法国化学家克劳德和赫斯发现乙炔极易溶解于丙酮中,于是,制造了乙炔气瓶,发明了乙炔安全压缩的方法,开创了溶解乙炔工业。

2)我国是解放后1979年才有11家乙炔工厂。

3、液化石油气:

1)、1892年荷兰就率先利用天然气,获得了液化甲烷。

2)、我国的液化石油气供应是从1965年开始的。广泛用于生活、汽车、电站及工业燃料。

 

三、气瓶

1、1931年日本制造出了中容积(30-47L)无缝气瓶,1952年根据美国ICC标准制造出焊接气瓶(溶解乙炔瓶)。

2、我国气瓶制造工业起步较晚,因而使用气瓶多而杂,有德国、法国、美国、意大利、日本、奥地利、苏联、南斯拉夫等国气瓶,现已超过使用期,基本淘汰报废完毕,但仍有极少个别气瓶在超期服役,存在极大的安全隐患。

3、我国1957年东北机器制造厂根据苏联标准制造第一批(40L、15Mpa)钢质无缝气瓶。1983年我国有11家制造厂能生产溶解乙炔瓶,1986年我国能生产600万只/年液化石油气瓶。

 

第二章、气体基础知识

 

一、基础知识

1、分子和原子:

  氧:O2 即:一个氧分子由两个氧原子组成。

  乙炔:C2H2一个乙炔分子由两个碳原子和两个氢原子组成。

  液化石油气:成分:丙烷、丁烷。

  丙烷:C3H由三个碳原子和八个氢原子组成。

  丁烷:C4H10 由四个碳原子和十个氢原子组成。

  丁烷又分为:正丁烷、异丁烷。

2、压强(压力):

  1)、公称工作压力:在基准温度时(一般为20℃),所盛装气体的限定充装压力。

  氧气瓶:15Mpa,

  乙炔瓶<2.5Mpa。

  液化石油气瓶没有公称工作压力,只有充装量。

  2)、水压试验压力:检验气瓶静压强度所进行的以水为介质的耐压试验压力。

  氧气瓶:22.5Mpa,

  乙炔瓶:3.5Mpa(耐压试验),

  液化石油气瓶:2.4Mpa(耐压试验)。

3、温度:

  1)、华氏度:℉,摄氏度:℃

  2)、热力学温度:K 1卡=4.184焦耳

4、质量:

  千克,Kg

  氧气瓶:45—65Kg ,包括:瓶体、瓶阀等不可拆卸的安全附件。

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

  液化石油气瓶:16.5Kg,包括:瓶体、瓶阀、等不可拆卸的安全附件。

5、体积(容积):升,L

  氧气瓶:40L

  乙炔瓶:40L

  液化石油气瓶:35.5L

 

二、物质的状态:

  1、固态:冰

  2、液态:水

  3、气态:空气

  4、氧气在瓶内为气态;乙炔、液化石油气是液态、气态共存。

 

三、气体的分类:

  1、临界温度:只要当气体的温度降到一定温度以下,才能将其等温地压缩成液体的温度。

  2、根据临界温度的不同把气体分为以下四类:

  1)、永久气体:临界温度<-10℃。氧气、氮气、氢气等。

  2)、高压液化气体:临界温度≥-10℃,≤70℃。二氧化碳、乙烷、乙烯等。

  3)、低压液化气体:临界温度≥70℃。氨、氯、液化石油气等。

  4)、溶解乙炔气体:临界温度36.5℃,压力0.13Mpa。溶解乙炔。

 

四、气体的危害:

