第三章 液化气体的危害特性

1第二章液化气体的性质第一节液化气体的基本性质第二节液化气体的物理性质液化气货物的密度第三节液化气体的化学性质液化气燃烧爆炸及其用惰性气体的抑制●2复习题1：已知甲烷在-150℃的液体密度为0.45g/cm3，乙烷在-50℃时的液体密度为0.45g/cm3。现将两种液体混合，混合后液体平均温度为-90℃，混合后甲烷占80%、乙烷占20%，求混合液体的密度？要求给出求解过程。（提示：可查图2-1）●34复习题2：结合图2-3说明液货舱的通空气作业过程。液货舱的初始状态在A点。●5第三章液化气体的危害特性6第三章液化气体的危害特性第一节液化气体的燃烧爆炸危险第二节液化气体对人体健康的危害第三节液化气体的低温、腐蚀和软化溶解的危害7液化气体货品的危害特性易燃易爆性（与其他可燃物质相比，燃烧爆炸的可能性和危险性更大）毒性腐蚀性化学反应性低温危害性(每一种液化气体货品可具有一个或同时具有多个危害特性）8第一节液化气体的燃烧爆炸危险一、易燃易爆性可燃下限（爆炸下限）低沸点低，容易蒸发闪点低，引燃能量小液化气体的运载温度高于其闪点温度（液体燃烧时着火的是它挥发出来的蒸气而不是液体本身，其燃烧速度取决于蒸发速度和蒸发量）9二、液化气体燃烧爆炸的形式和危害物理性爆炸和化学性爆炸液货是满舱的情况下，液体温度升高，体积膨胀，引起货舱破裂，造成物理性爆炸当货舱破裂，液化气泄露后与空气混合再被点燃，引起第二次爆炸，即化学性爆炸（物理性爆炸与化学性爆炸往往是相继发生的，中间的间隔很短，从声响上难以辨别。）10易发生燃烧爆炸的环境货物泄露或开舱时液货舱周围出现爆炸或火灾，气体温度和压力升高

液货燃烧爆炸时可能产生有毒气体，如光气、一氧化碳等11第二节液化气体对人体健康的危害刺激性腐蚀性麻醉性毒性窒性可燃性液化气货品可具有的危害特性12液化气对人体健康的主要危害包括：中毒、窒息、麻醉、冻伤、化学烧伤和燃烧爆炸一、中毒（一）毒性的概念“有毒”和“无毒”是相对的。（二）毒性的表示方法1、工作环境中有害物质的容许浓度2、短期受害允许剂量3、中毒极限值4、气味阈值5、致死剂量（LD）和致死浓度（LC）液化气对人体健康的主要危害13毒性的表示方法1、工作环境中有害物质的容许浓度（1）阈限值ThresholdLimitValue，指有毒气体、蒸汽、液雾等有毒物质在工作环境空气中允许的最大浓度，在此浓度下与之接触的大多数人的健康不会受到损害。美国的阈限值为例，有3种极限浓度。1、TLV-TWA（允许浓度），“TimeWeightedAverage”，时间加权平均浓度一天工作8小时，每周5天2、TLV-STEL（短时允许浓度），“ShortTermExposureLimit”最多连续接触15分钟，一天最多4次，每次间隔至少60分14毒性的表示方法TLV-C（危险浓度），这是最高极限浓度不注明的话，指TLV-TWATLV通常是以有毒物质在环境空气中所占的体积百分比表示，PPM。需要特别强调的是，不能用有关资料种所列出的各种货品的TLV值来比较不同物质毒性大小，也不应该把TLV值看做是安全与危险浓度的明确分界线。（2）最高容许浓度（MAC）MaximumAdmitContent，指操作人员进行长期工作不会产生病理变化的有毒物质在环境大气中的最高浓度值。15毒性的表示方法2、短期受害允许剂量指不得超过规定接触时间的毒物在环境空气中的浓度，用其在空气中所占的体积ppm浓度表示。3、中毒极限值指在这个毒性物质浓度的环境中呼吸时间超过30分钟就会导致持久的和致命的伤害。4、气味阈值指被大多数人闻到气味的最低蒸汽浓度，ppm

