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  • 濮陽丹海石化工程有限公司

    液氮的安全使用與泄漏事故處置

    2021.04.26

    液氮的理化特性

          液氮,液態的氮氣。是惰性的,無色,無臭,無腐蝕性,不可燃,溫度極低。氮構成了大氣的大部分(體積比78.03%,重量比75.5%)。氮是不活潑的,不支持燃燒。汽化時大量吸熱接觸造成凍傷。氮氣占空氣78%。




          在常壓下,液氮溫度為-196℃;1立方米的液氮可以膨脹至696立方米 21°C的純氣態氮。液氮是無色、無味,在高壓下低溫的液體和氣體。液氮(常寫為LN2),是氮氣在低溫下形成的液體形態。氮的沸點為-196°C,在正常大氣壓下溫度如果在這以下就會形成液氮;如果加壓,可以在更高的溫度下得到液氮。


         在工業中,液態氮是由空氣分餾而得。先將空氣凈化后,在加壓、冷卻的環境下液化,借由空氣中各組分之沸點不同加以分離。人體皮膚直接接觸液氮瞬間是沒有問題的,超過2秒才會凍傷且不可逆轉。


    中文名:  液氮                  水溶性:微溶于水

    英文名 :Liquid nitrogen    密度:0.81g/cm3

    化學式 :N2                      外觀:無色透明液體 

    分子量 :28.01                   應 用:快速冷凍、冷凍麻醉 

    CAS登錄號 :7727-37-9      危險性符號:R20/21

    熔點:-209.8℃                  危險品運輸編號 :22006

    沸點:-196.56℃                 分解產物 :氮氣                                                           穩定性 :穩定 


    氮氣的特性


    1、在空氣中占78.12%的體積

    2、無色、無嗅、無味及無毒

    3、沸點是-196°

    4、化學性質不活潑,不可燃且不助燃

    5、不能維持生命

    6、比空氣稍輕(比重為0.97)


    液氮的特性


    1、1立方米的液氮可以膨脹至696立方米21℃的純氣態氮

    2、氮氣很容易置換所在區域的氧氣,導致人員窒息

    3、這就是為什么液氮必須儲放在通風良好的地方的原因


    液氮(氮氣)使用中的安全注意事項


    1、窒息:當氮的含量增加而使空氣中氧的含量<19.5%時,會導致快速窒息,這時需配備自給式呼吸器(SCBA)。

    2、接觸到液氮或冷的氮蒸氣會導致嚴重的凍傷或對接觸到的容器,管路或系統有破裂的可能。

    3、氮氣侵入人體的途徑為吸入,若人員處于含氧量在19.5%以下的的空氣中,會引起眩暈、昏昏欲睡、惡心、嘔吐、唾液過多,反應遲鈍,失去知覺甚至死亡。

    4、進入缺氧環境,動脈內的血液會在5-7秒內降到過低水平。接下來10-12秒人將暈厥。2-4分鐘得不到氧氣及時補給將會造成死亡。

    5、吸入一口高濃度氮氣(氮氣濃度高于90%)就會發生慘劇,導致人員出現昏迷,呼吸心跳停止而死亡。

    液氮的使用


    ■皮膚與液氮接觸會引起皮膚肌肉組織凍結,終使皮膚嚴重灼傷。其灼傷是因深冷液體的低溫造成的而不是化學應。此時的皮膚呈現紅色并起水泡。

    ■使用:一定避免將未加防護的身體的任何部位接觸裝有深冷液體的不絕熱管線或容器。與極冷的金屬接觸會使肌肉與其迅速粘結。如要掙脫,就會撕裂肌膚。


    使用要求

    1、如果工作場所存在潛在的氮氣危害,應設置警示標識并提供足夠的控制措施,這些措施可以包括但不限于:

    ◆具有聲光報警功能的測氧儀。

    ◆強制通風系統。

    ◆警戒線或圍欄。

    ◆通過上堵頭、封頭、加盲板等方式隔斷氮氣來源。

    2、禁止使用氮氣用于以下目的:

