常用化學化工實驗裝置設施（一）
發布時間：2017-09-01
化學實驗室通常會使用高壓、高能、高溫和低溫實驗裝置，這些實驗裝置的正確使用對于保護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，使用時必須具備充分的知識，并按規程進行操作。
實驗裝置的使用能量越高，其危險性就越大。使用玻璃裝置和高溫、高壓、高能、高速度、高負荷之類裝置時，必須做好充分的預防措施，并謹慎地操作。對其性能不了解的裝置，要認真閱讀使用說明書，不能輕易操作。實驗裝置使用后應收拾妥當，如果發現有不正常的地方，必須馬上進行檢查修理，或者把情況登記備案并告知后面的使用者。
一、壓力裝置設施
器壁內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、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、產生泄漏和爆炸的危險性。這種可能性和危險性與容器的介質、容積、所承受的壓力載荷以及結構、用途等有關。
壓力容器的工作介質是指容器所盛裝的，或在容器中參與反應的物質。工作介質是液體的壓力容器，由于液體的壓縮性很小，因此在卸壓時介質的膨脹很小，容器爆炸時所釋放的能量也很小。而工作介質是氣體的壓力容器，因為氣體有很大的壓縮性，因此在容器爆破時氣體瞬時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，工作介質為氣體的要比介質為液體的爆破能量大數百倍至數萬倍。如，一個容積為lO m3、工作壓力為1．1 MPa(絕對壓力)的容器，如果介質是空氣，它爆破時所釋放的能量(氣體絕熱膨脹所做的功)約為1.36×102J；如果介質是水，則其爆炸時所釋放的能量僅為2.16×103J。前者為后者的6200倍。由此可見，容器內的介質若為液體，即使容器爆破，其破壞性也是較小的。不過應該注意的是，這里所說的液體，是指常溫下的液體，而不包括高于其標準沸點(在標準大氣壓下的沸點)的飽和液體(如鍋爐中的高溫飽和水)和沸點低于常溫(包括有可能達到的最高使用溫度或周圍環境溫度)的液化氣體。因為這些介質在容器內只是由于壓力較高才呈現液態(實際在容器內是氣液并存的飽和狀態)，如果容器破裂，容器內的壓力下降，這些飽和液體即呈現過熱狀態，并立即蒸發氣化，體積急劇膨脹，發生“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(相當于瞬間不斷地產生飽和蒸汽)。所以從物質的聚集性狀態方面考慮，壓力容器的工作介質包括壓縮氣體、水蒸氣、液化氣體和工作溫度高于其標準沸點的飽和液體。
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，則容器爆炸時氣體膨脹所釋放的能量也越大，事故的危害性越嚴重。
壓力容器是按預定的使用壓力設計的，它的壁厚只能允許承受一定的壓力，即所謂最高使用壓力，在這個范圍內容器可安全運行，超過這個壓力，容器就可能遭到破壞。由于種種原因，壓力容器在運行過程中常常出現超壓。如，壓力來自容器外的壓力容器，輸入氣量大于輸出氣量時，使氣體密度增大，壓力升高；減壓閥失靈或操作失誤，高壓氣體直接進入容器而造成超壓；裝液過量或受熱溫度升高，器內液體膨脹，壓力劇增；容器內介質的化學反應使壓力增高等。
(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行而裝設的一種附屬裝置。通常不僅把能自動泄壓的裝置稱為附屬裝置，如安全閥、防爆片等當作安全附件，而且也把一些顯示設備中與安全有關的參數計量儀器，如壓力表、液面計等也作為安全附件，因為這些裝置可使操作人員及時了解設備運行情況，發現不安全因素，以便采取措施，預防事故發生。
(1)安全閥。安全閥是防止超壓，保證壓力容器安全運行的一種保險裝置。當容器在正常壓力工作時，它保持密閉不漏，而當容器壓力超過規定壓力時，就能把容器內的氣體迅速排出，使容器內的壓力始終保持在最高許可壓力范圍以內。安全閥不僅有這一主要功能，還有報警功能。在開放排氣時，氣體流速較高，安全閥發出較大的聲響，成為超壓的報警信號。