。5、致死剂量（LD）和致死浓度（LC）指可引起实验动物死亡的剂量或浓度，mg/kg或ppm。16（三）液化气货品引起中毒的途径经呼吸道进入人体是液化气体引起人体中毒最主要、最危险的途径经皮肤吸收进入人体可以通过表皮屏障（完整皮肤）毛囊及皮脂腺吸收，极少数还可通过汗腺导管吸收消化道吸收一般是因误服而引起17（四）液化气中毒对人体健康的影响1、肺、咽喉、眼睛或皮肤发炎。2、麻醉性。3、短期或长期甚至永久性损害人体组织或神经。（对某些液化气货品，即使浓度很低，但若长时间频繁接触，也可能产生这种后果）18（五）防止液化气货品中毒的措施1、正确穿着防护服和其他人体保护用品。2、在进入有毒蒸汽的危险处所时，必须佩戴好适当的呼吸器具。3、船上的毒性气体检查装置必须按规定配置并妥善维护，保证随时可用。19二、窒息（一）窒息的概念及症状环境空气中的含氧量降低，呼吸获得的氧气不足，人体血液不能向大脑供应充分的氧气量，这样就会发生缺氧和窒息，随后会失去知觉。缺氧时受害人会感到头痛、晕眩、思维不集中、呼吸加快加深、软弱无力等症状20（二）人体对不同程度的缺氧反应和窒息的后果正常呼吸空气含氧量为21%；人体所需的空气最小含氧量18%低于16%时所有的人都会受到伤害低于10%时，很快就会失去知觉低于5%时，马上就会不省人事（含氧量越低，能获救的缺氧时间越短。缺氧时间越长，对大脑损害越严重）21（三）液化气引起窒息的原因几乎是所以的液化气货品，不论是否有毒，当他们在空气中的浓度足够高时，都会造成窒息液化气货品蒸汽一般比空气重，不易扩散，因此，即使发生在甲板上空旷的地方，如果泄露较大，在泄露点附近也可能因蒸汽浓度过高引起缺氧和窒息22（四）防止液化气窒息伤害的措施1、正确维护保养货物系统及相关设备，防止液化气泄漏。如果发生液化气泄漏后应及时采取有效措施堵漏，并用水雾驱散货物蒸汽和加强通风。2、进入可能存在液化气泄漏的危险处所前，应提前15分钟通风，并且在工作期间保持有效通风。3、进入通风不良处所、很久未开启舱室或其他有理由怀疑可能会缺氧的封闭处所，必须经过可燃气体、毒性气体和氧气的含量检测，证明合格后方能进入。4、需要进入缺氧处所或进入液化气大规模泄漏所产生的气雾中抢险时，必须得到许可，并正确佩戴呼吸器。23三、麻醉麻醉是麻醉物质影响人的神经系统，对人的正常反应和控制能力产生抑制和干扰的作用结果 乙烯、丙稀、丁烯、丁二烯等货品只有较轻的麻醉性但没有毒性和刺激性氯乙烯单体、环氧乙烷、氧化丙稀等不仅具有强烈的麻醉性还具有毒性和刺激性24防止液化气麻醉危害的措施防止液化气货品泄露进入气体危险处所前应保持对该处所通风进入可能有货品泄露的封闭处所前，先用货物蒸汽的检测设备检测进入含有麻醉货品蒸汽处所或泄露现场时，佩戴呼吸器，并采取与防止窒息一样的安全措施25四、冻伤原因和途径：液化气货品温度很低；常温加压运输的液化气货品泄漏时，液体会马上汽化，吸收大量热量，当液体溅到人体皮肤或眼睛上时，会从人体吸收大量热量，造成冻伤。26防止液化气货品冻伤的措施1、货物作业期间，按规定穿着防护服和戴防护目镜，避免液化气喷溅到人体和眼睛造成冻伤。2、穿戴手套等防护属具，避免直接与低温货物管线设备等接触3、按正确的方法使用滑管式液位计，在拆卸货物软管或装卸硬臂时，小心避免被液相管内喷出的液货冻伤。五、化学灼伤氨、氯、二氧化硫、氧化丙烯、环氧乙烷、乙醛、乙胺、二甲基胺、异丙胺、溴甲烷等防止液化气货品化学灼伤的措施1、货物作业期间，按规定穿着合适的防护服和戴防护目镜，避免液化气喷溅到人体和眼睛造成化学灼伤。2、进入含有会引起化学灼伤的货品蒸汽的环境和处所时，必须穿防护服戴呼吸器。3、按正确的方法使用滑管式液位计，在拆卸货物软管或装卸硬臂时，小心避免被液相管内喷出的液货造成化学灼伤。4、甲板上设置的淋浴装置和冲洗装置应随时可用。30第三节液化气体的低温、腐蚀和软化溶解的危害一、低温危害（一）低温效应1、低温脆性断裂：低温会使金属材料的晶粒结构发生变化，大多数金属和合金在低温下会迅速减少韧性和延伸，材料变脆。2、结冰（结冰的危害同水合物一样，多会对液货泵，阀门等设备造成损害或堵塞。（二）防止低温危害的措施311、防止低温脆性断裂（1）选用低温下仍能保持较好韧性和强度的金属材料；（2）除常温压力式货舱（C型独立货舱）外，其他低温液货舱都应设置次屏壁，以便主屏壁破损时可以临时容纳低温液货，使其不与船体直接接触，避免灾难性的脆性断裂。可以容纳货物15天。