王花邦，李 珍，俞學(xué)榮

（青海鹽湖元品化工有限責(zé)任公司，青海 格爾木 816099）

化工產(chǎn)業(yè)自身的特殊性決定了解決安全問題是持續(xù)化工生產(chǎn)的頭等大事?；どa(chǎn)原材料中的易燃易爆物質(zhì)較多，且外界環(huán)境變化容易導(dǎo)致內(nèi)部化學(xué)成分熔點(diǎn)與空間組合產(chǎn)生變化，為化工生產(chǎn)埋下嚴(yán)重的安全隱患，對生產(chǎn)人員與設(shè)備裝置造成極大危害，尤其是在封閉空間進(jìn)行化學(xué)生產(chǎn)，空氣中的化學(xué)濃度上升，導(dǎo)致氣體擴(kuò)散存在阻礙，易引發(fā)爆炸事故[1-2]。此外，大部分易燃化學(xué)物質(zhì)以及有機(jī)溶劑會(huì)在外界溫度升高的情況下產(chǎn)生自燃，引發(fā)火災(zāi)，造成嚴(yán)重的后果。結(jié)合上述論斷，對化工設(shè)備中殘留氣體的檢測必不可少，即在化工設(shè)備動(dòng)火之前進(jìn)行檢修是非常必要的。

1 化工設(shè)備動(dòng)火作業(yè)概述

化工設(shè)備在經(jīng)歷多次化工材料生產(chǎn)之后，會(huì)在裝置內(nèi)部殘留大量化學(xué)物質(zhì)與化學(xué)氣體?；ぴO(shè)備檢測分析方法通常是在其內(nèi)部安裝易燃易爆氣體泄漏的預(yù)警系統(tǒng)，防止危險(xiǎn)氣體自化工設(shè)備內(nèi)部泄漏。上述安全檢測方法存在漏洞，就是在進(jìn)行封閉的化工設(shè)備檢測時(shí)殘留氣體、物質(zhì)不會(huì)泄露，因而不能觸動(dòng)預(yù)警機(jī)制，但是殘留在封閉化工設(shè)備中，很容易在高溫以及內(nèi)部空氣濃度上升時(shí)達(dá)到爆炸閾值，導(dǎo)致爆炸事故，甚至極個(gè)別爆炸下限較低的氣體會(huì)在短期內(nèi)發(fā)生爆炸。這種情況是預(yù)警機(jī)制不能檢測到的，因此，必須進(jìn)行更為先進(jìn)的技術(shù)儀器安全分析，實(shí)現(xiàn)化工設(shè)備檢修動(dòng)火前的安全檢測分析[3-4]。

化工企業(yè)的設(shè)備動(dòng)火作業(yè)是一項(xiàng)技術(shù)要求較高、環(huán)境要求高、風(fēng)險(xiǎn)程度較大的分析檢測過程，因此，在分析檢測過程中不能存在流程缺漏、失準(zhǔn)以及安全措施不到位的情況，否則會(huì)隨時(shí)引發(fā)嚴(yán)重的意外事故。綜上所述，進(jìn)行化工設(shè)備殘留氣體及物質(zhì)的安全檢測分析必不可少，尤其是對殘留物質(zhì)與氣體的爆炸下限、空間氣體濃度的檢測，以實(shí)現(xiàn)化工產(chǎn)業(yè)安全運(yùn)行。

2 樣本分析與收集

化工設(shè)備安全檢測采用電源接通方式，嚴(yán)格控制電壓的穩(wěn)定與升降；此外，對化工設(shè)備進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)、焊接作業(yè)之前，必須進(jìn)行安全性能的分析檢測，在保證內(nèi)部空氣濃度在該物質(zhì)的爆炸下限之下時(shí)，才能進(jìn)行動(dòng)火、接電作業(yè)，防止火災(zāi)、爆炸以及有毒物質(zhì)泄漏等安全事故的發(fā)生。

2.1 前期準(zhǔn)備

化工安全監(jiān)測首先要將該設(shè)備內(nèi)部的構(gòu)造了解清楚，隨后將所有的通風(fēng)口、出氣口以及排氣口打開。為了防止氣體內(nèi)殘留有害物質(zhì)對人體造成危害，應(yīng)當(dāng)立刻使用蒸氣以及氮?dú)鈱⒘鞒鰵怏w進(jìn)行稀釋化處理。其次，在處理工作完成后，由相關(guān)專業(yè)采樣人員進(jìn)行氣體采樣。

2.2 采樣流程

（1）小型化工設(shè)備可以使用真空取樣器或者100 mL的醫(yī)用針管進(jìn)行化工設(shè)備氣體采集，所收集的樣本應(yīng)為統(tǒng)一體積。此外，取樣結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)均勻，保障后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）大型化工設(shè)備應(yīng)當(dāng)將設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行劃分并跨區(qū)域取樣。如果該大型化工設(shè)備的內(nèi)部設(shè)有隔離板，需要借助氣體取樣器進(jìn)行化工設(shè)備內(nèi)部氣體的均衡樣本采集。

