化学实验室安全-燃烧与爆炸

GCCP燃烧与爆炸的基本原理与分析及防火防爆技术第三章GCCP危险化学品分类2氧化剂3压缩气体液化气体4自燃物品5遇水燃烧物品6易燃液体7易燃固体8毒性物品9放射性物品1.10腐蚀物品1爆炸品十类危险化学品GCCP燃烧与爆炸的基本原理与分析及防火防爆技术1.燃烧与火灾2.爆炸3.防爆、防火与灭火4.火场疏散与逃生GCCP燃烧：是可燃性物质与氧气（空气）或氧化剂发生强烈氧化反应而发光发热的现象燃烧可燃物‘有机物、木材、纸张、衣物’能与氧化剂发生化学反应的物质燃烧的三个必要条件：1.燃烧与火灾GCCP1.1燃烧的类型燃烧类型I.自燃可燃物受热升温不需明火作用即能自行燃烧III.着火可燃物与着火源接触而发生燃烧，且移去火源仍能维持燃烧燃烧时间5sII.闪燃挥发性可燃液体挥发出蒸气积聚在液面上方，与空气混合后，被火花/明火点燃燃烧时间5s（爆炸）GCCP燃烧类型I：自燃自燃：不需明火可燃物受热升温作用即自行燃烧的现象。自燃点：引起物质自燃的最低温度自燃原因：物质受到外部加热或自身（发生化学变化）产生热量，而升温达到着火点进行燃烧自燃自燃点降低外界条件：氧气浓度高、有活性催化剂、受热时间长、气体析出量大自身条件：物质组成中氧含量高、颗粒度小分子量大，密度大自燃类型受热自燃：可燃物受外部加热，温度升至自燃点本身自燃：可燃物由于自身的化学、物理或生物作用产生热量，而是温度升高到自燃点GCCP本身自燃无需外接热源，在常温甚至低温下即能自燃，引发火灾的危害性更大•可燃物由于自身的化学、或生物作用产生热量，使温度升高到自燃点而燃烧。•在着火之前物质进行缓慢的化学作用，着火时进行剧烈的氧化反应•物质自身发热原因：分解热、吸附热、水解热、聚合热、发酵热（化学能的释放）燃烧类型I：自燃—本身自燃GCCP燃烧类型I：自燃—自燃物自燃物：无需明火作用，由于自身化学反应或受外界温度、湿度影响，受热升温达到着火点而自行燃烧的物质。(1)一级自燃物质：此类物质与空气接触极易氧化、反应速度快，同时，它们的自燃点低，易于自燃，其火灾危险性大。例如黄磷。•白磷、黄磷：蜡状的半透明固体，非常容易氧化，自燃点~34℃•硝化纤维及其制品：自燃点，120～160℃。燃烧速度极快，并产生有毒和刺激性气体。RONO2光照分解NO空气氧化NO2水分/潮气HNO3+HNO2进一步促进硝化纤维分解释放大量热能120oC，引发自燃GCCP(2)二级自燃物质：分子中含有较多的不饱和双键(—C＝C—)，与空气接触缓慢氧化，放出热量，如果自燃点较低、通风不良、积热不散也能引起自燃。例如油布等含有油脂的物品。•酮油的主要成分是桐油酸甘油酯，其分子含有三个双键，化学性质很不稳定。经制成油纸、油布、油绸等物质之后，桐油和空气中氧接触的表面积大大增加，在空气中缓慢氧化累积热量。•运输储存：常用分格的透笼箱作包装箱，释放出的热量不断散逸，避免热量的聚积。COOCH2HCH2COHOHGCCP燃烧类型II：闪燃闪燃：挥发性可燃液体挥发出的蒸气积聚在液面上方，与空气混合后，被火花或明火点燃而一闪即灭的现象（燃烧时间5s，燃气耗尽）。可能引发“燃爆”（爆炸）闪点（flashpoint）：可燃性液体或固体（升华）挥发出的蒸气与空气组成可燃混合物在明火作用下被闪燃时的最低温度。闪点温度比着火点（燃点）温度低闪点越低，火灾或爆炸的危险性越大可燃液体混合的闪点不具加和性：高闪点的液体中极少混入少量低闪点液体会大大降低混合物的闪点，增加火灾或爆炸的危险（不同型号油品不能混合使用）GCCP挥发性可燃液体火灾危险性分类类别闪点（oC）物质名称甲28乙醚-45石油醚-20丙酮-20乙醇-18苯-11甲苯4汽油-70~-50乙28~60煤油丙A60~120重柴油丙B120润滑油含低闪点物质的液体不可放入普通冰箱中储存（灯泡开关触点会产生电火花），必须使用防爆冰箱GCCP燃烧类型III：着火着火：可燃物与火源接触而发生燃烧，且火源移去后仍能维持燃烧5s以上的现象。