电石法制取乙炔的工艺防火措施模板.doc

电石法制取乙炔工艺防火方法
崔凤霞1, 郑端文2
(1. 南京市消防支队, 江苏南京210008; 2. 张家口市消防支队, 河北张家口075000)
　　摘　要: 简述并全方面分析了电石法生产乙炔工艺过程及
其火灾危险性, 系统而有针对性提出了该工艺过程防火安
全方法。
关键词: 电石法; 乙炔; 火灾危险性; 工艺防火
中图分类号: TQ 221, X924　　文件标识码:B
文章编号: 1009- 0029() 04- 0460- 03
乙炔是用于氧炔焰焊接或切割金属材料和制取氯
乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡胶、乙醇、醋酸乙烯等产品重
要原料, 在经济建设中占相关键地位。同时, 因为瓶装
溶解乙炔含有使用方便、卫生、不污染环境, 节省能源
和相正确安全性, 故被广泛应用于工业、交通等企业
割焊作业中。但因乙炔极易着火爆炸, 不少单位在使用
时不了解瓶装乙炔安全知识, 缺乏管理方法, 发生了
着火、爆炸事故, 造成了不应有人员伤亡和财产损
失。所以, 加强乙炔生产防火安全工作十分关键。
1　电石法生产乙炔工艺过程
由电石制取乙炔是现在中国生产乙炔关键方
法。其机理是利用电石和水反应生成乙炔性质而制
取。其关键步骤有: 备料(合格电石) →上料→料斗
(N 2 ) 吹扫→加料→乙炔发生→安全水封→储气→冷
却→清净中和→气、水分离压缩→油、水分离→高压干
燥→灌装等多个过程。
2　乙炔生产工艺防火方法
2. 1　确保设备和原料质量
乙炔发生器及其隶属设备应选择专门定型生产
产品, 不得私自加工制造乙炔发生设备。乙炔发生器上
应设置必需温度计、流量计、压力计、液面计和自
动控制仪表等安全附件, 并确保灵敏有效。爆破片、止
回阀等装置应定时进行检验, 确保完好。乙炔发生器及
其输送管道, 在使用前应仔细检验系统气密性。
为确保质量, 电石使用前应经过严格化验, 当含磷
量超出0. 08% , 含硫量超出0. 15%时不可使用。电石
粒度不可过大或过小, 因为电石粒度和水解速度
相关。电石粒度越小, 和水接触面越大, 水解速度也
就越快。如使用电石粒度小于4mm , 尤其是1mm～ 2
mm 微粒及粉末, 在3 s 内即能水解完成, 就会因反
应过快, 局部过热而产生猛烈爆炸。若电石粒度过
大, 又会使水解速度缓慢, 故易造成电石水解不完全。
为了预防事故和确保电石水解完全, 电石粒度最细
不得小于4 mm。同时, 为了除去电石中硅铁, 电石
粉碎机应安装磁铁分离器, 以预防撞击而产生火花。
2. 2　严格遵守操作规程, 预防操作错误
(1) 投料用氮气保护, 操作预防火星。即经过加料
斗将电石加入乙炔发生器顶部电石贮料斗中, 嗣经
振动加料器陆续投入发生器内。因为加料斗会常常有
空气和乙炔存在, 故要严防任何火种, 并用惰性气体驱
净空气和乙炔气。从数次发生乙炔气和空气混合
爆炸事故分析看, 大部分事故全部发生于气体爆炸下
限或略高于爆炸下限范围内。所以, 控制乙炔和空气混
合爆炸下限更为关键。通常在向自动加料斗中加装
电石时, 应先通氮气或二氧化碳2m in～ 3m in, 在测定
贮料斗中乙炔体积分数小于爆炸下限25% 后, 才
能打开发生器顶盖进行投料。不然, 当电石块和盖口
金属碰撞出火星时可引发爆炸。贮料斗顶盖应衬以
铝皮或橡皮, 以防铁和铁碰击打火。当贮料斗堵塞时,
只能使用木锤轻轻敲击, 使贮料斗震动, 以消除堵塞。
(2) 控制反应速度, 确保有效冷却。电石和水反
应是放热反应。1 kg 工业电石经过水解产生热量为
1 662. 16 kJ。所以, 假如一次加入电石数量过多或
在电石中带有大量电石粉末时, 会造成反应过分剧
烈, 使发生器内压力过高或局部温度过高发生危险。因
此必需严格控制反应速度, 加料不可过多、过快, 而且
必需确保有效搅拌和冷却, 将反应热排出, 以防局部过
