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1、爆炸极限的计算1 根据化学理论体积分数近似计算爆炸气体完全燃烧时，其化学理论体积分数可用来确定链烷烃类的爆炸下限，公式如下：L 下0.55c0式中 0.55常数；c0爆炸气体完全燃烧时化学理论体积分数。若空气中氧体积分数按 20.9%计，c0 可用下式确定c0=20.9/（0.209+n0）式中 n0可燃气体完全燃烧时所需氧分子数。如甲烷燃烧时，其反应式为CH4+2O2CO2+2H2O此时 n0=2则 L 下=0.5520.9/（0.209+2）=5.2 由此得甲烷爆炸下限计算值比实验值 5%相差不超过 10%。2 对于两种或多种可燃气体或可燃蒸气混合物爆炸极限的计算目前，比较认可的计算方法有
2、两种：2.1 莱夏特尔定律对于两种或多种可燃蒸气混合物，如果已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。用 Pn 表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则：LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3） （V%）混合可燃气爆炸上限：UEL=（P1+P2+P3）/（P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3） （V%）此定律一直被证明是有效的。2.2 理查特里公式理查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。Lm=
3、100/（V1/L1+V2/L2+Vn/Ln）式中 Lm混合气体爆炸极限，%；L1、L2、L3混合气体中各组分的爆炸极限，%；V1、V2、V3各组分在混合气体中的体积分数，%。例如：一天然气组成如下：甲烷 80%（L 下=5.0%）、乙烷 15%（L 下=3.22%）、丙烷 4%（L 下=2.37%）、丁烷 1%（L 下=1.86%）求爆炸下限。Lm=100/（80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86）=4.3693 可燃粉尘许多工业可燃粉尘的爆炸下限在 20-60g/m3 之间，爆炸上限在 2-6kg/m3 之间。碳wiki氢/wiki化合物一类粉尘如能完全气化燃尽，则爆炸下限可
4、由布尔格斯-维勒关系式计算：cQ=k式中 c爆炸下限浓度；Q该物质每靡尔的燃烧热或每克的燃烧热；k常数 1 根据化学理论体积分数近似计算爆炸气体完全燃烧时，其化学理论体积分数可用来确定链烷烃类的爆炸下限，公式如下：L 下0.55c0式中 0.55常数;c0爆炸气体完全燃烧时化学理论体积分数。若空气中氧体积分数按 20.9%计，c0 可用下式确定c0=20.9/(0.209+n0)式中 n0可燃气体完全燃烧时所需氧分子数。如甲烷燃烧时，其反应式为CH4+2O2CO2+2H2O此时 n0=2则 L 下=0.5520.9/(0.209+2)=5.2 由此得甲烷爆炸下限计算值比实验值 5%相差不超过
5、10%。2 对于两种或多种可燃气体或可燃蒸气混合物爆炸极限的计算目前，比较认可的计算方法有两种：2.1 莱夏特尔定律对于两种或多种可燃蒸气混合物，如果已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。用 Pn 表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则：LEL=(P1+P2+P3)/(P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3) (V%)混合可燃气爆炸上限：UEL=(P1+P2+P3)/(P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3) (V%)此定律一直被证明是有效的。2.2 理查特里公式理查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已