  1、燃烧性:大部分燃烧气体的燃烧热在2.39MJ/Kg,比TNT炸药的燃烧热(0.39 MJ/ Kg)大6倍以上。尽管爆破力不能与燃烧热相比,但由此可见,一旦发生泄露,后果相当严重。另外,液化气体的沸点低,极易气化,因而突然泄压时造成的闪蒸(瞬间气化)是一般气体所没有的特殊现象。一般在20-30%,这种闪蒸现象对于可燃液化气体来说特别危险,因为迅速蒸发的气体来不及扩散而滞留在一定空间范围内与空气混合形成爆炸性气体,这就意味着具备了发生爆炸的先决条件。并且,液化气体(10.4mm/min)燃烧速度是汽油(4.8mm/min)的两倍多,可见火灾危险性比汽油大得多。

  2、毒性:一般气体都有它的毒副作用,只是看人体吸入它的量和时间,对人体的伤害程度。如:氧气,长期在富氧(≥40%)的情况下容易得一种富氧病,液化气体和溶解乙炔吸入浓度过高造成窒息死亡。因此,在气瓶的充装、储运、使用过程中,要防止气体泄露造成的人体慢性中毒和气瓶发生事故导致气体外溢所引起的急性中毒。

  3、腐蚀性:瓶装气体大多属于非腐蚀性介质,但由于瓶装气体不纯等原因,结果本来属于非腐蚀性的反而成了腐蚀性、甚至强腐蚀性,如:氧气瓶中有水就极易锈蚀等。

  4、爆炸性:物质从一种状态迅速转变成另外一种状态,并在瞬间放出大量能量,同时产生巨大声响的现象,称为爆炸。爆炸分为物理爆炸和化学爆炸。如:氧气禁油,氧气是助燃物,油是可燃物,同时,氧气又是强氧化剂,与油接触,一旦遇到高温、高压就容易发生爆炸;溶解乙炔,其本身的化学性质因其分子结构原因,化学性质很不稳定,很容易因为环境的变化(温度、压力)产生分解、聚合反应,加上其爆炸极限非常广(2.3-80.7%),因此最容易发生爆炸。液化石油气,沸点低,极易气化,因而突然泄压时造成的闪蒸(瞬间气化)是一般气体所没有的特殊现象。一般在20-30%,这种闪蒸现象对于可燃液化气体来说特别危险,因为迅速蒸发的气体来不及扩散而滞留在一定空间范围内与空气混合形成爆炸性气体。液化石油气体的爆炸极限2.2-9.5%。

 

第三章  气体的概述

 

一、永久气体:氧气、氢气、氮气、惰性气体。

1、氧气:

  1)、性状:无色、无味、无嗅的气体。

  2)、制造:空气分馏法、水电解法。

  3)、用途:冶炼、焊割焊接、潜水、缺氧的治疗。

  4)、危害与保护:

  a、氧气是人类生活的必须品,但吸入纯氧会得富氧病。

  b、液氧属于不燃液化气体,但非常助燃,泄露遇可燃物会发生燃烧和爆炸。

  c、灭火剂:雾状水、二氧化碳。

2、医用氧和工业氧的区别:

  1)、标准不同:医用氧引用国家强制标准《中国药典》2005版,而工业用氧引用国家推荐标准GB3863-1995《工业用氧》。

  2)、质量控制指标不同:医用氧检测控制指标有:纯度(≥99.5%)、水分含量、CO2、CO、酸碱度、臭氧、其他氧化物等七项控制指标,而工业用氧控制指标只有:纯度≥99.2%、水分≤100ml。

  3)、包装物不同:医用氧除工业氧具备的合格无缝钢瓶外,还要求专瓶专用,并定期进行干燥处理和消毒。

 

二、液化气体:二氧化碳、氨、氯、液化石油气等,以液化石油气为例:

  1、性状:无色液体或气体、有天然气气味。

  2、用途:民用燃气、汽车、工业原料。

  3、制取方法:从天然气中回收、炼油厂回收。

  4、危害与保护:

  1)、液体接触会造成冻伤,冷蒸汽会损伤皮肤,吸入会感到头疼、眩晕、神志不清和导致窒息。

  2)、吸入气体的受害者,应迅速脱离现场、移至新鲜空气处。如果停止呼吸,应进行人工呼吸,并请医生救治。

  3)、灭火剂:二氧化碳、干粉、雾状水。

 

