1.3.2?導電性差的危害
當收發、裝卸和輸轉油品的過程中,油品與管線、泵、容器等壁面以及油流與空氣相互摩擦或撞擊均能使油品帶有靜電荷,由于油品的導電性很差,產生的靜電不易導走,極易形成積聚。當靜電積聚到一定程度時,就有可能引起靜電放電。如果靜電放電產生的電火花能量達到或大于油品蒸氣的最小點火能量時,就會立即引起燃燒和爆炸。汽油的最低點火能量雖為0.1~0.2mJ,而油料在裝卸、灌裝、泵送等作業過程中,由于流動、噴射、過濾、沖擊等緣故所產生的靜電電場強度和油面電位,往往能高達20~30KV。
油品集聚靜電荷量的多少與下列因素有關。
(1)油品帶電與輸油管內壁粗糙程 度成正比。即油管內壁愈粗糙,油品帶電愈多。
(2)空氣的相對濕度(大氣中所含水蒸氣量)愈大,產生靜電荷愈少。
(3)油品在管內流動速度愈快,流動時間愈長,產生的靜電荷就愈多。
(4)油品溫度愈高,產生靜電荷愈多,但是柴油的特性相反,溫度愈低,產生的靜電愈多。
(5)油品中含有雜質,或油與水混合泵送,或不同的油品相混合時,靜電荷顯著增加。
(6)油品所通過的過濾器愈密,產生的靜電荷愈多。
(7)油品所流經的閥門、彎頭等愈多,產生的靜電荷愈多。
(8)用絕緣材料制成的容器和油管(如帆布管、塑料桶等)比用導電的金屬制成的容器、油管產生的靜電荷多。
(9)導電率低的油品比導電率高的油品產生靜電荷多。
1.4?油品的毒性
1.4.1油品的毒性
毒物是指某些進入人體內以后,積累達到一定的量和人體組織發生化學的或物理化學的變化,破壞人體的正常性功能,以致某些器官和組織發生暫時性或永久性的病理狀態,甚至危及生命的物質。毒物的含義是相對的,物質只有在特殊條件下作用于人體才有具有毒性。如食鹽附著在鼻粘膜上,往往引起鼻粘膜潰瘍,甚至鼻中膈穿孔;有些治療藥物,用時超過極限量時,也可使人體中毒。毒物中毒的發生,通常與毒物本身的性質、侵入體內的途徑、數量、接觸時間及毒物和人體相互作用的各種因素有關。因此,在分析毒物毒性的影響時,需要考慮到各種相關的條件。
在生產過程中所使用或產生的毒物稱為工業毒物。工業毒物有溶解度、揮發度和分散度等理化特性。這些理化特性與毒物的吸收及其毒性有關。毒物在液體中的溶解度合愈大,則愈易被吸收,其毒性也就愈大;毒物的揮發性和分散度愈大,其中毒的危險性就愈大。在實際生產中,毒物常以液體、氣體、蒸氣、煙霧或粉塵的形式污染環境,從而對人體產生毒害。
1.4.2?毒物的分類
毒物的分類方法較多,按照毒物的半致死量的大小,由高到低,可將毒物分成五級,即劇毒、高毒、中等毒、低毒、微毒。詳見表1-4-1所列
表1-4-1?工業毒物分類
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分類依據 | 分類 | 物例 | 分類依據 | 分類 | 物例 |
致毒作用 | 刺激性 窒息性 麻醉性 腐蝕性 致敏性 | 汽油 油蒸氣 汽油、重油蒸氣 潤滑油 潤滑油 | 毒物毒性 等級 | 劇毒 高毒 中等毒 低毒 微毒 | 四乙基鉛 含鉛汽油H2S 油氣 潤滑油 一般油品 |
1.4.3?油品的毒性