着火点（燃点）：可燃性物发生着火的最低温度。物质的燃点低于该物质的自燃点在相同的火源条件下，燃点低的物质首先着火燃点越低的物质，火灾的危害性越大可燃挥发性液体的燃点与闪点不同：•燃点高于闪点•移去火源，燃烧可继续，闪燃即熄灭GCCP1.2燃烧形式燃烧形式气体燃烧气体混合燃烧：与空气预先混合，然后进行的燃烧，常形成爆炸（氢气爆炸）气体扩散燃烧：气体从管中喷出，与空气相互扩散，一边混合一边燃烧（家用燃气燃烧）液体燃烧液体的蒸发燃烧：液体本身没有燃烧，而是液体挥发出的蒸气进行燃烧（酒精燃烧）固体燃烧固体的分解燃烧：固体由于受热分解而产生可燃性气体，再进行燃烧（木材、优质的燃烧）固体表面燃烧：固体分解燃烧到后期，分解不出可燃性气体，只剩下无定性炭在表面燃烧（无可见火焰）（焦炭燃烧）GCCP1.3燃烧理论燃烧理论一种释放放热化学反应活化理论过氧化理论连锁反应理论燃烧理论一种释放热量的化学反应（氧化反应）GCCP活化理论：可燃物接触明火或达到一定温度，部分分子成为活化分子，活化分子的有效碰撞次数增加，使反应速度加速，从而发生燃烧的化学反应燃烧是一种化学反应发生化学反应的首要条件：分子相互碰撞在碰撞中，部分分子被活化，成为活化分子具有一定能量的活化分子碰撞，发生化学反应GCCP化过氧化理论：O2在热能的作用下被活化为-O-O-键，使可燃物变为过氧化物；过氧化物极不稳定，在受热、撞击、摩擦时分解或发生强烈化学反应，发生燃烧或爆炸H2和O2的燃烧反应：H2+O2H2O2H2O2+H22H2OGCCP化连锁（自由基）理论：燃料（RH）在高温作用下被活化，产生高活性自由基（H*、O*、OH*）；高活性自由基继续与其他分子作用产生新的自由基……使燃烧不断继续，释放大量热量RH+O2R+H*+O*H*+O2OH*+O*OH*+RHR+H2OO*+RHR+OH*2OH*H2O+O*……GCCP1.4燃烧的产物和后果化碳氢有机化合物（CxHyOz）CO2+H2O碳（C）CO2H2H2OSSO2+SO3NaNa2O2+Na2O……燃烧的产物释放大量热（化学能热能）GCCP化燃烧弹—致命的火神•燃烧弹在现代坑道战、堑壕战、水中作战•燃烧弹原料—汽油（密度小、发热量高、价格便宜）粘合剂汽油凝固汽油弹液态胶状物钾、钠碱金属凝固汽油弹燃烧威力增大……….……….……….碱金属与水反应生成氢气•铝剂燃烧弹—对付装甲坦克（可融化厚钢板）2Al+Fe2O32Fe+Al2O3铝粉和氧化铁反应发生壮观的放热现象无需空气助燃即可燃烧应用范围广泛（可在无氧环境中使用）2K+2H2OH2+2KOHGCCP化燃烧的后果有目的、可控的燃烧造福人类、服务人类不可控的燃烧导致火灾或爆炸，具有巨大的危害性GCCP火灾：是失去控制并对人身和财产造成危害的燃烧现象；是一种燃烧事故。火灾起始阶段发展阶段猛烈阶段衰灭阶段•仅起火部位燃烧•燃烧面积小•烟气流动速度慢•火焰辐射出热能少•周围物体温度上升慢灭火最有利时机灭火：较少人力和简易灭火器材•起火点周围温度上升•燃烧面积扩大•热气对流加强•燃烧速度加快•燃烧扩大到整个空间•周围可燃物都起火燃烧•不可然物结构强度降低（坍塌）•可能发生轰燃现象•燃烧强度最大，热辅能最强•火势被控制•可燃物减少•火场温度下降直至熄灭避免死灰复燃灭火：需大量人力和灭火器材；还需保护周围建筑物，避免火势蔓延火灾GCCP热传导热辐射飞火热对流火灾蔓延途径GCCP2.爆炸爆炸：物质突然发生物理或化学变化而引发的气体的瞬间膨胀，同时释放大量的热能、光能、机械能和伴随巨大声响的现象最不可控的物理或化学过程，一旦发生无可挽回！GCCP2.1爆炸分类爆炸物理爆炸核爆炸不会在实验室发生化学爆炸GCCP物理爆炸：物质由于物理变化（温度、压力、体积等变化）引发的爆炸。