三、溶解乙炔:

  1、性状:无色、无臭的可燃气体。

  2、用途:有机合成原料、焊接切割、医药、仪器分析。

  3、制取方法:电石法、甲烷裂解法、烃类裂解法。

  4、危害与保护:

  1)、纯乙炔没有毒性,但对人体有窒息性,浓度20%感到头昏、呼吸困难;40%以上会产生虚脱。

  2)、当吸入乙炔时,呈酒醉的兴奋,并引起昏睡,瞳孔发直,脉搏弱而不齐,苏醒后伤失记忆能力。   

  3)、工作场所不能穿带钉子的鞋和化纤服装。禁用纯铜配件。

  4)、灭火剂:二氧化碳、干粉、雾状水。

 

第四章、气瓶

 

一、气瓶分类:

  1、从结构上分:无缝气瓶、焊接气瓶。

  2、材质上分:钢质气瓶、铝合金气瓶、复合气瓶。

  3、充装介质分:永久气瓶、液化气瓶、乙炔气瓶。

 

二、气瓶的结构:

  1、氧气瓶:瓶帽、瓶阀、瓶口、瓶颈、瓶肩、项圈、筒体、瓶根、瓶底(瓶座)。

  2、乙炔瓶:瓶帽、瓶阀、项圈、筒体、瓶底(瓶座)、易熔合金塞、填料.

  3、液化石油气瓶:护罩、瓶耳、阀座、筒体、衬圈、瓶座。

 

三、气瓶的颜色、钢印标志:

1、颜色:

  A、氧气瓶:瓶色:淡蓝 字色:黑色字样:氧

  B、乙炔瓶:瓶色:白色字色:红色字样:乙炔不可近火

  C、液化气瓶:瓶色:银灰字色:大红字样:液化石油气

2、钢印标准:

  A、氧气瓶:P165

  B、乙炔瓶:

  C、液化气瓶:

第五章、气瓶充装

 

一、充装前检查:

  1、是否自有产权气瓶;

  2、气瓶的颜色标志;

  3、气瓶的钢印标志;

  4、气瓶瓶体及附件;

  5、充装气体的瓶阀材质、出气口接头螺纹型式;

  6、气瓶的使用年限和检验周期的有关规定;

  7、盛装氧气或者强氧化性气体的气瓶,其瓶体、瓶阀等的特殊要求;

  8、溶解乙炔气瓶的丙酮量测定;

  9、集装箱、集装格的汇流装置和瓶组。

 

二、充装过程安全检查:

  1、充装温度:最高温度≤60℃。

  2、气体流速:8m³/h

  3、充装时间。

 

三、充装后安全检查:

  1、外观;

  2、泄漏;

  3、充装量、瓶体温度;

  4、气瓶附件;

  5、警示标签。

 

第六章、气瓶检验

 

一、检验周期:

  1、氧气瓶:三年一次

  2、乙炔瓶:三年一次

  3、液化石油气瓶:

  第1-3次检验四年一次,

  第四次检验三年一次,

  钢瓶腐蚀较严重,可能影响安全的要提前进行检验。

 

二、检验流程:

查收气瓶——余气、残液处理——卸瓶阀、附件(瓶阀检验)——内外表除锈——原始登记——瓶口螺纹检查——外表面检查——内表面检查(壁厚测定、强度校核)——音响检查——重量与容积测定——水压试验——干燥——装瓶阀——气密性试验——打铳检验钢印——涂装——出具检验报告——登记发放气瓶。

 

第七章、气瓶的安全管理

 

一、登记管理:

  1、建立《气瓶档案》,实行动态管理,及时对到期气瓶进行送检和超过使用期的气瓶进行报废,并在档案予以清除。

  2、气瓶查收登记管理。

 

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