石油產品及其蒸氣都具有毒性,一般屬于刺激性、麻醉型或腐蝕型的低毒或中等毒性的物質。特殊情況下,具有較高毒性,石油產品為改善性能,常在油品中添加一些含有毒性的物質,雖然含量蘆葦小,但毒性較大。如汽油中添加四乙基鉛、溴乙烷、二氯乙烷。油庫作業中,人體防護不可能全封閉,不可避免地接觸到油品,吸入油蒸氣,會引起急慢性中毒及職業病。
四乙基鉛能溶解于脂肪及類脂體內,其毒性作用主要是使人體含類脂體最豐富的中樞神經系統的機能產生障礙。另外,還能引起溶血,使紅血球和白血球減少,引起貧血。四乙基鉛中毒后的癥狀,隨人體內含鉛量、每次吸鉛數量、排鉛能力和人體健康水平的不同而有所差異。
汽油為麻醉性毒物,急性吸入后,有毛發沉在舌頭上的感覺,大部分可從上呼吸道排出,小部分在肝臟被氧化,與葡萄醛酸結合可經腎臟排出。其主要作用是使中樞神經系統機能率亂。低濃度可引起條件反射改變,高濃度可造成呼吸中樞麻庳。汽油對脂肪代謝有特殊影響,可引起神經細胞內脂質失去平衡,血中脂肪含量出現波動,膽固醇和磷脂發生改變。
含硫油品的毒性主要是硫化氫使人中毒,其表現往往是全身性的。硫化氫與人體內部某些酶發生作用,影響細胞進化過程,造成缺氧,產生內窒息。人的中樞神經對缺氧十分敏感。硫化氫對人還有局部刺激作用,接觸到濕潤的粘膜之后,分解成硫化鈉。
1.5?油品的易沸性和膨脹性
1.5.1?油品的易沸騰突溢性
儲存重油品的油船著火后,有時會引起油品的沸騰突溢,燃燒的油品大理外溢,甚至從罐中猛烈地噴出,形成巨大的火柱,可高達70~80m,火柱順風向噴射距離可達120m左右,這種現象通常稱為“突溢”。燃燒油罐一旦發生突溢,不僅造成撲救人員的傷亡,而且由于火場上輻射熱大量增加,容易直接蔓延燃燒鄰近的油罐,擴大災情。
重質油品著火所以會發生沸騰突溢現象,這是因為:
(1)輻射熱的作用。油罐發生火災時,輻射熱在向周圍擴散的同時,也在加熱液面,并隨著加熱時間的增長,被加熱液層也愈來愈厚,當溫度不斷升高,油品被加熱到沸點時,燃燒著的油品就沸騰突溢噴射出油罐外。
(2)熱波作用。石油產品是多種碳氫化合物的混合物,在油品燃燒時,首先是處在表面的輕餾分被燒掉,而留下的是重質餾分則逐步下沉,并把熱量帶到下面,從而使油品逐層地往深加熱,這種現象稱為熱波。熱油與冷油的分界面稱為熱波面,在熱波面處油溫可達到149~316 ,輻射和熱波往往是同時作用的,因而能使油品很快達到它的沸點溫度,而發生沸騰和外溢。
(3)水蒸氣的作用。如果油品不純,油中含水或油層中包裹著游離狀態的水分,當熱波面與油中懸浮水滴相遇或達到 水墊層高度時,水被加熱汽化,形成氣泡。水滴蒸發成水蒸氣后體積膨脹1700倍,以很大的氣壓急劇地沖向液面,把著火的油品帶上高空,形成巨大的火柱。
由此可見,決不能因重質油的閃點高,著火燃燒危險性較小,而放松對防火的警惕性。
并非所有的油品都會產生沸騰突溢,只有在下列條件同時存在,才會發生。
1油品具有熱波的性質。通常僅在具有寬沸點范圍的油品,如原油、重質油等,存在明顯的熱波。而汽油由于它的沸點范圍較窄,各組分間的密度相差不大,只能在距液面約6~9cm處存在一個固定熱波面,即熱波界面的推移速度與燃燒速度相等,故不會產生沸騰突溢。
2油品中含有乳化或懸浮狀的水,或在油層下有水墊層。
3油品有足夠的粘度,能在蒸汽氣泡周圍形成油品薄膜。
