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常用化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)施（一）
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
化學(xué)實(shí)驗(yàn)室通常會使用高壓、高能、高溫和低溫實(shí)驗(yàn)裝置，這些實(shí)驗(yàn)裝置的正確使用對于保護(hù)操作人員的安全十分重要，特別是對那些可能會引起大事故的裝置，使用時(shí)必須具備充分的知識，并按規(guī)程進(jìn)行操作。
實(shí)驗(yàn)裝置的使用能量越高，其危險(xiǎn)性就越大。使用玻璃裝置和高溫、高壓、高能、高速度、高負(fù)荷之類裝置時(shí)，必須做好充分的預(yù)防措施，并謹(jǐn)慎地操作。對其性能不了解的裝置，要認(rèn)真閱讀使用說明書，不能輕易操作。實(shí)驗(yàn)裝置使用后應(yīng)收拾妥當(dāng)，如果發(fā)現(xiàn)有不正常的地方，必須馬上進(jìn)行檢查修理，或者把情況登記備案并告知后面的使用者。
一、壓力裝置設(shè)施
器壁內(nèi)外存在著一定壓力差的所有密閉容器均可稱為壓力容器。壓力容器器壁兩邊(內(nèi)、外部)所存在的壓力差稱為壓力載荷，壓力容器所承受的這種壓力載荷增加了容器的持有能量，使容器具備了能量釋放的可能性、產(chǎn)生泄漏和爆炸的危險(xiǎn)性。這種可能性和危險(xiǎn)性與容器的介質(zhì)、容積、所承受的壓力載荷以及結(jié)構(gòu)、用途等有關(guān)。
壓力容器的工作介質(zhì)是指容器所盛裝的，或在容器中參與反應(yīng)的物質(zhì)。工作介質(zhì)是液體的壓力容器，由于液體的壓縮性很小，因此在卸壓時(shí)介質(zhì)的膨脹很小，容器爆炸時(shí)所釋放的能量也很小。而工作介質(zhì)是氣體的壓力容器，因?yàn)闅怏w有很大的壓縮性，因此在容器爆破時(shí)氣體瞬時(shí)卸壓膨脹所釋放的能量也就很大。承載壓力和容積相同的壓力容器，工作介質(zhì)為氣體的要比介質(zhì)為液體的爆破能量大數(shù)百倍至數(shù)萬倍。如，一個(gè)容積為lO m3、工作壓力為1．1 MPa(絕對壓力)的容器，如果介質(zhì)是空氣，它爆破時(shí)所釋放的能量(氣體絕熱膨脹所做的功)約為1.36×102J；如果介質(zhì)是水，則其爆炸時(shí)所釋放的能量僅為2.16×103J。前者為后者的6200倍。由此可見，容器內(nèi)的介質(zhì)若為液體，即使容器爆破，其破壞性也是較小的。不過應(yīng)該注意的是，這里所說的液體，是指常溫下的液體，而不包括高于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)(在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn))的飽和液體(如鍋爐中的高溫飽和水)和沸點(diǎn)低于常溫(包括有可能達(dá)到的最高使用溫度或周圍環(huán)境溫度)的液化氣體。因?yàn)檫@些介質(zhì)在容器內(nèi)只是由于壓力較高才呈現(xiàn)液態(tài)(實(shí)際在容器內(nèi)是氣液并存的飽和狀態(tài))，如果容器破裂，容器內(nèi)的壓力下降，這些飽和液體即呈現(xiàn)過熱狀態(tài)，并立即蒸發(fā)氣化，體積急劇膨脹，發(fā)生“蒸汽爆炸”(爆沸)，其所釋放的能量要比同體積、同壓力的飽和蒸汽大得多(相當(dāng)于瞬間不斷地產(chǎn)生飽和蒸汽)。所以從物質(zhì)的聚集性狀態(tài)方面考慮，壓力容器的工作介質(zhì)包括壓縮氣體、水蒸氣、液化氣體和工作溫度高于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的飽和液體。
壓力容器的工作壓力是指容器在正常使用過程中所能承受的最高壓力。一般來說，工作壓力越高，或者容器的容積越大，則容器爆炸時(shí)氣體膨脹所釋放的能量也越大，事故的危害性越嚴(yán)重。
壓力容器是按預(yù)定的使用壓力設(shè)計(jì)的，它的壁厚只能允許承受一定的壓力，即所謂最高使用壓力，在這個(gè)范圍內(nèi)容器可安全運(yùn)行，超過這個(gè)壓力，容器就可能遭到破壞。由于種種原因，壓力容器在運(yùn)行過程中常常出現(xiàn)超壓。如，壓力來自容器外的壓力容器，輸入氣量大于輸出氣量時(shí)，使氣體密度增大，壓力升高；減壓閥失靈或操作失誤，高壓氣體直接進(jìn)入容器而造成超壓；裝液過量或受熱溫度升高，器內(nèi)液體膨脹，壓力劇增；容器內(nèi)介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)使壓力增高等。