（3）在進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)之前，再次進(jìn)行動(dòng)火接口的殘留物質(zhì)檢測，不能存在任何固體、液體物質(zhì)，并且將該處標(biāo)記為樣本收集點(diǎn)，進(jìn)行單獨(dú)樣本采集。

（4）結(jié)合周圍環(huán)境空氣中的濃度、溫度以及濕度進(jìn)行樣本的收集，保證該化工設(shè)備動(dòng)火作業(yè)之前的條件為已知情況。

3 檢測分析方法

按照安全監(jiān)測分析方法進(jìn)行生產(chǎn)檢修，主要采用的分析檢修法為氣相色譜法，結(jié)合樣本氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。該方法能夠直接進(jìn)行化學(xué)物質(zhì)的低濃度檢測，并且對其中的有機(jī)物有著較為靈敏的反應(yīng)。此外，該檢測分析方式容易上手，難度較低，數(shù)據(jù)信息的結(jié)果輸出速率較快，相較于傳統(tǒng)的化學(xué)法顯得更為安全便捷。因此，以苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為例進(jìn)行安全檢測分析，執(zhí)行儀器與執(zhí)行前提如下所示。

3.1 氣相色譜儀

進(jìn)行苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的安全檢測分析，應(yīng)當(dāng)使用含有氫元素的易燃物質(zhì)或者含有熱導(dǎo)檢測器構(gòu)件的氣相色譜儀。

3.2 色譜柱

進(jìn)行苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的安全檢測分析，應(yīng)當(dāng)使用Φ3～4 mm并且整體色譜柱長為3～4 m的柱形結(jié)構(gòu)物，其材質(zhì)可選擇防腐蝕、抗高溫的不銹鋼以及玻璃柱等。

3.3 固定液

固定液在安全檢測環(huán)節(jié)中主要起到化學(xué)物質(zhì)的穩(wěn)定以及儀器設(shè)備的固定作用，選擇種類較多，通常以DOP、TCP以及PEG為主。

3.4 色譜柱溫度

色譜柱溫度保持在70 ℃左右。

3.5 氣化溫度

氣相色譜儀的氣體氣化溫度提升至100 ℃。

3.6 搭載氣體

搭載氣體主要為樣本采集的氫氣，可以使用氦氣與氮?dú)膺M(jìn)行替換。

3.7 燃?xì)?/h3>

燃?xì)庖约兌容^高的氫氣為主。

3.8 助燃?xì)?/h3>

助燃?xì)鉃榭諝狻?/p>

3.9 樣本放置

將準(zhǔn)備好的樣本信息利用醫(yī)用注射器或者專用流通管道裝置進(jìn)行化工氣體的進(jìn)入。

4 標(biāo)準(zhǔn)氣的配制與氣體濃度計(jì)量

采用專業(yè)的壓氣瓶降低化工設(shè)備內(nèi)部氣體的壓力，并根據(jù)配氣裝置進(jìn)行氣體濃度的分配，此外，也可以采用干凈的橡膠塞與1 000 mL的配氣瓶進(jìn)行配制。完成上述步驟之后，采用100 mL的醫(yī)用注射器，在橡膠瓶塞上進(jìn)行純苯試劑注射，純苯試劑的純度應(yīng)當(dāng)達(dá)到國際使用標(biāo)準(zhǔn)，注射量約為5 μL。最后讓純苯試劑在配氣瓶內(nèi)部自動(dòng)揮發(fā)。由此可以得出，在純苯試劑的環(huán)境溫度為0 ℃、空間壓強(qiáng)為101.27 kPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)氣體量與苯試劑的配制比例為1∶0.001 19，即在該配氣瓶中的苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.12%（1*/V）。

式中，d代表苯比重，0.862；M代表苯分子質(zhì)量，76。

5 色譜信息分析

根據(jù)上述試驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行化工設(shè)備安全檢測分析，將氣相色譜儀的數(shù)據(jù)按照前期制定的條件環(huán)境進(jìn)行樣本放置，在該氣相色譜儀穩(wěn)定之后，采用100 mL的醫(yī)用注射器或者專用流通管道裝置進(jìn)行樣本注射。此外，必須要保證所注射的標(biāo)準(zhǔn)氣與樣本試劑氣體的進(jìn)入量度一致。其實(shí)際操作步驟分為：測量標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)入的量度，記為Us；測量樣本氣體進(jìn)入的量度，記為U。如果采集的樣本過多，仍然按照上述方式進(jìn)行測量標(biāo)記，在全部樣本氣體測量標(biāo)記完成之后，對標(biāo)準(zhǔn)氣再次進(jìn)行測量標(biāo)記。將氣相色譜儀上的前后數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對比，找出其中存在的差異，并排查色譜儀信息是否變化，以此為依據(jù)來保障該取樣數(shù)據(jù)信息的精確度。

