气体安全检测

石油化工行业背景：随着现在全球科学技术的提升，虽然说新能源成为了时代的热门使用能源，但是传统的石油能源仍然是现在世界上最主要的能源。根据现在的数据统计石油化工行业是化工工业的重要组成部分，是我国重要的支柱产业部门之一。随着国民经济发展，石油使用量逐年上涨，我国在近几年进行了大规模的油气进口管道建设，保证了油气资源的顺利进口，也是为石化行业发展打下基础。所以在石油化工行业气体安全检测尤为重要。石油化工行业气体安全检测：石油炼制的过程主要包括了：原油的预处理、常减压蒸馏、催化裂化、催化重整、延迟焦化、产品精制；化工生产过程主要包括了：原理处理、化学反应、产品精制；在整个石油化工工业制造过程中，难免会产生许多有毒的气体比如：胺、硫化氢、二氧化硫、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和硫化氢等无机废气，还有VOC类：苯、甲苯、二甲苯、丙烯酸、醚类、脂类、醇类、酮类及苯乙烯等有机废气。为保证生产、加工、运输、使用环节的安全，需要对各个环节的气体压力、燃气泄漏防爆、各种毒性泄漏等进行检测、监控尤为重要。近些年都有不少的石油化工行业气体安全事故发生，让人不得不防。[url=http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2023/03/16771327465311.png][img=16771327465311,487,300]http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2023/03/16771327465311-487x300.png[/img][/url]2021年7月3日，嘉兴海宁市浙江迈基科新材料有限公司发生一起硫化氢中毒窒息事故，已造成3人死亡、2人受伤。2022年4月24日凌晨，齐鲁分公司胜利炼油厂由于氢气泄漏，引发了火灾事故，所幸的是没有人员伤亡，也没有发生危险化学品污染环境事故。2022年6月8日12时45分，茂名石化化工分部一球罐动力泵泄漏引发爆炸。此次事故造成1人受伤、2人失联！辽宁盘山县在2023年1月15日下午13点，盘锦市盘山县浩业化工有限公司工人工人在烷基化装置维修过程中就发生了爆炸起火，起火的“罪魁祸首”就是由于是烷基化泄露。面对这种石油化工工业环境，工人生命安全已经成为了重中之重的生产安规，除此之外，石油化工工业过程中、运输过程中排出的废气或者泄露的气体，对环境也会造成极大的污染，排出的废气只有经过处理之后的才能排放到环境中。化学品的泄漏也是关乎生命安全的事情，一旦化学品泄漏，可能大面积的土地、植被、人类，都会面临生命的威胁，必须严重这种情况下就需要及时对泄漏进行检测，第一时间做好预防措施。英国Alphasense多款气体传感器，非常适合在石油化工行业气体安全检测，可以在整个石油化工工业生产流程中实时进行生产气体安全监控、在运输和存储过程中泄漏监控、在排放过程中废气分析检测。电化学原理的氯化氢HCL-A1、氯气CL2-A1、硫化氢H2S-A1、氨气NH3-AF等传感器。这些Alphasense传感器具有高灵敏度，可靠性、重复性好，分辨率高，响应速度快等特点，可以应用于石油化工行业的气体安全检测，快速检测泄漏，实时进行监测反馈、准确检测出环境中的气体浓度等特点。HCL-A1小尺寸，分辨率高、线性度好、稳定性强，可以适用于手持式或者便携式报警设备；HCL-B1，大尺寸，超高分辨率、响应速度快、线性度好、灵敏度高，可以应用固定式报警设备；可应用于各种化工、石油、水厂等场所的气体检测项目。CL2-A1、CL2-B1分辨率高、线性度好、响应速度快、稳定性强，可以适用于手持式、便携式报警设备、固定式报警设备；可应用于各种化工、石油、水厂等场所的气体检测项目。PID-A15可以检测多种可挥发的有机化合物气体，专业用于炼油、化工等工业环境或者存储区域的安全检测，泄漏检测，污染源检测。[b]传感器参数如下：[/b][url=http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2023/03/QQ图片20230306112405.png][img=QQ图片20230306112405,550,525]http://news.isweek.cn/wp-content/uploads/2023/03/QQ图片20230306112405.png[/img][/url]