(一)壓力裝置的安全附件
壓力容器的安全附件是為使容器安全運(yùn)行而裝設(shè)的一種附屬裝置。通常不僅把能自動泄壓的裝置稱為附屬裝置，如安全閥、防爆片等當(dāng)作安全附件，而且也把一些顯示設(shè)備中與安全有關(guān)的參數(shù)計(jì)量儀器，如壓力表、液面計(jì)等也作為安全附件，因?yàn)檫@些裝置可使操作人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)不安全因素，以便采取措施，預(yù)防事故發(fā)生。
(1)安全閥。安全閥是防止超壓，保證壓力容器安全運(yùn)行的一種保險(xiǎn)裝置。當(dāng)容器在正常壓力工作時(shí)，它保持密閉不漏，而當(dāng)容器壓力超過規(guī)定壓力時(shí)，就能把容器內(nèi)的氣體迅速排出，使容器內(nèi)的壓力始終保持在最高許可壓力范圍以內(nèi)。安全閥不僅有這一主要功能，還有報(bào)警功能。在開放排氣時(shí)，氣體流速較高，安全閥發(fā)出較大的聲響，成為超壓的報(bào)警信號。
在連續(xù)操作的系統(tǒng)中，如裝有工作壓力相同的多個(gè)壓力容器，而氣體壓力在每個(gè)容器內(nèi)不會自行升高者，可按同壓系統(tǒng)在連接管道或其中一個(gè)容器上裝設(shè)安全泄壓閥；壓力容器內(nèi)的壓力是由于容器內(nèi)的介質(zhì)化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生，或化學(xué)反應(yīng)能使壓力升高者，應(yīng)單獨(dú)裝設(shè)安全泄壓裝置；壓力容器內(nèi)介質(zhì)的壓力會因容器內(nèi)外受熱而增高，且容器與其他設(shè)備的連接管道又裝有閥門者，應(yīng)單獨(dú)裝設(shè)安全泄壓裝置；盛裝或使用蒸汽的壓力容器，如最高許用壓力不小于蒸汽鍋爐時(shí)，可不裝設(shè)安全泄壓裝置。如果蒸汽是經(jīng)過減壓閥以后輸人壓力容器，且蒸汽的最高許用壓力小于鍋爐者，則應(yīng)在容器上或減壓閥出口管上裝置安全泄壓裝置。
(2)壓力表。壓力表是用來測量容器內(nèi)介質(zhì)壓力的儀表。在壓力容器中，大部分使用彈簧管壓力表。在高壓氣瓶(如氧氣瓶和乙炔瓶)上應(yīng)采用專用的壓力表，而在一些工作介質(zhì)具有腐蝕性的容器中，也有使用薄膜壓力表的。壓力表的量程應(yīng)與設(shè)備工作壓力相適應(yīng)，通常為工作壓力的1.5～3倍，最好為2倍。壓力表刻度盤上應(yīng)該畫紅線，指出最高允許工作壓力。壓力表的連接管不應(yīng)有漏水、漏氣現(xiàn)象，否則會降低壓力表指示值。
(3)爆破片。對于固定式壓力容器，爆破片的設(shè)計(jì)爆破壓力不得大于壓力容器的設(shè)計(jì)壓力，且爆破片的最小設(shè)計(jì)爆破壓力不應(yīng)小于壓力容器最高工作壓力的1.05倍。
(4)測溫儀表。需要控制壁溫的壓力容器上，必須裝設(shè)測試壁溫的測溫儀表(或溫度計(jì))，嚴(yán)防超溫。
(5)液位計(jì)。根據(jù)壓力容器的介質(zhì)、最高允許工作壓力(或設(shè)計(jì)壓力)和設(shè)計(jì)溫度選用；在安裝使用前，設(shè)計(jì)壓力小于10 MPa壓力容器用液位計(jì)進(jìn)行1.5倍液位計(jì)公稱壓力的液壓試驗(yàn)，設(shè)計(jì)壓力大于或者等于10 MPa壓力容器的液位計(jì)進(jìn)行1.25倍液位計(jì)公稱壓力的液壓試驗(yàn)；儲存O℃以下介質(zhì)的壓力容器，選用防霜液位計(jì)；寒冷地區(qū)室外使用的液位計(jì)，選用夾套型或者保溫型結(jié)構(gòu)的液位計(jì)；用于易爆、毒性程度為極度、高度危害介質(zhì)的液化氣體壓力容器上，有防止泄漏的保護(hù)裝置；要求液面指示平穩(wěn)的，不允許采用浮子(標(biāo))式液位計(jì)。
(6)緊急切斷裝置。其作用是當(dāng)管道及其附件發(fā)生破裂及誤操作或罐車附近發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，可緊急關(guān)閉閥門，迅速切斷氣源，防止事故蔓延擴(kuò)大。