6、知的爆炸极限按下式求之。该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。Lm=100/(V1/L1+V2/L2+Vn/Ln)式中 Lm混合气体爆炸极限，%;L1、L2、L3混合气体中各组分的爆炸极限，%;V1、V2、V3各组分在混合气体中的体积分数，%。例如：一天然气组成如下：甲烷 80%(L 下=5.0%)、乙烷 15%(L 下=3.22%)、丙烷 4%(L 下=2.37%)、丁烷 1%(L 下=1.86%)求爆炸下限。Lm=100/(80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86)=4.3693 可燃粉许多工业可燃粉尘的爆炸下限在 20-60g/m3 之间，爆炸上限在 2
7、-6kg/m3 之间。碳氢化合物一类粉尘如能完全气化燃尽，则爆炸下限可由布尔格斯-维勒关系式计算：cQ=k式中 c爆炸下限浓度;Q该物质每靡尔的燃烧热或每克的燃烧热一直很重视爆炸极限随温度、压力的变化情况的计算，本人做过一个 10 万吨苯酐/年的项目评价，提供一部分数据供大家参考。邻二甲苯与空气氧化（90 克工艺）。氧化反应火灾、爆炸危险分析（1）物料火灾、爆炸危险参数氧化反应器组主要危险物料是邻二甲苯和苯酐，其火灾爆炸危险参数如下：火灾爆炸危险参数物料 闪点/ 爆炸极限/% 自燃点/ 燃烧热/kJmol-1邻二甲苯 30 1.07.0 463 4563.3苯酐 151.7 1.710.4 5
8、70 3259.3（2）氧化反应器组爆炸范围分析对于 90 克工艺技术，1mol 邻二甲苯约生产 1mol 苯酐。邻二甲苯在反应物料中的体积分数为：（邻二甲苯）= 90g/106.17g/mol22.4L/mol/1000L/m3100% =1.9%温度对爆炸极限的影响温度对爆炸极限有较大影响，氧化反应器组各部分不同温度的爆炸极限可根据下式修正。Ldown（t）= Ldown（25）1-0.75（t-25）4.1868/HCLup（t）= Lup（25）1+0.75（t-25）4.1868/HC式中：Ldown（t）温度为 t 时刻爆炸极限下限；Lup（t）温度为 t 时刻爆炸极限上限；t温度
9、，；HC燃烧热，kJ/mol。温度修正后，邻二甲苯和苯酐爆炸极限见下表：经温度修正的邻二甲苯和苯酐的爆炸极限物料 爆炸极限/%（修正前） 爆炸极限/% 爆炸极限/%邻二甲苯 1.07.0 0.9/145 0.7/450 9.0/450苯酐 1.710.4 1.7/145 1.2 /450 13.5/450由此可见，温度升高，爆炸极限范围扩大。压力对爆炸极限的影响压力对爆炸极限影响不大，一般压力增大爆炸极限范围扩大，上限随压力增加较为显著，压力变化对爆炸极限上限的影响可以下式表示：Lup(p) = Lup + 20.6(LgP+1)式中：Lup(p)随压力变化的爆炸极限上限；P压力（绝对），MP
10、a。正常工况反应压力 0.055MPa，由上式可得：Lup(p)（邻二甲苯） = Lup（邻二甲苯） + 20.6(Lg0.155+1)=10.9Lup(p)（苯酐） = Lup（苯酐） + 20.6(Lg0.155+1)=14.3压力修正后，邻二甲苯和苯酐爆炸极限见下表经压力修正的邻二甲苯和苯酐的爆炸极限物料 爆炸极限下限/% 爆炸极限上限/%邻二甲苯 影响较小 10.9/0.055MPa苯酐 14.3/0.055MPa由此可见，压力升高，爆炸极限上限扩大。由上述分析计算可知，邻二甲苯与空气配比浓度（1.9%）始终处于爆炸极限范围内，这种浓度配比加大了反应过程着火爆炸的危险程度。氧化反应前后
