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一般隨著溫度的上升,可燃範圍多半都會擴大flammable range will enlarge with temperature
化工安全概論
計算範例 example
例如估算處理可燃液體的最高溫度 : 對象 acetoneAns. Acetone LFL = 2.55%; 一般安全處理所容許的濃度 allowable為 25% of LFL safe handling concentration 在一大氣壓下, 2.55% & 0.64% 分別為 19.38 mm Hg, & 4.85 mmHg欲使丙酮蒸汽壓 to lower vapor pressure of acetone降到上述兩個值,其對應的溫度 corresponding temperature分別為 : (由熱力學資料估算 ) –21.3oC & -40.9oC丙酮飽和蒸汽壓 : ln(P) = 19.36 – 4126.27/T (P in mmHg, T in oK)結論 : 所需溫度太低 temperature too low, cost too much,成本高不合算,所以改用惰性氣體稀釋法 use inert to dilute,以降低濃度。
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MOC
MOC = minimum oxygen concentration 係指在LFL濃度下之燃料,以化學計量比 stoichiometry ratio將之完全燃燒 complete combustion所需要的氧濃度由安全 safety viewpoint觀點 : 此即為儲存時的最高氧容許濃度 maximum permissible oxygen concentration during storage MOC = LFL x (O2/fuel) 計量比 stoichiometry ratio範例 : butane LFL = 1.9% C4H10 + 6.5 O2 == 4 CO2 + 5 H2O MOC = 1.9% x 6.5 = 12.4%如果系統內另有稀釋劑 if inert exist,則將稍微影響此一 slightly change this value MOC數值
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MIE
MIE = minimum ignition energy 最低點燃能量,他多半在數個到十數個 mJ範圍內靜電 static electricity may be sufficient to provide this energy經常可以提供此一範圍內的點燃能量MIE當然也會隨條件而異 may change according to different condition ( 例如不同濃度下,所需點燃能量也略微不同 )若干具體數據 some examples: 甲烷 1 atm 0.29 mJ 丙烷 1 atm 0.26 mJ 庚烷 1 atm 0.25 mJ 氫氣 1 atm 0.03 mJ 玉米粉 0.3 mJ 鐵粉 0.12 mJ
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閃燃 ( 火 ) 點 flash point
定義 : 讓可燃液體 flammable liquid to reach的蒸汽濃度達到 LFL vapor所需的最低溫度 lowest temperature,此為代表可燃液體的重要危害參數之一important parameter for safety concern實驗時,可採取 open cup or closed cup方式,所以數據也隨之略有差異
Open-cup; closed-cup 數據會略微不同result differ slightly 何者會比較低which one will be lower (easier to ignite)?
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取自 Process safety progress, 17(3), 176, 1998.
Fuel + z O2 == products
Flammability diagram
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Out of service fuel concentration: OSFC 燃料濃度要降到多低才可以讓空氣進來 how low should the concentration be before letting air in?
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In service oxygen concentration: ISOC 空氣濃度要降到多低才可以讓燃料進來 how low should air concentration be before letting fuel in
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混合物的閃燃點 flash point for mixture
其估算公式 equation for estimation為 : 使 (yi/LFLi) = 1.0 所需的溫度 temperature
範例 : x1=0.6 n-octane (C8H18) + x2=0.15 n-nonane (C9H20) + x3=0.25 n-decane (C10H22) ,估算其閃燃點 計算程序為 : 猜一個溫度 guess a temperature,然後依照 Raoult’s law (yi P = P vap,i xi) 計算個別的蒸汽壓 vapor pressure, 於是得到其氣相組成 (yi), 在試算前式是否符合 於是猜下一個溫度,直到符合為止 本題答案 : 70oF ,表示一般的汽油組 gasoline composition成在室溫 around room temperature下就達到閃燃條件,危險 !!
