Опасными свойствами углеводородных газов являются их токсичность и способность к образованию взрывоопасных смесей с воздухом, воспламеняющихся от электрической искры, пламени и др.
С увеличением молекулярной массы предельных УВ их токсические свойства возрастают. Предельно допустимые концентрации для метана – 10 мг/дм3, а для гептана только 2 мг/дм3.
Предельно допустимая концентрация, мг/л
аммиак | 0,02 |
бензин-растворитель | 0,3 |
бензины топливные | 0,1 |
бензол | 0,02 |
керосин (в пересчете на углерод) | 0,3 |
лигроин | 0,3 |
окись углерода | 0,02 |
сернистый ангидрид (сернистый газ) | 0,01 |
сероводород | 0,01 |
спирт метиловый | 0,05 |
спирт этиловый | 1,0 |
тетраэтилсвинец | 0,000005 |
уайт-спирт | 0,3 |
сероводород в смеси с УВ С4-С6 | 0,003 |
Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий предусмотрено в рабочей зоне производственных помещений предельно допустимая концентрация (ПДК) углеводородов (паров бензина), равная 0,3 мг/дм3.
Из газовых компонентов природных и нефтяных газов особенно токсичен сероводород. Сероводород – бесцветный газ. Относительная плотность его по воздуху 1,19. Человек чувствует сероводород (запах тухлых яиц) даже при содержании его в воздухе 0,0014¸0,0023 мг/дм3. Однако даже при непродолжительном пребывании человека в сероводородной среде его обоняние притупляется. Сероводород является ядом, вызывающим паралич органов дыхания и сердца (табл. 2.5).
|
|
Таблица 2.5
Физиологическое воздействие газов на организм человека
Газ | Содержание | Длительность и характер воздействия | |
объем, % | мг/л | ||
оксид углерода | 0,1 | 1,25 | Через 1 час головная боль, тошнота, недомогание |
0,5 | 6,25 | Через 20¸30 мин. смертельное отравление | |
1,0 | 12,50 | Через 1¸2 мин. очень сильное или смертельное отравление | |
сероводород | 0,01¸0,015 | 0,15¸0,23 | Через несколько часов легкое отравление |
0,02 | 0,31 | Через 5¸8 мин. сильное раздражение глаз, носа, горла | |
0,1¸0,34 | 1,54¸4,62 | Быстрое смертельное отравление | |
сернистый | 0,001¸0,002 | 0,029¸0,058 | При длительном воздействии раздражение горла и кашель |
0,05 | 1,46 | Кратковременное воздействие опасно для жизни | |
оксиды азота | 0,006 | 0,29 | При кратковременном воздействии раздражение горла |
0,010 | 0,48 | Продолжительное воздействие опасно для жизни | |
0,025 | 1,2 | При кратковременном воздействии смертельное отравление |
Концентрация сероводорода 0,006 мг/дм3 при 4-часовом дыхании вызывает головную боль, слезотечение, светобоязнь, насморк. При концентрации около 0,2¸0,28 мг/дм3 наблюдается жжение в глазах, светобоязнь, слезотечение, раздражение в носу и зеве, металлический привкус во рту, тошнота. Концентрация сероводорода 1 мг/дм3 и выше приводит к острому отравлению (судороги, потеря сознания и быстро наступающая смерть). ПДК сероводорода в рабочей зоне производственных помещений – 0,01 мг/дм3.
|
|
Углекислый газ – бесцветный, практически без запаха. Общий характер действия на организм – наркотический и раздражающий кожу и слизистые оболочки. В высоких концентрациях вызывает быстрое удушье вследствие недостатка кислорода.
При содержании 4¸5% углекислого газа в воздухе у человека раздражается слизистая оболочка дыхательных путей и глаз, появляются кашель, головокружение, повышается кровяное давление. При вдыхании весьма высоких концентраций углекислого газа наступает смерть от остановки дыхания (при 20% газа в воздухе смерть наступает через несколько секунд).
Кроме того, природные углеводородные газы образуют взрывоопасные смеси с воздухом.
Для каждых данных условий существует два предела взрываемости газо-воздушных смесей: нижний предел соответствует минимальной концентрации горючего газа, при которой горение еще возможно; верхний предел соответствует максимуму этой концентрации (табл. 2.6).
Таблица 2.6
Показатели газов при температуре окружающей
среды Т = 00С и Р = 0,1 МПа
Газ | Низшие температуры воспламенения в смеси, 0С | Концентрационные пределы взрываемости газов, % (по объёму) | ||||||
в смеси с воздухом | в смеси с кислородом | |||||||
нижний | верхний | нижний | верхний | |||||
с воздухом | с кислородом | |||||||
ацетон | 1,95 | |||||||
бензол | 1,40 | 8,0 | - | - | ||||
н-бутан | 1,5 | 8,5 | - | - | ||||
бутилен | 1,65 | 9,95 | - | - | ||||
водород | 4,0 | 4,5 | ||||||
метан | 5,0 | 15,2 | 5,0 | |||||
окись углерода | 12,5 | |||||||
пентан | - | - | 1,1 | 8,0 | - | - | ||
пропан | 2,1 | 9,5 | - | - | ||||
Продолжение таблицы 2.6 | ||||||||
сероводород | 4,3 | 45,5 | - | - | ||||
сероокись углерода | - | - | 11,9 | 28,5 | - | - | ||
этан | 2,5 | 3,9 | 50,5 | |||||
этилен | 2,5 | 34,0 | 3,0 | 80,0 | ||||
При содержании инертных газов в смеси газов пределы их воспламенения также возрастают.