6 樣本氣體中苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算

樣本氣體中苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式為：

式中，U代表樣本中的苯峰面積，Us代表標(biāo)準(zhǔn)氣中的苯峰面積。適用范圍：標(biāo)準(zhǔn)氣與樣本氣進(jìn)入量度一致。

7 生成報(bào)告

根據(jù)上述檢測結(jié)合，該方面的分析人員應(yīng)當(dāng)對樣本及時(shí)進(jìn)行分析，并生成報(bào)告。安全檢測報(bào)告中應(yīng)當(dāng)明確該項(xiàng)安全檢測分析的時(shí)間、氣候、風(fēng)向、室內(nèi)溫度、室外溫度、地點(diǎn)、樣本氣體排號以及純苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)。將上述安全檢測分析報(bào)告給分析人員簽字，并遞交給總負(fù)責(zé)人。在審核檢測過程與結(jié)果無誤的情況下，向安全責(zé)任部門申請進(jìn)行化工設(shè)備的動(dòng)火，合格則立刻給予批準(zhǔn)，不合格則由安全責(zé)任部門將報(bào)告打回重新檢測，直到再次進(jìn)行樣本采集并得到合理的安全檢測分析結(jié)果，才能執(zhí)行化工設(shè)備動(dòng)火。

8 爆炸下限分析

爆炸下限是化工設(shè)備中殘留的大量可燃物質(zhì)在一定的空氣濃度，遇到高溫或者明火時(shí)產(chǎn)生的爆炸閾值。化工設(shè)備中殘留物質(zhì)的爆炸下限都能在相關(guān)教科書上查詢，出現(xiàn)查詢不到的情況，可以進(jìn)行自我計(jì)算，計(jì)算過程為：將化工設(shè)備的可燃?xì)怏w在蒸氣高溫作用的條件下求出下限閾值y，再求出該可燃?xì)怏w中構(gòu)成化學(xué)因素單位的貢獻(xiàn)值總和Σx，計(jì)算公式如式（3）所示，各種鏈及基團(tuán)的貢獻(xiàn)值x如表1所示。

表1 各種鏈及基團(tuán)的貢獻(xiàn)值x

9 結(jié)論分析

對化工設(shè)備中的化學(xué)氣體以及原材料中的易燃易爆品進(jìn)行抽樣調(diào)查，按照安全檢測分析方法進(jìn)行生產(chǎn)檢修，主要采用的分析檢修法為氣相色譜法，結(jié)合樣本氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，設(shè)計(jì)分析步驟，包括樣本收集的方式、化工氣體與標(biāo)準(zhǔn)氣體的調(diào)配與檢測、氣相色譜適用范圍與執(zhí)行、樣本數(shù)據(jù)信息計(jì)算等，對最終得出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析檢測。

（1）進(jìn)行苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的安全檢測分析，應(yīng)當(dāng)使用含有氫元素的易燃物質(zhì)或者熱導(dǎo)檢測器構(gòu)件的氣相色譜儀，所搭載的氣體主要為樣本采集的氫氣，可以使用氦氣與氮?dú)膺M(jìn)行替換；燃?xì)鉃榧兌容^高的氫氣。

（2）在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)氣的配制過程中，所得氣體濃度應(yīng)當(dāng)達(dá)到化工設(shè)備動(dòng)火的標(biāo)準(zhǔn)；此外，標(biāo)準(zhǔn)氣的樣本注射方式、注射量度應(yīng)當(dāng)與樣本氣體相同；按照國際標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)氣濃度，應(yīng)當(dāng)將爆炸下限質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的殘留物質(zhì)控制在0.2%（體積比）之內(nèi)，符合上述標(biāo)準(zhǔn)才能進(jìn)行化工設(shè)備動(dòng)火作業(yè)。

（3）進(jìn)行實(shí)際化工設(shè)備安全檢測分析時(shí)，安全檢測分析人員與實(shí)施執(zhí)行流程人員必須同時(shí)在場，在確定一切外界因素與安全檢測儀器到位之后，進(jìn)行化工設(shè)備的樣本收集。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行在安全檢測分析合格之后進(jìn)行樣本氣體的采集，并且盡量將采集樣本的時(shí)間控制在外界環(huán)境因素變化較小的區(qū)間內(nèi)，即快速取樣。

（5）在完成安全檢測分析，并且申請核查合格之后，必須出示參與安全檢測分析環(huán)節(jié)的分析人員以及安全責(zé)任人員的動(dòng)火許可證明，在較大程度上減少化工設(shè)備動(dòng)火意外事故。

進(jìn)行化工設(shè)備殘留氣體及物質(zhì)安全檢測分析必不可少，尤其是注重對殘留物質(zhì)與氣體的爆炸下限、空間氣體濃度的檢測，以實(shí)現(xiàn)化工產(chǎn)業(yè)安全運(yùn)行。