在这里我们将着重讨论其它无机有毒有害气体检测仪的原理和应用，但实际上，我们很难将有毒有害气体简单地分为有机、无机两大类。因为在现实情况中，安全和卫生方面的遇到的气体很多都是有机无机气体的混合物。只是由于各种原因，目前我们对于有毒有害气体的认识还更多地集中于可燃气体、可以引起急性中毒的气体（硫化氢、氰氢酸等）、以及某些常见的有毒气体（一氧化碳）、氧气等检测仪上，因此，本文将首先着重介绍这类检测仪，并综合目前的情况对各类有毒有害（无机/有机）气体检测仪的应用提出建议。有毒有害气体检测仪的分类和原理： 气体检测仪的关键部件是气体传感器。气体传感器从原理上可以分为三大类：A） 利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制型、体积控制型、表面电位型）、催化燃烧式、固体热导式等。B） 利用物理性质的气体传感器：如热传导式、光干涉式、红外吸收式等。C） 利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式、隔膜离子电极式、固定电解质式等。 根据危害，我们将有毒有害气体分为可燃气体和有毒气体两大类。由于它们性质和危害不同，其检测手段也有所不同。 可燃气体是石油化工等工业场合遇到最多的危险气体，它主要是烷烃等有机气体和某些无机气体：如一氧化碳等。 可燃气体发生爆炸必须具备一定的条件，那就是：一定浓度的可燃气体，一定量的氧气以及足够热量点燃它们的火源，这就是爆炸三要素（如上左图所示的爆炸三角形），缺一不可，也就是说，缺少其中任何一个条件都不会引起火灾和爆炸。 当可燃气体（蒸汽、粉尘）和氧气混合并达到一定浓度时，遇具有一定温度的火源就会发生爆炸。我们把可燃气体遇火源发生爆炸的浓度称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限，一般用%表示。 实际上，这种混合物也不是在任何混合比例上都会发生爆炸而要有一个浓度范围。如上右图所示的阴影部分。当可燃气体浓度低于LEL（最低爆炸限度）时（可燃气体浓度不足）和其浓度高于UEL（最高爆炸限度）时（氧气不足）都不会发生爆炸。不同的可燃气体的LEL和UEL都各不相同（参见第八期的介绍），这一点在标定仪器时要十分注意。 为安全起见，一般我们应当在可燃气体浓度在LEL的10%和20%时发出警报，这里，10%LEL称作警告警报，而20%LEL称作危险警报。这也就是我们将可燃气体检测仪又称作LEL检测仪的原因。需要说明的是，LEL检测仪上显示的100%不是可燃气体的浓度达到气体体积的100%，而是达到了LEL的100%，即相当于可燃气体的最低爆炸下限，如果是甲烷，100%LEL=4%体积浓度（VOL）。 在工作中，以LEL方式测量这些气体的检测仪是我们常见的催化燃烧式检测仪。它的原理是一个双路电桥（一般称作惠斯通电桥）检测单元。在这其中的一个铂金丝电桥上涂有催化燃烧物质，不论何种易燃气体，只要它能够被电极引燃，铂金丝电桥的电阻就会由于温度变化发生改变，这种电阻变化同可燃气体的浓度成一定比例，通过仪器的电路系统和微处理机可以计算出可燃气体的浓度。 直接测量可燃气体的体积浓度的热导式VOL检测器也可以在市场上得到，同时，也已经有了LEL/VOL合二为一的检测器。VOL可燃检测器特别适合于在缺氧（氧气不足）的环境中测量可燃气体的体积（VOL）浓度。 有毒气体既可以存在于生产原料中，如大多数的有机化学物质（VOC），也可能存在于生产过程的各个环节的副产品中，如氨、一氧化碳、硫化氢等等。它们是对工作人员造成危害最大的危险因素。这种危害不仅包括立即的伤害，如身体不适、发病、死亡等等，而且包括对于人体长期的危害，如致残、癌变等等。