热引发爆炸。
冷却水要确保有效而适量, 不可过多或过少。如
果冷却水过少, 反应器内液面过低, 电石分解产生热
量得不到充足冷却, 易造成温度升高, 使乙炔发生聚
合作用而引发爆炸; 假如冷却水过多, 会使反应器内液
面过高, 气相空间缩小, 使水进入加料斗内, 水或含水
乙炔碰到料斗内电石发生猛烈反应, 在料斗内产生
大量乙炔气而引发爆炸。
(3) 控制反应温度、压力, 确保电石反应完全。乙
炔发生器温度、液面压力均应恒定。要依据温升情
况, 调整冷却用水量, 补充被乙炔带走水分, 在电石
加入发生器同时连续地添加新鲜水。为使电石反应
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完全, 确保电石和水有充足接触时间, 可在发生器内
设2 层～ 3 层隔板, 使电石走“S”形旅程。隔板应是耙
齿形, 使电石表面不停更新, 促进水解反应完全。当乙
炔发生器发生漏气, 内部压力下降时, 应立即停止加
料, 找出漏气原因立即修理。当乙炔发生器停止使用
或乙炔管道内温度低于16 ℃时, 乙炔能和水生成一个
冰雪状水合晶体。这种水合晶体轻易堵塞管道或和
乙炔发生器摩擦产生静电, 或在检验发生器时因碰击
而发生危险, 故应用加热水冲洗。在检验时不得将任何
照明灯具拉进发生器内部。
(4) 控制排渣速度, 渣坑严禁烟火。乙炔发生器排
渣时, 易将乙炔带出。如排渣过快, 发生器还易形成负
压, 吸入空气, 形成爆炸性混合物。所以, 可在排渣管路
上安设两个控制阀门, 以有效地控制排渣速度。排渣管
如堵塞, 可用水冲洗, 严禁使用金属工具凿通, 以免碰
击产生火花发生爆炸事故。电石渣坑应设置在室外通
风良好地方, 加水要充足, 以使残留电石得到充足水
解, 电石渣坑四面应严禁烟火。电石渣在清理时, 也应
注意防火。
2. 3　预防新爆炸物生成
为预防乙炔和铜、银、汞等重金属生成乙炔铜、乙
炔银、乙炔汞等新爆炸物, 乙炔发生器上计量仪
器、测温筒、自动控制设备和检修用工具, 乙炔压缩
机上附件等全部和乙炔接触附件、仪器, 其材质
含铜量全部不应超出70%。考虑到温度计插入乙炔器中
有破裂可能, 水银温度计若有汞液流出和乙炔接触
会生成乙炔汞, 所以, 严禁使用水银温度计。
2. 4　设置必需安全设施
在乙炔发生系统应装设正水封、逆水封和安全水
封。在乙炔发生器通往乙炔气柜或使用车间管道上
应设正水封; 为预防乙炔发生器内出现负压时吸入空
气, 在乙炔气柜返回发生器管道上应设逆水封; 为防
止乙炔发生器内压力过高时造成爆炸事故, 在乙炔发
生器上应设安全水封, 使反应器内乙炔气克服安全
水封液体静压力, 经过放空管道放空, 不致发生超压
爆炸危险, 但放空管应高出乙炔生产厂房3 m 以上,
并安装阻火器, 以防回火引发事故。水封性能必需可
靠, 并要垂直安装。发生回火后要重新灌水, 调换爆破
膜、片, 调整正常后才能重新使用。
2. 5　严格检验气瓶, 控制工作温度和充装速度
乙炔灌装是将贮存在气柜内乙炔气体先经水
封安全装置, 再经充填无水氯化钙低压干燥器除去
水分, 使用专门乙炔压缩机, 以2. 5M Pa 压强将
乙炔灌充到内部装有活性炭加丙酮专用钢瓶内。由
于灌装时火灾危险性较大, 故应严格以下要求:
(1) 严格检验要充装气瓶。灌充前, 必需对要充
装气瓶进行严格判别和称重, 并做好具体统计。凡
进厂新瓶应先判别是否属于乙炔瓶, 并校验乙炔气
剩下压力, 凡压强低于50 kPa 或瓶内无剩下乙炔气
, 必需用乙炔气进行置换, 待纯度合格后才能灌充;
还应检验钢瓶是否在检验使用期限内, 假如气瓶不在
使用期内, 或带有机械性损伤(裂纹凹陷等) , 及火焰烧
烤痕迹或气瓶阀已损坏等, 均应检出, 严禁充气。还应
当检验生产厂家必需向用户提交产品质量说明书。
产品说明书应有乙炔气特征指标, 如爆炸极限、分解
温度、自燃点及消防安全要求等。乙炔纯度不应低于