物理爆炸：爆炸前后物质的化学组成和性质不变氮气、氧气、CO2钢瓶：钢瓶受热，使气体体积膨胀、压力增高；当压力超过钢瓶的耐压极限时发生爆炸GCCP化学爆炸：物质在短时间内完成化学反应，形成新物质，同时导致高温、高压的产生而引发爆炸。化学爆炸I.简单分解爆炸III.爆炸性混合物爆炸II.复杂分解爆炸化学爆炸：实验室中常见的爆炸化学反应速度快瞬间释放大量热能产生巨大冲击力GCCPI.简单分解爆炸爆炸不一定发生燃烧反应，物质在短时间内完成化学分解反应，所需要提供的热量极低，受轻微震动即可发生爆炸。如乙炔在压力下的分解爆炸：常压下乙炔一般不会分解。加压乙炔极易分解，压力越高越易分解，且分解温度随压力升高而迅速降低。乙炔在生产和使用过程中混入杂质，如金属氧化物微粒，成为分解乙炔的催化剂，使乙炔分解的压力和温度明显下降。C2H2PressureHeatingC+H2H0放热反应•乙炔：爆炸浓度范围极宽，2.5%-82%，氢气：爆炸极限范围4.1%-75%。因此，乙炔的爆炸危险性远远大于氢气。•乙炔的分解爆炸，不需要助燃剂氧气的参与便可发生。•乙炔钢瓶的最大压力被限制2.5MPa以下GCCPII.复杂分解爆炸如炸药的爆炸。2KNO3+S+3CK2S+N2+3CO2释放O2•释放大量热•N2和CO2体积急剧膨胀（压力剧增）黑烟4g炸药：280L气体（体积膨胀近万倍）•硝酸钾、硫、炭粉（褐色：黑火药）•极易剧烈燃烧黑火药GCCPIII.爆炸性混合物爆炸所有可燃性气体、有机物蒸气、雾滴、粉尘与空气混合后而导致的混合物的爆炸；是实验室中最常见的爆炸过程。爆炸发生条件：•物质具有可燃性•可燃性物质与空气混合，形成混合物•可燃性物质与空气的混合物的浓度处于爆炸极限范围内GCCPHCCHCl2黑暗CHClCHClCl2黑暗CHCl2CHCl2这一反应如在光照的情况下，反应剧烈并爆炸。所以盛乙炔气、氯气的钢瓶要分开存放，以确保安全氢气爆炸极限范围4.1%-75%，0.019mJ（一枚订书针从1m高出自由落下的能量）的能量就可以引爆。所以盛氢气、氧气的钢瓶要分开存放，以确保安全2H2+O22H2OGCCP2.2爆炸性混合物的爆炸爆炸性混合物：可燃性气体（可燃气体、可燃液体的蒸气或雾滴）、粉尘（锯末、煤粉、纸屑、金属）、纤维（布料纤维）与空气混合后，形成可爆炸的混合物。爆炸性物质：爆炸性混合物中的可燃物质直接混合爆炸性物质与空气混合间接混合GCCP熬扎可直接混合的爆炸性物质可燃性气体H2、CO、CH4、NH3等泄漏储存钢瓶或容器吸入空气可燃/爆炸性粉尘石墨/碳黑/染料可燃性粉尘镁粉/铝粉爆炸性粉尘可燃性纤维亚麻纤维/木质素纤维/毛纤维可燃性蒸气或雾滴挥发性可燃液体（乙醚/乙醇/汽油等）挥发或蒸发出可燃蒸气或薄雾钢瓶内气体不可完全用尽，保持正压。避免空气倒灌爆炸性物质与空气直接混合形成爆炸性混合物爆炸性混合物中爆炸性物质浓度达到一定范围，遇到火源（明火、受热、静电火花）即发生爆炸GCCP熬扎爆炸性混合物的爆炸过程爆炸性混合物的形成阶段爆炸开始阶段连锁反应阶段（爆炸范围扩大威力升级）衰灭阶段（灾害性破）坏结果消除隐患最佳时机•避免火源（电火花、明火）•切断可燃气体泄漏源•通风，尽快稀释爆炸性物质的浓度（开门窗对流通风换气：用湿布垫金属把手/门窗，避免静电火花）不可控阶段尽快逃离现场GCCP2.3爆炸性混合物的爆炸极限爆炸极限：爆炸性物质与空气（或氧气）均匀混合形成爆炸性混合物，其浓度达到一定范围时，遇明火、火花或一定的引爆能量立即爆炸。这个范围内的浓度称为爆炸（浓度）极限。爆炸浓度下限：形成爆炸性混合物时，爆炸性物质的最低浓度。爆炸浓度上限：形成爆炸性混合物时，爆炸性物质的最高浓度。爆炸极限范围：爆炸浓度上限和下限之间的范围。GCCP爆炸性物质浓度0100%爆炸浓度下限爆炸浓度上限不会爆炸，也不会燃烧（可燃物浓度不足，过量空气起到冷却作用）不会爆炸，但接触明火会燃烧；如果空气大量增加，使可燃物浓度降低到爆炸极限的范围内，即爆炸（稀释绝对绝对避免热源）处于爆炸浓度上、下限附近时，爆炸威力较小遇