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中图分类号:X937 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)21-0297-01
氨是一种具有强烈刺激性臭味的无色气体。常用作制冷剂及医药中间体等有机合成的常用原料,也是制硝酸、铵盐和纯碱等化工产品的基本原料。
近年来因液氨泄漏引发人员中毒、死亡甚至爆炸事故屡屡发生。在此,笔者根据多年的安全评价、结合所在企业(或服务企业)经历过的几次事故经验对氨的主要危险性进行讨论并提出相应的应急处置建议。
一、氨的危险性
氨具有中毒、窒息及冷灼烫、火灾、爆炸的危险性,其主要危险因素是中毒、窒息。
1)中毒、窒息
氨属高毒物品。对皮肤、黏膜和眼睛有腐蚀性。
空气中氨含量大于等于20×10-6(即20ppm)时即有明显的刺鼻气味,100ppm时几分钟后刺激眼鼻。700ppm时会产生严重刺激眼鼻。超过1700ppm可引起严重咳嗽、支气管痉挛、肺水肿和窒息。
高浓度氨可造成组织溶解坏死,可引起反射性呼吸停止。
事故案例:
(1)2002年7月8日2时09分,山东聊城市莘县化肥有限责任公司发生液氨泄漏事故。这起事故共泄漏液氨约20.1吨,造成死亡13人,重度中毒24人。
(2)2002年12月17日0点50分,浙江某企业合成氨的液氨贮罐进口阀门爆裂,液氨大量泄漏,到5点控制住液氨的大量泄漏。事故造成合成操作工和碳铵包装工2人窒息死亡,而贮槽围场外两户人家有2位老人未及时脱离毒区而窒息死亡。另外,有12人受伤送医院抢救。
(3)2013年8月31日10时50分左右,位于上海市丰翔路1258号的上海翁牌冷藏实业有限公司发生液氨泄漏事故,造成15死25伤。事故直接原因系公司生产厂房内液氨管路系统管帽脱落引起液氨泄漏。
(4)2003年某月某日16:40,浙江某合成氨企业液氨储罐液位计法兰处发生破裂,造成大量液氨泄漏。发生泄漏后当班岗位人员同一时间通知相邻岗位人员及时撤离,同时,开启液氨储罐周围室外消火栓及高射水炮对泄漏点及氨用大量水喷淋吸收。3小时后成功关闭储罐液位计根部阀,未造成人员中毒、伤亡。
2)冷灼烫
氨分子间存在氢键,易被液化。在20℃下891kPa即可液化,并放出大量的热。同样,液态氨沸点为-33.5℃,室温下极易气化挥发,气化时瞬间吸收周围大量的热量,能使其周围物质的温度急剧降低。人体若被大量液氨喷溅,可致冷灼烫。
事故案例:某年某月某日,浙江某企业合成氨合成岗位检修人员在拆卸液氨输送管路系统时被残留液氨喷溅,其中1名经验丰富老员工于第一时间脱除被沾染衣物,并用大量的水冲洗,未造成任何伤害;而另1名年轻员工因未在第一时间脱除衣物,造成下身严重灼伤。
3)爆炸性
氨与空气混合能形成爆炸性混合物。遇明火、电气火花等引火源能引起爆炸。液氨储存于密闭的压力容器或气瓶中,若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。
氨的爆炸下限较高(达15.7%),爆炸极限范围(爆炸上限-爆炸下限,即27.4%-15.7%)较窄,故,其爆炸危险度(爆炸极限范围/爆炸下限)相对较低。
《冷库设计规范》(GB50072-2010)中对于电气防爆的要求,仅在第9.0.2第3条(氨制冷机房应设置事故排风装置,事故排风量应按183m3/(m2.h)进行计算确定,且最小排风量不应小于34000 m3/h。氨制冷机房的事故排风机必须选用防爆型,排风口应位于侧墙高处或屋顶)对事故风机有防爆要求。除此之外,对变电所、配电室及控制室和操作人员值班室等集中用电场所有“隔开,设固定密闭观察窗;采用防火墙;应采用不燃材料严密堵塞;相连的门应为乙级防火门”等相应要求(第4.6.1)。但对氨压缩机电机是否要求防爆未提出明确强制要求。