对于这些有毒有害气体的检测是我们发展中国家应当开始引起充分重视的问题。表 常见有毒有害气体的TWA（8小时统计权重平均值）、STEL（15分钟短期暴露水平）、IDLH（立即致死量）（ppm）和MAC（车间最大允许浓度）mg/m3。有毒气体 TWA STEL IDLH MAC 氨气 (NH3) 25 35 500 30 一氧化碳(CO) 25 -- 1500 30 氯气 (Cl2) 0.5 1 30 1 氰化氢 (HCN) 10 4.7 50 0.3 硫化氢(H2S) 10 15 300 10 一氧化氮 (NO) 25 -- 100 -- 二氧化硫(SO2) 2 5 100 15 VOC* 50 100 -- -- *随气体种类不同，其TWA、STEL、IDLH、MAC等值会有一定的不同 目前，对于特定的有毒气体的检测，我们使用最多的是专用气体传感器。它可以包括上面所列的所有气体传感器，也包括前两章所介绍的光离子化检测仪。其中，检测无机气体最为普遍、技术相对成熟、综合指标最好的方法是定电位电解式方法，也就是我们常说的电化学传感器。 电化学传感器的构成是：将两个反应电极--工作电极和对电极以及一个参比电极放置在特定电解液中（如上图如示），然后在反应电极之间加上足够的电压，使透过涂有重金属催化剂薄膜的待测气体进行氧化还原反应，再通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流，然后由其中的微处理器计算出气体的浓度。 目前，可以检测到特定气体的电化学传感器包括：一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氨气、氯气、氰氢酸、环氧乙烷、氯化氢等等。 检测VOC检测器可以使用前章介绍的光离子化检测器。 氧气也是在工业环境中，尤其是密闭环境中需要十分注意因素。一般我们将氧气含量超过23.5%称为氧气过量(富氧)，此时很容易发生爆炸的危险；而氧气含量低于19.5%为氧气不足（缺氧），此时很容易发生工人窒息、昏迷以至死亡的危险。正常的氧气含量应当在20.9%左右。氧气检测仪也是电化学传感器的一种。目前在选择有毒有害气体检测仪时的问题： 在我国，由于历史和认识上的原因，我们在选用各类检测仪时存在的问题还比较多，具体体现在：1） 对可燃气体的检测重于对有毒气体的检测。2） 对可能引起急性中毒气体的检测重于对可能引起慢性中毒的气体的检测。 由于众多可燃气体泄漏所引起的爆炸事故的血的教训，使人们对于可燃气体检测十分重视，可以讲，任何一个石化、化工厂，绝大多数的危险气体检测仪都是LEL检测仪。但仅配备LEL检测仪对于真正保护工人的安全和健康还是远远不够的。 不可否认的是，大多数的挥发性危险气体都是可燃气体，但是，催化燃烧式的可燃气体检测仪（LEL）并不是对所有的可燃气体检测都是最佳选择。它是专门为检测甲烷设计的，而对其它物质的检测性能比较差。所以，它们可以检测出的除甲烷以外的可燃气体的下限浓度要远远高于它们的允许浓度。比如：对于苯、氨气等危险有毒气体，单纯使用可燃气体检测仪就是一个十分危险的做法。比如，苯的爆炸下限是1.2%，它在LEL检测仪上的校正系数是2.51，也就是说，苯在一个用甲烷标定的LEL检测仪上的显示的浓度只是其实际浓度的40%！！这样，用LEL可以检测到的苯的最低警报浓度是10%LEL=10%*1.2%*2.51=3.0*10-3，这个浓度同苯的允许浓度5*10-6相比要高近600倍!!。同样，氨在LEL检测仪上得到的警报浓度1.5*10-2也要比其允许浓度2.5*10-5高大约600倍。因此根据所检测气体的不同，选择特定有毒气体检测仪要比单纯选择LEL检测仪更加安全可靠得多。 另外，目前我们对于可以引起急性中毒的气体，比如硫化氢、氰氢酸等的检测较为重视，但对于可以引起慢性中毒的气体，比如芳香烃、醇类等的检测重视不够，其实后者对于工人健康和安全的危害丝毫不逊于可以引起急性中毒的气体！它们可能引起癌变和其它的隐形病症，影响工人的寿命和健康。这种现象的出现，除了认识上的原因以外，以前市场上缺乏合适的、可以检测较低浓度的有机气体检测仪也是一个重要的原因。 随着科学技术水平的发展和人们健康认识的提高，人们已经不满足于仅仅"高高兴兴上班来，平平安安回家去"，而是追求着更高的生活质量和生活条件。人们不仅关心着今日的工作，更关心着明天----退休以后的生活。因此在工业卫生和工业安全工作中要不断地引入新观念、新思路才能不仅要避免眼前的危险发生，而更要注意避免日后悲剧的发生，所有这些，都需要通过法规制定和人们素质的提高得到不断地改善和提高。