    ◆一般表面的清理,(包括工藝區域、維修車間、室外工作區域、任何設備),除非工藝中要求使用氮氣作為吹掃介質且進行了安全排放。

    ◆氣動工具的驅動

    ◆作為工藝、儀表的替代或備用氣源,除非經過風險評估已確認所有潛在的危害,采取了風險消減和控制措施,并且有文件化的管理程序。

    ◆在可能有人存在的區域中進行工程應急、冷卻或滅火。

    3、使用氮氣前應得到批準(包括使用氮氣作為壓力測試介質)且有相應的控制措施。

    4、企業應定期對可能處在氮氣危害中工作的員工(包括承包商員工)進行培訓,培訓包括氮氣的危害、相關作業安全要求、預防窒息和急救的知識等內容。

    5、在使用氮氣的作業場所應配備相應的防護用品和裝備,

    并制定緊急情況下的應急措施。接觸液態氮的操作人員還應進行皮膚和眼部等部位防護。

    6、日常工作中氮氣的使用安全要求應在操作規程中說明。

    7、氮氣系統的氮氣瓶、管線、儲罐、氣取用連接點等應有統一、明顯的標識。

    8、在任何情況下氮氣管線都不能與呼吸空氣管道相互連

    接。

    9、氮氣取用連接點的接口優先采用螺紋管、雙向接頭盒

    法蘭連接,在下列情況時也可以使用快速接頭連接:

    ◆有文件化的使用管理程序。

    ◆配備統一的,并明顯區別與其他公用工程連接點的快速接頭。

    10、報廢的氮氣系統應及時拆除。停用的氮氣系統應及時

    移開,不能移開的,應進行有效隔離,使用末端必須封堵并設置安全標識。

    11、管線和設備的設計一定要充分滿足壓力的需要。在從容器引出的管道上一定要使用單向閥或其它防護性設施以防止深冷液體倒流。為防止深冷液體或低溫氣體在閥門之間的管線中殘留,管線上的兩個截止閥間應安裝泄放裝置。輸送管道只能使用低溫輸送專用管線。有些金屬象碳鋼在低溫下會變脆,并極易粉碎,因此不能用于深冷液體的儲存和運輸,建議將所有的泄放都設置在建筑物外面。

    12、特殊注意事項:一些金屬,如碳鋼,在低溫下極易變脆,破碎。

    13、使用氮氣的實驗室、化驗室等密閉空間應保持良好的

    通風,配備具有聲光報警功能的測氧儀,并在入口處設置安全標識。

    14、對于可能有氮氣存在的設備、容器,在所有可能的人員出入都用設置清晰可見的安全標識。

    15、氮氣瓶的存儲和搬運應符合Q/SY1365-2011《氣瓶

    使用安全管理規范》的要求。

    16、充有惰性氣體空間的通風和開口,在合理條件下盡可能位于遠離人員進出的地方。

    17、在作業周圍存在氮氣可能造成缺氧,而你又暴露于氮氣危險時,必須佩帶空氣呼吸器。

    18、所有人特別是主管必須清楚知道和氮氣有關的危險,確保在工作許可證上列出合適的防范措施并在施工現場強制執行,需要靠近這些通風口和開口工作的人員,必須經過適當的培訓,能勝任工作并佩戴適當的呼吸器。


    個人防護措施

    ◆呼吸保護

    一般情況:不需要

    緊急情況:在缺氧環境中可用自給式呼吸器或接有正壓管路式呼吸器的面罩并配有逃生裝置。過濾式呼吸器將不起作用。

    ◆防護手套:寬松的絕熱手套或皮手套。

    ◆眼睛的保護:建議使用全面罩和安全眼鏡。

    ◆其它防護設備:當使用容器時須穿安全鞋,長袖襯衫及長過鞋口的褲子,注意不要將褲腿扎入鞋內。

    ◆吸入:人員若缺氧,必須將其移到空氣清新處,若人員已停止呼吸,采用人工呼吸,并迅速尋求醫療處理

    ◆皮膚接觸:脫掉所有限制凍傷部位血液循環的衣服不要揉搓凍結部分,以免引起肌肉組織受傷。將受傷部位放在不超過105°F(40C)的溫水中浸泡。不要烘干。并立即請醫生療。