(7)快開門式壓力容器的安全聯(lián)鎖裝置。《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第49條規(guī)定，快開壓力容器的快開門必須設(shè)置安全聯(lián)鎖裝置，并且安全聯(lián)鎖裝置應(yīng)具備以下功能：①快開門達(dá)到預(yù)定關(guān)閉部位方能升壓運(yùn)行的聯(lián)鎖控制功能；②當(dāng)壓力容器內(nèi)部壓力完全釋放，安全聯(lián)鎖脫開后，方能打開快開門的聯(lián)鎖聯(lián)動功能：③具有與上述動作同步的報(bào)警功能。按引起安全聯(lián)鎖裝置動作的動力來源，可分為直接作用式安全聯(lián)鎖裝置、間接作用式安全聯(lián)鎖裝置和組合式安全聯(lián)鎖裝置。
以上都是保證壓力容器安全運(yùn)行的安全附件，均應(yīng)定期檢查，保證其精確度和安全可靠性。
(二)高壓裝置的安全使用
1、壓力容器的安全使用
正確和合理地使用壓力容器，是提高壓力容器安全可靠性，保證壓力容器安全運(yùn)行的重要條件。為了實(shí)現(xiàn)壓力容器管理工作的制度化、規(guī)范化，有效地防止或減少事故的發(fā)生，國務(wù)院頒布了《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》等一系列法規(guī)，對壓力容器安全使用管理提出了明確的內(nèi)容和嚴(yán)格的要求。
使用壓力容器的單位和個(gè)人應(yīng)按規(guī)定辦理壓力容器使用登記手續(xù)，未辦理登記的不得擅自使用。所有壓力容器必須辦理特種設(shè)備使用登記證，壓力容器的使用登記證僅在壓力容器定期檢驗(yàn)合格期間有效。
有壓力容器的使用單位必須建立《壓力容器技術(shù)檔案》及使用登記本，每年應(yīng)將壓力容器數(shù)量和使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
使用壓力容器單位的技術(shù)負(fù)責(zé)人必須對壓力容器的安全技術(shù)管理負(fù)責(zé)，并根據(jù)設(shè)備的數(shù)量和對安全性能的要求，負(fù)責(zé)組織對使用壓力容器的操作人員進(jìn)行培訓(xùn)。
壓力容器使用單位應(yīng)做好壓力容器運(yùn)行、維修和安全附件校驗(yàn)情況的檢查，做好壓力容器檢驗(yàn)、維修改造和報(bào)廢等技術(shù)審查工作。壓力容器的重大修理、改造方案應(yīng)報(bào)上級安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)審查批準(zhǔn)。
使用壓力容器的注意事項(xiàng)如下：
(1)充分明確實(shí)驗(yàn)的目的，熟悉實(shí)驗(yàn)操作的條件。要選用適合于實(shí)驗(yàn)?zāi)康募安僮鳁l件要求的裝置、器械種類及設(shè)備材料。
(2)購買或加工上述器械、設(shè)備時(shí)，要選擇質(zhì)量合格的產(chǎn)品，并要標(biāo)明使用的壓力、溫度及使用化學(xué)藥品的性狀等條件。
(3)一定要安裝安全器械，設(shè)置安全設(shè)施。估計(jì)實(shí)驗(yàn)特別危險(xiǎn)時(shí)，要采用遙測、遙控儀器進(jìn)行操作。同時(shí)，要定期檢查安全器械。
(4)預(yù)先采取措施，即使由于停電等原因而使器械失去功能，也不致發(fā)生事故。
(5)高壓裝置使用的壓力，要在其試驗(yàn)壓力的2／3以內(nèi)使用。但試壓時(shí)，應(yīng)在其使用壓力的1.5倍的壓力下進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。
(6)用厚的防護(hù)墻把實(shí)驗(yàn)室的三面圍起來，而另一面則用通用的薄墻圍起。屋梁也要用輕質(zhì)材料制作。
(7)要確認(rèn)高壓裝置在超過其常用壓力下使用也不漏氣，倘若漏氣了，也要防止其滯留不散，要注意室內(nèi)經(jīng)常換氣。
(8)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的電氣設(shè)備要根據(jù)使用氣體的不同性質(zhì)，選用防爆型之類的合適設(shè)備。
(9)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)儀器、裝置的布局要預(yù)先充分考慮倘若發(fā)生事故，也要使其所造成的損害限制在最小范圍內(nèi)。
(10)在實(shí)驗(yàn)室的門外及其周圍要掛出標(biāo)志，以便局外人也清楚地知道實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及使用的氣體等情況。
參考資料：實(shí)驗(yàn)室安全與環(huán)境保護(hù)