这也从另一层面反映氨的爆炸危险性的要求相对不高。氨使用、储存场所只需能保证氨泄漏能不在爆炸极限范围之外(《冷库设计规范》第7.2.1、第7.2.2、第7.2.5与前述第9.0.2第3条的设置,是为了保证发生氨泄漏时,能确保自动启动事故通风装置且通风量必须能满足要求),对电气防爆无明确要求。
事故案例:
(1)2013年6月3日6时10分许,位于吉林省长春市德惠市的吉林宝源丰禽业有限公司主厂房发生特别重大火灾爆炸事故,共造成121人死亡、76人受伤。
事故直接原因:公司主厂房一车间女更衣室西面和毗连的二车间配电室的上部电气线路短路,引燃周围可燃物。当火势蔓延到氨设备和氨管道区域,燃烧产生的高温导致氨设备和氨管道发生物理爆炸,大量氨气泄漏,介入了燃烧。
(2)1993年某月某日,浙江省某合成氨企业合成岗位氨压缩机发生泄漏,大量氨气泄漏。操作人员在操作室(设于合成岗位现场防爆区)进行紧急停止操作时发生爆炸。所幸未造成人员伤亡。
事故直接原因:氨泄漏与空气形成爆炸性混合气体,遇引火源(现场不防爆电气)引发爆炸。
4)可燃性
氨在空气中(无催化剂)不能燃烧,在纯O2中可以燃烧生成氮气和水;在催化剂(铂金属)作用下可被空气氧化为氮氧化物(氨的催化氧化是工业制硝酸的主要反应。其在常压条件下,氧化温度约为650℃~850℃;在加压条件下,氧化温度约为850℃~900℃)。
故,氨虽具有燃烧的危险,但只在烈火的情况下在有限的区域内才顯示出来。如有油脂或其他可燃物存在,能增强燃烧危险。
氨与氟、氯等强氧化剂接触会发生剧烈的化学反应。如在常温下,氨在水溶液中能被强氧化剂(氯气)氧化为氮气。
综上所述,氨存在中毒、窒息、冷灼烫、火灾、爆炸危险,但其主要危险因素为中毒、窒息及冷灼烫,其次要危险为火灾、爆炸。其燃烧性属可燃。故,液氨泄漏易引发的主要危险事故为中毒、窒息及冷灼烫。
二、应急处置
氨除了具有上述危险特性外,还有个极易溶于水的显著特性。在常温常压下,1体积的水可溶解700体积的氨。
氨水偏碱性,氨或氨水与酸作用可得相应铵盐。
1)少量泄漏
尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。若有人员中毒,则迅速将人员撤离至污染区上风向。现场人员若有被液氨沾染,应立即脱去被污染的衣着,并用大量的水进行彻底冲洗。
进入污染区人员必须佩戴正压式空气呼吸器,穿防毒服。
从外围远距离切断电源。
2)大量泄漏
应在第一时间采用大量水(包括室内外消火栓、消防水炮、事故喷淋水等一切可用水源)对泄漏的氨进行喷淋吸收。若有可能采用含盐酸的雾状水进行中和、稀释、溶解。将大量的事故水引至事故水池收集。如有可能,将残余气或漏出气用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内。
对使用氨作制冷剂的冷库制冷系统,建议装设紧急泄氨器,在发生火灾等紧急情况下(可能高温致氨贮器及管路系统发生容器爆炸),可将氨溶于水,排至经当地环境保护主管部门批准的消纳贮缸或水池中。
氨制冷工贸企业包装间、分割间、产品整理间等人员较多房间的空调系统严禁采用氨直接蒸发制冷系统。
综述:
氨主要具有中毒、窒息危险性,液氨大量储存场所预防人员发生中毒事故的关键安全设施是设置水吸收装置(为提高本质安全,建议事故喷淋吸收装置与有毒气体检测报警装置联锁),防止有毒气体扩散。