油罐著火后,突溢的時間取決于罐中儲存油品的數量、含水量以及著火時間的長短。也可以根據罐中油位的高度、水墊層高度以及熱波傳播速度和燃燒直線速度進行估算,以便采取有效的防護措施,一般油罐出現劇烈振蕩并發生強烈嘶啞聲音時,即是突溢的預兆?;饒鲋笓]者掌握特征,就能果斷地搶先一步做出正確的決定。
1.5.2?油品的熱膨脹性
石油產品的體積是隨著溫度的增高面呈膨脹的,如汽油通常每增加37.8 ,其體積膨脹6%,體積膨脹的同時,蒸氣壓增高。所以儲存汽油的密封油桶如果靠近高溫或日光曝曬,受熱膨脹,桶內壓力增加,會造成容器的膨脹,另一方面,當容器內加入熱油冷卻時,又會造成漏油現象。在火災現場附近和油桶受到火焰輻射的高熱,如不及時冷卻,可能因膨脹爆裂增大火勢,擴大災害范圍。
1.6?油品的熱值和熱波速率、密度和蒸氣壓
1.6.1?油品的熱值
熱值是指單位質量或單位體積的可燃物質在完全燃燒時所釋放出的熱量。
可燃物質在燃燒時產生的熱值大小、火焰高低、燃燒速度快慢、爆炸時所能達到的最高溫度和最大壓力等都與該可燃物的熱值有關。熱值越高,燃燒時產生的熱量越大,燃燒溫度越高,燃燒速度也越快,其所能達到的最高溫度和最高壓力也就越大。
熱值是通過氧彈法測定的。其方法是將一定量的可燃物放在充有壓縮氧氣的密閉氧彈中燃燒,燃燒中產生的熱量經彈壁傳至量熱計中的水,使水溫升高,根據水的重量、比熱及其溫度升高程度,計算出單位燃料完全燃燒時所釋放出的熱量。油品燃燒的熱值見表1-6-1所示。由表中數值可知,輕質油品的熱值都比重質油品的大,所以一旦發生燃燒,其產生的熱量也很大,比重質油品更具有危險性。
表1-6-1?常用油品的熱值
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油名 | 最大燃燒值(kJ/kg) | 油名 | 最大燃燒值(kJ/kg) |
原油 | 41.036×103~46.055×103 | 煤油 | ~46.055×103 |
重油 | 39.356×103~41.036×103 | 汽油 | 42.543×103~47.102×103 |
重柴油 | ~41.868×103 | 焦油 | 29.307×103~37.681×103 |
輕柴油 | ~41.868×103 | 瀝青 | ~37.681×103 |
1.6.2?熱波速率
所謂油品的熱波速率是指油品燃燒時在單位時間內油層中高溫區形成的深度稱為熱波速率。原油和重油燃燒時,因火焰輻射熱作用,使液面以下的油品被加熱而形成高溫區,通過介質對流,逐漸對下層冷油加熱,其熱量向油層深度方向傳遞的特性稱為熱波特性。
原油和重油燃燒時,由于熱輻射作用,加速了燃燒液面的油品輕餾分蒸發,隨著輕餾分的不斷汽化,油品的燃燒速度越來越慢,蒸發汽化吸收的熱量減少,使燃燒產生的熱能大部分消耗于加熱液體,隨著熱量的積聚,加快液體深度方向的熱量傳遞,同時隨著輕餾分的減少,重餾分含量比例增高,油品粘度增大,促使油品上下對流進一步加速熱量的傳遞,這種熱波特性是造成非均質油品儲罐發生沸溢事故的內在原因。
影響熱波速率的主要因素是油品的含水量、雷德蒸氣壓、油罐直徑和油品液位高度。當油品含水量小于4%時,含水量越大,熱波速率越大;當油品含水量大于4%時,就可能不發生燃燒或形成不穩定燃燒。重油和原油的熱波速率見表1-6-2。