98% , 产品中有害杂质必需低于国家限定指标。
(2) 乙炔气瓶填料要确保质量。乙炔气瓶在使
用或搬运过程中会遭受震动或撞击造成填料下沉, 以
至形成净空间, 造成乙炔分解爆炸。故多孔填料必需严
格根据以下质量要求: 填料材质不得和乙炔、溶剂及
气瓶金属有化学作用; 填料必需有足够强度, 其耐压
强度应大于1M Pa, 使气瓶在使用中填料不会损耗、下
沉、形成空洞; 填料内应有较大孔隙度(多孔率不少
于85% ) , 并应有良好毛细管作用, 以确保气瓶内有
充足容积使丙酮均匀分布在其中; 填料必需轻松, 其
密度应小于280 göL , 但填料内部不得产生孔洞, 表面
不得有密集孔洞, 部分出现单个孔洞直径在任何情
况下全部不得大于10 mm; 填料在气瓶内和瓶壁间隙
在任何情况下全部不得大于1. 5 mm。
(3) 应称重检验气瓶内丙酮是否有流失。乙炔
瓶内填充丙酮目标是因为乙炔在丙酮中溶解度较
大, 从而增加了乙炔容量; 同时, 当乙炔溶解于丙酮时,
因为其分子被溶剂所分离, 亦降低了乙炔爆炸能力,
故丙酮对乙炔气瓶安全很关键。所以, 丙酮纯度
不应低于99%。因为丙酮为易燃液体, 所以做补充用
丙酮不应存放在乙炔压缩机间及灌充气瓶间内。
(4) 严格控制压缩充装设备氧含量和工作温度。
乙炔压缩机是高温高压设备, 开机前应对整个系统采
用氮气吹扫, 使系统内氧含量小于3%; 开机后应经
常注意乙炔压缩机冷却水量和工作温度, 保持乙炔
出口温度不超出90 ℃。因为乙炔灌装危险性很大, 所
以灌装用乙炔压缩机应部署在单独房间内。
(5) 控制乙炔气瓶许用最高压力。依据德国和
日本相关报道, 溶解乙炔气瓶在起始压强为2. 2
M Pa 以上进行回火试验时, 几乎全部会发生分解爆炸。
这说明, 尽管溶解乙炔化学稳定性比压缩乙炔或液
化乙炔全部有很大提升, 分解爆炸性质也有所改善, 但
消防科学和技术 年7 月第24 卷第4 期461

其火灾危险性仍没有改变, 尤其是在激发能源存在
情况下, 分解爆炸危险性仍然存在。如温度在15 ℃
时, 气瓶压强为1. 55M Pa, 当溶解乙炔气瓶压强
为2. 2M Pa 时, 其对应温度大约为31 ℃。按此推论,
如没有激发能源, 乙炔气瓶置于40 ℃环境气温下使
用是安全, 但当有激发能源存在时, 在环境气温30
℃以上使用时仍有发生爆炸危险。这就不难看出, 乙
炔气瓶在许用温度和许用压力下使用尚且如此, 如若
有超温、超压存在, 其火灾危险性就会更大。所以, 为防
止充装时温升过高, 灌充容积流速按乙炔气瓶容量
(水容量) 40 L 计算, 不宜超出0. 8 m 3ö(h·瓶)。通常
装瓶应分两次进行, 第一次充装至2. 2M Pa, 然后静置
6 h～ 12 h, 第二次按环境温度充装, 且不应超出表3
所要求压力。在严寒地域, 若采取一次充装, 其充装
容积流速不应超出0. 6m 3ö(h·瓶)。灌充完成乙炔
钢瓶须静置6 h 后才可出厂。乙炔气瓶在不一样温度下
充足静置后压强对照, 如表3 所表示。
表3　乙炔气瓶在不一样温度下压强
温度ö℃ - 10 - 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
极限压强öM Pa 0. 7 0. 8 0. 9 1. 05 1. 2 1. 4 1. 6 1. 8 2. 0 2. 25 2. 5
　　为了确保乙炔瓶使用安全, 在方法上除了严格
实施许可最大充装量, 和许用最高温度、压力外, 在
使用过程中, 绝对严禁一切激发能源存在。因为回火常
常是造成乙炔气瓶分解爆炸原因, 所以应尤其严加
防范。在炎热地域, 为了预防气瓶在充装时温度过高,
宜在灌瓶台上设置喷淋水管。
2. 6　乙炔管道输送严格控制流速和流量
不一样流量下乙炔管道内径选择, 应符合表4
要求。
表4　不一样流量下乙炔管道内径选择
管道长度öm
乙炔管道内径ömm
乙炔流量öm 3öh