11、原料、产物组分分布如下图所示：邻二甲苯 + 空气 邻二甲苯、苯酐 + 空气 气体苯酐 + 空气气化器管道 氧化反应器 管道气体冷凝器管道预冷凝器反应前 反应中 反应后苯酐生产氧化反应器组爆炸混合物分布图氧化反应器内物料爆炸范围三元图由上述图表和氧化反应器组内可燃物料浓度可知，在气化器至氧化反应器入口，存在邻二甲苯和空气二元爆炸性混合物；在氧化反应器中存在邻二甲苯、苯酐和空气三元爆炸性混合物；在氧化反应器出口至预冷凝器前存在气相苯酐和空气二元爆炸性混合物。因此，物料泄漏或系统防静电设施失效，只要有点火源出现，即会发生严重燃烧、爆炸事故。典型化学反应的危险性分析典型化学反应的危险性分析1 氧化 如
12、氨氧化制硝酸、甲苯氧化制苯甲酸、乙烯氧化制环氧乙烷等。 (1)氧化的火灾危险性 氧化反应需要加热，但反应过程又是放热反应，特别是催化气相反应，一般都是在 250600的高温下进行，这些反应热如不及时移去，将会使温度迅速升高甚至发生爆炸。 有的氧化，如氨、乙烯和甲醇蒸气在空中的氧化，其物料配比接近于爆炸下限，倘若配比失调，温度控制不当，极易爆炸起火。 被氧化的物质大部分是易燃易爆物质。如乙烯氧化制取环氧乙烷中，乙烯是易燃气体，爆炸极限为 2734，自燃点为 450；甲苯氧化制取苯甲酸中，甲苯是易燃液体，其蒸气易与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为 127；甲醇氧化制取甲醛中，甲醇是易燃液体，其蒸气
13、与空气的爆炸极限是 6365。 氧化剂具有很大的火灾危险性。如氯酸钾，高锰酸钾、铬酸酐等都属于氧化剂，如遇高温或受撞击、摩擦以及与有机物、酸类接触，皆能引起着火爆炸；有机过氧化物不仅具有很强的氧化性，而且大部分是易燃物质，有的对温度特别敏感，遇高温则爆炸。 氧化产品有些也具有火灾危险性。如环氧乙烷是可燃气体；硝酸虽是腐蚀性物品，但也是强氧化剂；含 367的甲醛水溶液是易燃液体，其蒸气的爆炸极限为 7773。另外，某些氧化过程中还可能生成危险性较大的过氧化物，如乙醛氧化生产醋酸的过程中有过醋酸生成，过醋酸是有机过氧化物，性质极度不稳定，受高温、摩擦或撞击便会分解或燃烧。 (2)氧化过程的防火措施
14、 氧化过程中如以空气或氧气作氧化剂时，反应物料的配比(可燃气体和空气的混合比例)应严格控制在爆炸范围之外。空气进入反应器之前，应经过气体净化装置，消除空气中的灰尘、水汽、油污以及可使催化剂活性降低或中毒的杂质，以保持催化剂的活性，减少着火和爆炸的危险。 氧化反应接触器有卧式和立式两种，内部填装有催化剂。一般多采用立式，因为这种形式催化剂装卸方便，而且安全。在催化氧化过程中，对于放热反应，应控制适宜的温度、流量，防止超温、超压和混合气处于爆炸范围之内。 为了防止接触器在万一发生爆炸或着火时危及人身和设备安全，在反应器前和管道上应安装阻火器，以阻止火焰蔓延，防止回火，使着火不致影响其他系统。为了防
15、止接触器发生爆炸，接触器应有泄压装置，并尽可能采用自动控制或调节以及报警联锁装置。 使用硝酸、高锰酸钾等氧化剂时，要严格控制加料速度，防止多加、错加，固体氧化剂应粉碎后使用，最好呈溶液状态使用，反应中要不间断搅拌，严格控制反应温度，决不许超过被氧化物质的自燃点。 使用氧化剂氧化无机物时，如使用氯酸钾氧化生成铁蓝颜料，应控制产品烘干温度不超过其着火点，在烘干之前应用清水洗涤产品，将氧化剂彻底除净，以防止未完全反应的氯酸钾引起已烘干的物料起火。有些有机化合物的氧化，特别是在高温下的氧化，在设备及管道内可能产生焦状物，应及时清除，以防自燃。 氧化反应使用的原料及产品，应按有关危险品的管理规定，采取相应的防火措施，如隔离存放、远离火源、避免高温和日晒、防止摩擦和撞击等。如是电介质的易燃液体或气体，应安装导除静电的接地装置。 在设备系统中宜设置氮气、水蒸气灭火装置，以便能及时扑灭火灾。 2 还原 如硝基苯在盐酸溶液中被铁粉还原成苯胺