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自燃溫度 auto-ignition temperature
AIT; 表示溫度夠高 sufficient high temperature時,無須外來的點燃能量 no outside ignition source,就可以自行燃燒的溫度
在絕熱情況 adiabatic condition下,可燃氣體combustible gas-空氣 air mixture的混合物,當被壓縮時,溫度升高,有可能到達自燃溫度 reach AIT,而發生災害 ( 空氣可能是雜質 air may be impurity,而非故意加入的 )
所以此時需要冷卻 cooling is necessary!! 壓縮可燃氣體時的必要步驟 !!
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自氧化 Auto-oxidation
指可燃物 combustible material slowly oxidized慢慢的被氧化,放熱 release heat,但熱傳效果不佳,所以累積溫度逐漸升高 temperature increase gradually,最後造成火災 fire的後果。
例如蒸汽管路 steam pipe的絕熱包裝 insulation packing內,吸附了某些高分子 adsorb some polymer; 破布上的油 oil on rag; 吸滿高分子 (e.g. 有機溶劑 ) 的某種助濾劑 ( 多孔物質 porous adsorbent with oil molecules),棄置不管,也許某一天就突然自己燒起來 may suddenly burn by itself
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絕熱燃燒溫度 adiabatic combustion temperature
能量平衡 energy balance: H rxn (at Tin) + ni Cpi dT (from Tin to Tout) = 0T out 即為燃燒後所能達到的最高絕熱溫度 highest temperature after complete combustionCpi = ai + bi T + ci T2 + di/T ½
Class 1: 在室溫下 room temperature,其蒸汽壓低low vapor pressure,不容易燃燒 not easy to fireClass 2: 其閃燃點高,要較高的溫度才能達到其 LEL, 可能引起池火 possible to pool fireClass 3: 其閃燃點靠近室溫,表面蒸汽濃度在 LEL之上,容易形成池火 easy to pool fireClass 4: 在室溫下,其蒸汽壓 vapor pressure higher than已經高於 LEL, 但仍低於 lower than 1 atm者,容易被點燃Class 5: 蒸汽壓過高,需冷藏者,可能形成火球 fire ballClass 6: 液化可燃氣體,引起火球甚或爆炸者再往上就是可燃性氣體 next is flammable gases了
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範例 examples
Class 1: 潤滑油 lubricantClass 2: p-xylene, 閃燃點 40oC, Class 3: octane, 閃燃點 13oCmajor component of gasoline Class 4: diethyl ether, 閃燃點 – 45oC, 也容易造成閃火, 10公尺以外就容易點燃 can be ignited 10 m awayClass 5: LNG, 閃燃點 < -160oC, 100公尺外就容易點燃Class 6: propylene, 閃燃點 – 107oC, 容易形成火球, 100公尺外就能點燃壓縮可燃氣體 compressed flammable gas: ethylene
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Partition factor
係指可燃液體 flammable liquid,自其容器內外洩後 after leak out,會有多少比例氣化之意fraction to vapor。
此二種狀況 these two situations may cause serious damage to rescuers 對救災人員可能造成重大傷害預防之道 prevention: 改採防火難燃材料 fire-retardant materials; 自動滅火系統 automatic fire fighting system; 破門破窗時 when break window, 應站在側邊 stay by the side, 避免正對門口 instead of facing it
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火災的另一傷害 another damage from fire: 中毒 poison
主要因為燃燒 burning會釋放出許多有毒氣體release many toxic vapors,因而造成中毒的結果。
灼傷分類 degree: 一級 1st,二級 2nd,三級 3rd; 分別代表表皮 surface ,中層皮膚 medium ,以及深度deep皮膚組織受到傷害。Cold burn: 指被液態氮 liquid nitrogen之類的東西接觸到,引起的效應 ; 冷灼傷灼傷範圍大於 affected area greater than 2.5 cm2, 都應該立即去看醫生 see a doctor沖,脫,泡,蓋,送五步驟,應付燙傷。
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燙傷處理小常識 general sense
• 未破皮者 skin not off: 沖水 flush with water 後(10-15 min 直到沒有痛 until no pain feeling 的感覺 ), 用很厚的鹽 (cover with thick layer of salt)覆蓋 , 再用濕的面紙覆蓋 (wet tissue偶而加水 ) – from some webpage KiWi• • or 燙傷部位沉浸在冰鹽水中 soaked in iced salt water