1 2 4 6 8 10
10
20
30
50
100
160
200
19
19
25
25
32
32
38
25
32
32
38
38
45
45
32
38
38
45
50
50
(65)
38
45
45
50
(65)
(65)
(76)
45
45
50
(65)
(65)
(76)
(76)
45
50
(65)
(65)
(76)
(76)
(76)
注: 括号内数值慎用
　　当乙炔用量较大时, 通常全部采取乙炔管道输送。
乙炔管道输送除了必需根据《乙炔站设计规范》
GB50031- 91 进行设计外, 在防火要求上应确保各个
连接部位不漏气, 管道本身应确保一定耐压强度, 管
·科技信息·
美观应急照明设备
　　现在, 应急照明产品新增加了一个作为主照明
体“Style”系列。利用白色聚碳酸酯底座和乳白色
聚碳酸光散射体制造, 达成了IP254 安全等级。这
种照明灯具配置了灯光散射体开启操纵杆, 便于
进入传动装置和16W 2D2照明灯。新型“Style”
应急照明灯具产品包含仅有电源主干导线、免维
护或开ö关维护版本, 适合于正方形或圆形
外壳设计。
马宝珠　供_________　稿
道直径应依据其工作压力来确定, 以预防和避免爆
炸波传输。通常要求, 当乙炔管道工作压力在0.
01 kPa～ 0. 15 kPa 时, 管道直径不得大于50 mm; 管
道工作压力大于0. 15 kPa 时, 其管径不得大于20
mm。假如流量大, 可同时平行敷设几根管道。
乙炔在管道中流速: 厂区和车间乙炔管道中
工作压力在0. 007 kPa～ 0. 15 kPa 时, 其最大流速
不应超出8 m ös; 乙炔站内乙炔管中工作压力为
2. 5 kPa及其以下时, 其最大流速不应超出4 m ö s。
参考文件:
[ 1 ]　郑端文. 生产工艺防火[M ]. 北京: 化学工业出版社, 1998.
[ 2 ]　GB 50031- 91, 乙炔站设计规范[S ].
Technolog ical f ire preven tion measures to
production of ethine from calc ium carbide
CU I Feng2x ia1, ZHEN G Duan2w en2
(1. N anjing F ire Detachment, N anjing 210008, Ch ina; 2.
Zhangjiakou F ire Detachment, Zhangjiakou 75000, Ch ina)
Abstract: Rep resented the techno logical p rocess of p roducing
acetylene w ith calcium carbide p rocess simp ly, analyzed the
fire risk in the techno logical p rocess of p roducing acetylene
overall, and put fo rw ard the fire security measures in the
techno logical p rocess of p roducing acetylene w ith calcium
carbide p rocess.
Key words: p roducing acetylene w ith calcium carbide p rocess;
fire risk; fire security measures
作者介绍: 崔凤霞(1965- ) , 女, 河北保定人, 南京
市消防支队高级工程师, 硕士, 关键从事化工、消防监
督管理工作, 江苏省南京市北京西路1 号, 210008。
收稿日期: - 02- 18
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