氨的燃烧、爆炸危险性相对较低。只要按规范要求设置相应级别的防爆电气、严格现场火源、严格氨储存器压力容器等特种设备管理,氨储存场所发生火灾、爆炸的可能性较低。
氨是一种具有强烈刺激性臭味的无色气体。常用作制冷剂及医药中间体等有机合成的常用原料,也是制硝酸、铵盐和纯碱等化工产品的基本原料。
近年来因液氨泄漏引发人员中毒、死亡甚至爆炸事故屡屡发生。在此,笔者根据多年的安全评价、结合所在企业(或服务企业)经历过的几次事故经验对氨的主要危险性进行讨论并提出相应的应急处置建议。
一、氨的危险性
氨具有中毒、窒息及冷灼烫、火灾、爆炸的危险性,其主要危险因素是中毒、窒息。
1)中毒、窒息
氨属高毒物品。对皮肤、黏膜和眼睛有腐蚀性。
空气中氨含量大于等于20×10-6(即20ppm)时即有明显的刺鼻气味,100ppm时几分钟后刺激眼鼻。700ppm时会产生严重刺激眼鼻。超过1700ppm可引起严重咳嗽、支气管痉挛、肺水肿和窒息。
高浓度氨可造成组织溶解坏死,可引起反射性呼吸停止。
事故案例:
(1)2002年7月8日2时09分,山东聊城市莘县化肥有限责任公司发生液氨泄漏事故。这起事故共泄漏液氨约20.1吨,造成死亡13人,重度中毒24人。
(2)2002年12月17日0点50分,浙江某企业合成氨的液氨贮罐进口阀门爆裂,液氨大量泄漏,到5点控制住液氨的大量泄漏。事故造成合成操作工和碳铵包装工2人窒息死亡,而贮槽围场外两户人家有2位老人未及时脱离毒区而窒息死亡。另外,有12人受伤送医院抢救。
(3)2013年8月31日10时50分左右,位于上海市丰翔路1258号的上海翁牌冷藏实业有限公司发生液氨泄漏事故,造成15死25伤。事故直接原因系公司生产厂房内液氨管路系统管帽脱落引起液氨泄漏。
(4)2003年某月某日16:40,浙江某合成氨企业液氨储罐液位计法兰处发生破裂,造成大量液氨泄漏。发生泄漏后当班岗位人员同一时间通知相邻岗位人员及时撤离,同时,开启液氨储罐周围室外消火栓及高射水炮对泄漏点及氨用大量水喷淋吸收。3小时后成功关闭储罐液位计根部阀,未造成人员中毒、伤亡。
2)冷灼烫
氨分子间存在氢键,易被液化。在20℃下891kPa即可液化,并放出大量的热。同样,液态氨沸点为-33.5℃,室温下极易气化挥发,气化时瞬间吸收周围大量的热量,能使其周围物质的温度急剧降低。人体若被大量液氨喷溅,可致冷灼烫。
事故案例:某年某月某日,浙江某企业合成氨合成岗位检修人员在拆卸液氨输送管路系统时被残留液氨喷溅,其中1名经验丰富老员工于第一时间脱除被沾染衣物,并用大量的水冲洗,未造成任何伤害;而另1名年轻员工因未在第一时间脱除衣物,造成下身严重灼伤。
3)爆炸性
氨与空气混合能形成爆炸性混合物。遇明火、电气火花等引火源能引起爆炸。液氨储存于密闭的压力容器或气瓶中,若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。
氨的爆炸下限较高(达15.7%),爆炸极限范围(爆炸上限-爆炸下限,即27.4%-15.7%)较窄,故,其爆炸危险度(爆炸极限范围/爆炸下限)相对较低。
《冷库设计规范》(GB50072-2010)中对于电气防爆的要求,仅在第9.0.2第3条(氨制冷机房应设置事故排风装置,事故排风量应按183m3/(m2.h)进行计算确定,且最小排风量不应小于34000 m3/h。氨制冷机房的事故排风机必须选用防爆型,排风口应位于侧墙高处或屋顶)对事故风机有防爆要求。除此之外,对变电所、配电室及控制室和操作人员值班室等集中用电场所有“隔开,设固定密闭观察窗;采用防火墙;应采用不燃材料严密堵塞;相连的门应为乙级防火门”等相应要求(第4.6.1)。但对氨压缩机电机是否要求防爆未提出明确强制要求。