（3）低温液货的货物围护系统装设有保温绝热材料，防止相邻的船体材料受到低温损害。（4）如果待装货物温度低于货物系统温度，应在装货前将货物系统预冷到接近待装货物的温度，防止产生过大的热应力。（5）防止液化气货物泄漏。LNG和LEG等极低温的货物，装卸总管接头周围区域，铺设耐低温的木板所有液货船舶，装卸总管接头下面设置承滴盘322、防止结冰(1)加入防冻剂甲醇、甘醇、二甘醇、乙醇、丙醇等注意防冻剂的有效温度：甲醇：-48℃，丙醇-108℃(2)使用低露点的惰性气体，对货舱空气除湿干燥，并尽量确保液化气货品无水分。33二、腐蚀性和软化溶解性的危害（一）液化气的腐蚀性大部分烷烃类液化气对常规金属材料无腐蚀作用一些不饱和烃类液化气、化学气体和化学品类液化气，对某些材料有腐蚀作用氨与铜、铝、锌及其合金不相容丁二烯与铜、铝不相容水分会增强腐蚀性和反应性硫和金属盐，腐蚀氧化反应（硫分和水在缺氧状态下会与铁质材料生成氧化铁或氧化亚铁，使铁质材料发生腐蚀）防冻剂——可能有腐蚀性甲醇与锌不相容乙醇与铝不相容34（二）液化气的软化性和溶解性软化橡胶或溶解油脂LPG软化橡胶、生橡胶、加硫橡胶等氨与氟化橡胶、聚氯乙烯、聚酯、酚醛树脂等不相容某些烃类的液化气溶于润滑油中，使润滑油稀释而使货物压缩机等货物润滑不足。确保运输系统中材料与具体货物相适应35第四节液化气的压力、翻滚、冷凝和热膨胀等危害性一、压力特性及为危害性液化气体是在封闭系统内储运的，不论是哪种形式的船，液货都处在沸腾状态。为防止空气漏入，货物系统内都是正压的。（一）高压的危害操作时必须注意系统内有无高压存在（二）压力叠加对于某些不相容的液体，它们混装后其蒸汽压力并不等于它们各自的分压之和，而是近乎是各自原来的蒸汽压力叠加。例：蒸汽压力为4bar的液氨与蒸汽压力为6bar的丙烯液相混合，混合液的蒸汽压力为10bar。在装载不相容液货的密闭容器内，充注不相容的货物蒸汽（过热状态），容器内的总压力p为：（三）液货舱负压的危害及预防在进行预防、复温、装卸货等作业时，或者由于气候变化和日夜温差等影响，都可能改变货舱内和屏蔽处所内的压力，可能出现负压出现负压可能会渗入空气会破坏液舱结构预防方法：1、接通装载相同货物的货舱气相管线；2、将装载相同液货的货舱内的液货或蒸汽进行循环；3、用液货泵将货舱内的液货进行循环；4、将货物升温。38二、液货翻滚及其危害所谓翻滚是指：由于向已经装有液化气货品的低温储槽内充注新的货品，储槽内的液体会发生分层，分层后各层液体在储槽周壁漏热的加热下，形成各自的自然对流循环，该循环使各层液体的密度不断发生变化，当相邻两层液体的密度近似相等时，两液层就会发生强烈混合，从而引起储槽内过热的液化气大量蒸发。39（一）翻滚的机理和特性1、液化天然气分层密度大的在底部，分层稳定，独立的自然对流循环。2、翻滚的机理及特性相邻液层密度近似相等时发生的液层间强烈迅速混合的现象热量热量热量40（二）典型的翻滚事故LaSpeziaSNAMLNG终端站原因：底部充注重质LNG引起分层所致LNG翻滚事故已发生过多次，绝大部分是由于冲注所引起的。翻滚发生时的蒸发率大约是正常状态时的200多倍。41（三）翻滚的预防措施翻滚是由分层引起的，因此必须采取一些措施来防止分层的产生。（1）分舱储存（2）正确充注原则：①密度相近时一般底部充注；②将轻质LNG充注到重质LNG储槽中时，宜采用底部充注；③将重质LNG充注到轻质LNG储槽中时，宜采用顶部充注。（3）采用混合喷嘴或多孔管充注使充注的新LNG与原有的LNG充分混合，避免分层。42（三）翻滚的预防措施通过测量LNG储槽内垂直方向上的温度和密度来确定是否存在分层：温差大于0.2K，密度差大于0.5kg/m3。可采用内部搅拌或输出部分液体的方法来消除分层。设计有专门的搅拌器。在静止的海面上锚泊了一段时间的液化气船，也完全有可能发生翻滚。可将舱内的液货定期用液货泵打循环以防止发生翻滚。43（四）翻滚的处理（1）提高储罐放空阀排放容量（2）提高蒸汽处理能力（3）初建储罐时，提高设计压力与运行压力之比值三、冷凝液化的特性及其危害性