表1-6-2?油品和原油的熱波速率
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油 品 名 稱 | 熱波速率(cm/h) | 燃盡速率(cm/h) |
輕質原油 | 含水0.3%以下 | 37~40 | 10~46 |
含水0.3%以下 | 43~127 | 10~46 |
重質原油和燃料油 | 含水0.3%以下 | 43~127 | 7.5~13 |
含水0.3%以下 | 7.5~75 | 7.5~13 |
撥頂原油 | 25~35 | 15~25 |
煤油 | 0 | 12.5~20 |
汽油 | 0 | 15~30 |
1.6.3?油品的密度
單位體積物質的質量稱為該物質的密度。油品的密度小于水,它受油品組分、環境溫度的影響比較大。典型油品的密度范圍如表1-6-3所示。
表1-6-3?幾種油品的密度范圍
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油 品 | 密度 20(g/cm) | 油 品 | 密度 20(g/cm) |
車用汽油 | 0.710~0.730 | 輕柴油 | 0.800~0.830 |
航空汽油 | 0.730~0.845 | 內燃機油 | 0.880~0.900 |
燈用煤油 | 0.820~0.840 | 汽輪機油 | 0.870~0.890 |
蒸氣密度一般以相對密度表示,是指氣體或液體的蒸氣質量相對于某種其他氣體的質量,可用等體積的兩種氣體質量之比,或一種氣體的密度與另一種氣體的密度在相同壓力和溫度下的比值表示。一般以空氣作為參照氣體。如干燥空氣的密度為1.29kg/m3,油品蒸氣的密度一般是空氣的1.1~5.9倍,所以,油蒸氣同空氣混合后,混合所體有集中于接近地面處或較低地勢的趨勢,高刻度的易燃蒸氣往往會構成嚴重的火災危險,影響作業場所的環境衛生。由于油氣密度比空氣大,所以油品發生燃燒時,用于滅火 的氣體密度要大于油氣密度,否則,覆蓋在火焰止,遮住或沖釋可燃氣體的作用就小。
1.6.4?油品的蒸氣壓
蒸發是液體最常見的氣化現象。氣化方式有兩種,一種是發生在液體表面,可以在任意溫度下產生;這種汽化就是所謂的蒸發,如油罐中汽油轉化為罐內氣體空間的油氣。另一種汽化是只能在液體達到一定沸點溫度時才會產生,這種汽化稱沸騰。沸騰是比蒸發激烈得多的汽化現象。
蒸發的實質是液體分子克服表面層中其他分子的引力逸出液面成為氣態分子。而氣態分子有可能受到液體表面層分子的吸引,重新回到液體表面,在氣液分界面上,這兩種現象是同時存在的。當液體表面逸出的分子數于回到液面的分子數時,液體表現為蒸發;反之,則表現為凝結。蒸發和凝結過程是可逆的,最后將因蒸發和凝結速度相等而達到動態平衡的蒸氣,蒸氣壓力稱為在某溫度下的飽和蒸氣壓。
不同性質的液體,在同一溫度下的飽和蒸氣壓大,就易揮發,也就是在其他外界條件相同的情況下其蒸發速度快。同一液體,液體自由面越大,溫度越高,蒸發就越快;液面上蒸氣濃度和壓強越高,則蒸發就越慢。
蒸氣壓的測定是在雷德式飽和蒸氣壓測定器中進行的。在密閉容器內,被測液體的體積與空氣體積的比是1:4,容器內的溫度準確地保持在37.8 ,這時確定的蒸氣最大壓力稱為雷德飽和蒸氣壓。