    ◆眼睛接觸:接觸液體后,立即用不超過105°(40℃)的溫水來給凍傷部分升溫。


    事故應急處置

    1、事故可能發生的前兆

    ①管線、設備、接口、閥門嚴重腐蝕

    ②出現白色煙霧


    2、現場應急處置措施

    ⑴、小量泄漏事故

    ◆發現泄漏第一人應立即停止作業,立刻關閉或切斷氣體來源的各相關閥門,并報告當班負責人。

    ◆當班負責人應立刻組織受影響崗位的作業人進行疏散,并通知搶險組組長。

    ◆搶險組搶險人員穿戴好防護用品趕赴泄漏點對泄漏物進行處置。低溫液體儲罐泄漏,可使用噴霧水槍驅散、稀釋沉積漂浮的氣體。必要時可設置排風扇驅散氣體。


    ⑵、大量泄漏事故

    ①應急指揮部應急行動:

    ◆總指揮應立即啟動2級響應,并向消防,安監、公安、交通等部門求援。

    ◆調動各應急行動組開展應急救援行動。


    ②搶險搶修組應急行動:

    ◆搶險搶修組穿戴防毒面具、防凍服趕至現場。低溫液體儲罐泄漏,可先組織一定數量的噴霧水槍,驅散、稀釋沉積漂浮灌區內的氣體,靠近罐區判斷泄漏位置,若泄漏口較小,流速慢,泄漏量少,可進行堵漏。

    ◆搶修人員進行堵漏時,必須設噴霧水槍掩護;對貯罐頂部開口泄漏,要用噴霧水槍托住下沉的氣體,往上驅散,使之在一定高度飄散。

    ◆若管道泄漏或罐體孔洞型泄漏,應使用外封式、捆綁式充氣堵漏工具進行迅速堵漏,或用金屬螺釘加粘合劑旋擰,或利用木楔、硬質橡膠塞封堵。

    ◆堵漏完畢后,繼續使用噴霧水槍驅散、稀釋泄漏氣體。


    ③搶險疏散組應急行動:

    ◆由組長組織員工選擇就近安全通道、出口迅速撤離事故現場到疏集合地點集合。

    ◆若集合點位于泄漏點的下風口時,經應急總指揮同意,離至廠外的安全地點集合。

    ◆清點集合點人數并向應急指揮部匯報,確保沒有人員被困(或)滯留在生產區域。


    ④安全警戒組應急行動:

    ◆設立安全警戒線,禁止一切與救援無關的人員進入警戒區域。

    ◆維持員工結合點的治安秩序

    ◆安排人員在工業區路口引導外部救援單位車輛進入廠區。


    ⑤醫療救護組應急行動:

    負責對受傷人員進行緊急救護,必要時護送至醫院診治。


    ⑥后勤保障組應急行動:

    除應急設施外,切斷警戒區內所有電源,切斷警戒區域內的電話機線路。


    ⑦通訊聯絡組應急行動:

    ◆根據應急指揮部總指揮的決定負責向“119”“110”“120”等或相關政府職能部門知會情況,請求支援。

    ◆事故狀態時負責各應急救援隊伍、應急指揮部之間的通訊暢通,提醒警戒區內搶險人員關閉手機。

    ◆必要時通知公司周邊單位、人員疏散。

    注:液氮的氣化安全使用請參考:

    1、低溫液體(LNG、氧氮氬)氣化站的常見問題與安全操作

    2、氧氣、氮氣、氬氣的安全使用管理

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