С повышением давления смеси значительно возрастают пределы ее взрываемости. Горение и взрыв – однотипные химические процессы, но резко отличающиеся по интенсивности протекающей реакции. При взрыве реакция происходит очень быстро в замкнутом пространстве без доступа воздуха к очагу воспламенения взрывоопасной газо-воздушной смеси.
Скорость распространения детонационной волны горения при взрыве (900¸3000 м/с) в несколько раз превышает скорость звука в воздухе при комнатной температуре. Сила взрыва максимальна, когда содержание воздуха в смеси становится теоретически необходимым для полного сгорания.
При концентрации газа в воздухе в пределах воспламенения и при наличии источника воспламенения произойдет взрыв; если же содержание газа в воздухе меньше нижнего и больше верхнего пределов воспламенения, то смесь не способна взорваться. Струя газовой смеси с концентрацией газа выше верхнего предела воспламенения, поступая в объем воздуха и смешиваясь с ним, сгорает спокойным пламенем. Скорость распространения фронта волны горения при атмосферном давлении составляет около 0,3¸2,4 м/с (нижнее значение скоростей – для природных газов, верхнее – для водорода).
При оценке взрывоопасности большое значение имеет температура вспышки паров (см. табл. 2.7), т.е. температура, при которой пары нефтепродукта, нагретого в установленных стандартом условиях (ГОСТ 4333-18), образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. По температуре вспышки нефтепродукта определяют степень его опасности. Нефтепродукты с температурой вспышки 610С и ниже относятся к взрывоопасным (легковоспламеняющиеся), выше 610С – относятся к пожароопасным (горючим). Пожароопасность наряду с взрывоопасностью является одним из специфических свойств нефтепродуктов. Все нефти и нефтепродукты в зависимости от температуры вспышки делят на классы (табл. 2.7).
|
|
Таблица 2.7
Классификация нефтепродуктов в зависимости
от температуры вспышки
Классы нефти и нефтепродуктов | Температура вспышки паров, 0С | Нефть, нефтепродукты |
I | 28 и ниже | бензин, нефть, конденсат |
II | 28¸61 | керосины: тракторные, осветительные; диз. топливо ДА; топливо для реактивных двигателей |
III | 61¸120 | дизельные топлива, мазуты |
IV | 120 и выше | масла, битумы, асфальты, парафин |
Пары нефтепродуктов могут воспламенятся (при соприкосновении с огнем), но могут и самовоспламенятся, если горение возникает в результате нагревания смеси паров нефтепродуктов с воздухом за счет быстрого выделения тепла и разогрева всего объема. Температурой самовоспламенения называют наименьшую температуру, при которой газ с воздухом воспламеняется при нагревании без внесения пламени в смесь, лишь за счет превышения тепловыделений над теплоотводом (см. табл. 2.8). Температура самовоспламенения зависит от объема, концентрации газа, давления и ряда других факторов. Наименьшую температуру нефтепродукта, при которой смесь паров с воздухом загорается от открытого огня, называют температурой воспламенения.
В зависимости от температуры самовоспламенения по «Правилам изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования» (ПИВРЭ) установлены 5 групп взрывоопасных смесей.
В зависимости от способности передачи взрыва через фланцевые зазоры из оболочки электрооборудования установлены 4 категории взрывоопасных смесей.
В зависимости от категории и группы взрывоопасной смеси применяют взрывозащищенное электрооборудование, имеющее различное исполнение. В зависимости от вида исполнения, а также от наивысшей категории и группы взрывоопасной смеси, для которых электрооборудование признано взрывозащищенным, установлены следующие условные обозначения взрывозащищённости электрооборудования, наносимые на его корпусе: В – взрывонепроницаемое, М – маслонаполненное, Н – повышенной надежности против взрыва, П – продуваемое под избыточным давлением, И – искробезопасное (с наименованием газа или пара, в котором оборудование испытано), С – специальные.
|
|
Таблица 2.8
Характеристики некоторых легковоспламеняющихся веществ
Вещество | Температура, 0С | |||
кипения | вспышки | самовоспламе-ния | ||
Диэтиловый эфир | -41 | |||
Петролейный эфир фракция | (30¸70) | -18 | ||
Гексан | -20 | |||
Циклогексан | -18 | |||
Бензол | -11 | |||
Толуол | +4 | |||
Метиловый спирт | +8 | |||
Этиловый спирт | +13 | |||
Конденсат | (90¸110) | +18 | ||
Бутиловый спирт | +34 | |||
Ацетон | -18 | |||