在連續操作的系統中，如裝有工作壓力相同的多個壓力容器，而氣體壓力在每個容器內不會自行升高者，可按同壓系統在連接管道或其中一個容器上裝設安全泄壓閥；壓力容器內的壓力是由于容器內的介質化學反應而產生，或化學反應能使壓力升高者，應單獨裝設安全泄壓裝置；壓力容器內介質的壓力會因容器內外受熱而增高，且容器與其他設備的連接管道又裝有閥門者，應單獨裝設安全泄壓裝置；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，可不裝設安全泄壓裝置。如果蒸汽是經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介質壓力的儀表。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)上應采用專用的壓力表，而在一些工作介質具有腐蝕性的容器中，也有使用薄膜壓力表的。壓力表的量程應與設備工作壓力相適應，通常為工作壓力的1.5～3倍，最好為2倍。壓力表刻度盤上應該畫紅線，指出最高允許工作壓力。壓力表的連接管不應有漏水、漏氣現象，否則會降低壓力表指示值。
(3)爆破片。對于固定式壓力容器，爆破片的設計爆破壓力不得大于壓力容器的設計壓力，且爆破片的最小設計爆破壓力不應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，必須裝設測試壁溫的測溫儀表(或溫度計)，嚴防超溫。
(5)液位計。根據壓力容器的介質、最高允許工作壓力(或設計壓力)和設計溫度選用；在安裝使用前，設計壓力小于10 MPa壓力容器用液位計進行1.5倍液位計公稱壓力的液壓試驗，設計壓力大于或者等于10 MPa壓力容器的液位計進行1.25倍液位計公稱壓力的液壓試驗；儲存O℃以下介質的壓力容器，選用防霜液位計；寒冷地區室外使用的液位計，選用夾套型或者保溫型結構的液位計；用于易爆、毒性程度為極度、高度危害介質的液化氣體壓力容器上，有防止泄漏的保護裝置；要求液面指示平穩的，不允許采用浮子(標)式液位計。
(6)緊急切斷裝置。其作用是當管道及其附件發生破裂及誤操作或罐車附近發生火災事故時，可緊急關閉閥門，迅速切斷氣源，防止事故蔓延擴大。
(7)快開門式壓力容器的安全聯鎖裝置。《壓力容器安全技術監察規程》第49條規定，快開壓力容器的快開門必須設置安全聯鎖裝置，并且安全聯鎖裝置應具備以下功能：①快開門達到預定關閉部位方能升壓運行的聯鎖控制功能；②當壓力容器內部壓力完全釋放，安全聯鎖脫開后，方能打開快開門的聯鎖聯動功能：③具有與上述動作同步的報警功能。按引起安全聯鎖裝置動作的動力來源，可分為直接作用式安全聯鎖裝置、間接作用式安全聯鎖裝置和組合式安全聯鎖裝置。
以上都是保證壓力容器安全運行的安全附件，均應定期檢查，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行的重要條件。為了實現壓力容器管理工作的制度化、規范化，有效地防止或減少事故的發生，國務院頒布了《特種設備安全監察條例》《壓力容器安全技術監察規程》《壓力容器定期檢驗規則》等一系列法規，對壓力容器安全使用管理提出了明確的內容和嚴格的要求。
使用壓力容器的單位和個人應按規定辦理壓力容器使用登記手續，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《壓力容器技術檔案》及使用登記本，每年應將壓力容器數量和使用情況進行統計。
使用壓力容器單位的技術負責人必須對壓力容器的安全技術管理負責，并根據設備的數量和對安全性能的要求，負責組織對使用壓力容器的操作人員進行培訓。
壓力容器使用單位應做好壓力容器運行、維修和安全附件校驗情況的檢查，做好壓力容器檢驗、維修改造和報廢等技術審查工作。壓力容器的重大修理、改造方案應報上級安全監察機構審查批準。
使用壓力容器的注意事項如下：
(1)充分明確實驗的目的，熟悉實驗操作的條件。要選用適合于實驗目的及操作條件要求的裝置、器械種類及設備材料。
(2)購買或加工上述器械、設備時，要選擇質量合格的產品，并要標明使用的壓力、溫度及使用化學藥品的性狀等條件。
(3)一定要安裝安全器械，設置安全設施。估計實驗特別危險時，要采用遙測、遙控儀器進行操作。同時，要定期檢查安全器械。
(4)預先采取措施，即使由于停電等原因而使器械失去功能，也不致發生事故。
(5)高壓裝置使用的壓力，要在其試驗壓力的2／3以內使用。但試壓時，應在其使用壓力的1.5倍的壓力下進行耐壓試驗。
(6)用厚的防護墻把實驗室的三面圍起來，而另一面則用通用的薄墻圍起。屋梁也要用輕質材料制作。
(7)要確認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，要注意室內經常換氣。
(8)實驗室內的電氣設備要根據使用氣體的不同性質，選用防爆型之類的合適設備。
(9)實驗室內儀器、裝置的布局要預先充分考慮倘若發生事故，也要使其所造成的損害限制在最小范圍內。
(10)在實驗室的門外及其周圍要掛出標志，以便局外人也清楚地知道實驗內容及使用的氣體等情況。
參考資料：實驗室安全與環境保護