这也从另一层面反映氨的爆炸危险性的要求相对不高。氨使用、储存场所只需能保证氨泄漏能不在爆炸极限范围之外(《冷库设计规范》第7.2.1、第7.2.2、第7.2.5与前述第9.0.2第3条的设置,是为了保证发生氨泄漏时,能确保自动启动事故通风装置且通风量必须能满足要求),对电气防爆无明确要求。
事故案例:
(1)2013年6月3日6时10分许,位于吉林省长春市德惠市的吉林宝源丰禽业有限公司主厂房发生特别重大火灾爆炸事故,共造成121人死亡、76人受伤。
事故直接原因:公司主厂房一车间女更衣室西面和毗连的二车间配电室的上部电气线路短路,引燃周围可燃物。当火势蔓延到氨设备和氨管道区域,燃烧产生的高温导致氨设备和氨管道发生物理爆炸,大量氨气泄漏,介入了燃烧。
(2)1993年某月某日,浙江省某合成氨企业合成岗位氨压缩机发生泄漏,大量氨气泄漏。操作人员在操作室(设于合成岗位现场防爆区)进行紧急停止操作时发生爆炸。所幸未造成人员伤亡。
事故直接原因:氨泄漏与空气形成爆炸性混合气体,遇引火源(现场不防爆电气)引发爆炸。
4)可燃性
氨在空气中(无催化剂)不能燃烧,在纯O2中可以燃烧生成氮气和水;在催化剂(铂金属)作用下可被空气氧化为氮氧化物(氨的催化氧化是工业制硝酸的主要反应。其在常压条件下,氧化温度约为650℃~850℃;在加压条件下,氧化温度约为850℃~900℃)。
故,氨虽具有燃烧的危险,但只在烈火的情况下在有限的区域内才顯示出来。如有油脂或其他可燃物存在,能增强燃烧危险。
氨与氟、氯等强氧化剂接触会发生剧烈的化学反应。如在常温下,氨在水溶液中能被强氧化剂(氯气)氧化为氮气。
综上所述,氨存在中毒、窒息、冷灼烫、火灾、爆炸危险,但其主要危险因素为中毒、窒息及冷灼烫,其次要危险为火灾、爆炸。其燃烧性属可燃。故,液氨泄漏易引发的主要危险事故为中毒、窒息及冷灼烫。
二、应急处置
氨除了具有上述危险特性外,还有个极易溶于水的显著特性。在常温常压下,1体积的水可溶解700体积的氨。
氨水偏碱性,氨或氨水与酸作用可得相应铵盐。
1)少量泄漏
尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。若有人员中毒,则迅速将人员撤离至污染区上风向。现场人员若有被液氨沾染,应立即脱去被污染的衣着,并用大量的水进行彻底冲洗。
进入污染区人员必须佩戴正压式空气呼吸器,穿防毒服。
从外围远距离切断电源。
2)大量泄漏
应在第一时间采用大量水(包括室内外消火栓、消防水炮、事故喷淋水等一切可用水源)对泄漏的氨进行喷淋吸收。若有可能采用含盐酸的雾状水进行中和、稀释、溶解。将大量的事故水引至事故水池收集。如有可能,将残余气或漏出气用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内。
对使用氨作制冷剂的冷库制冷系统,建议装设紧急泄氨器,在发生火灾等紧急情况下(可能高温致氨贮器及管路系统发生容器爆炸),可将氨溶于水,排至经当地环境保护主管部门批准的消纳贮缸或水池中。
氨制冷工贸企业包装间、分割间、产品整理间等人员较多房间的空调系统严禁采用氨直接蒸发制冷系统。
综述:
氨主要具有中毒、窒息危险性,液氨大量储存场所预防人员发生中毒事故的关键安全设施是设置水吸收装置(为提高本质安全,建议事故喷淋吸收装置与有毒气体检测报警装置联锁),防止有毒气体扩散。
氨的燃烧、爆炸危险性相对较低。只要按规范要求设置相应级别的防爆电气、严格现场火源、严格氨储存器压力容器等特种设备管理,氨储存场所发生火灾、爆炸的可能性较低。