[font=宋体][font=宋体]检测实验室有很多实验需要用到气体钢瓶，有以下几种情况存在[/font][font=Times New Roman]:(1)[/font][font=宋体]钢瓶放置在检测仪器设备的同一间实验室内的防爆柜内[/font][font=Times New Roman] (2)[/font][font=宋体]钢瓶放置在检测仪器的同一间实验室内，用铁链或其他方式固定[/font][font=Times New Roman] (3)[/font][font=宋体]钢瓶放置在楼内的某一个地方，连接管路到实验室[/font][font=Times New Roman] (4)[/font][font=宋体]钢瓶放置在室外的普通房子里等等。到底怎样放置更合理或适宜[/font][font=Times New Roman]?[/font][font=宋体]答[/font][font=Times New Roman]:[/font][font=宋体]建议根据不同类型气体的具体情况来定，惰性气体如氮气、氩气等采用[/font][font=Times New Roman](1)[/font][font=宋体]、[/font][font=Times New Roman](2)[/font][font=宋体]、[/font][font=Times New Roman](3)[/font][font=宋体]、[/font][font=Times New Roman](4)[/font][font=宋体]种放置均可，但易燃易爆气体如乙炔、氢气等需配备防爆钢瓶柜，移至气瓶间，并要有安全防护距离，采取一定的安全防护措施如[/font][font=Times New Roman](3)[/font][font=宋体]、[/font][font=Times New Roman](4)[/font][font=宋体]。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]本问题涉及理化检测实验室对高压气体钢瓶安全使用问题，现场评审时可以关注如下情况[/font][font=Times New Roman]:[/font][/font][font=宋体][font=宋体]①查实验室是否编制高压气体钢瓶安全使用作业指导书[/font][font=Times New Roman]:[/font][font=宋体]②是否有专人负责气瓶的安全管理，是否对钢瓶使用人员进行安全使用方面的教育与培训[/font][font=Times New Roman] [/font][font=宋体]③是否定期对气瓶进行安全检查，或有专业部门出具安全合格证[/font][font=Times New Roman] [/font][font=宋体]④可燃气体钢瓶[/font][font=Times New Roman]([/font][font=宋体]如氢气、乙炔气等[/font][font=Times New Roman])[/font][font=宋体]，严禁放在实验室内，要单独存放，远离热源明火，通风良好，且与氧气钢瓶分开存放[/font][font=Times New Roman] [/font][font=宋体]⑤放置在实验室内的惰性气体钢瓶[/font][font=Times New Roman]([/font][font=宋体]如氮气、氩气等[/font][font=Times New Roman])[/font][font=宋体]，要远离热源避免阳光直射，有固定措施，防止剧烈震动。[/font][/font]