危险化学品消防
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第五节 危险反应分析

一、与空气反应

1.氧化热的作用导致自燃

由于氧化反应热的作用,磷、磷化氢、三烷基铝等一遇空气立即自燃;油脂类物品如植物油、润滑油等不饱和油脂浸附在破布、纸或其他纤维类物质上,由于大大增加了与空气的接触面积,加速氧化放热反应,加之纤维类物质导热性差,导致热量蓄积而发生自燃。

2.氧化热引燃附近可燃物

有些物品与空气发生氧化反应,虽然该类物品本身不可燃,但放出的氧化热可引燃附近的可燃物,如连二亚硫酸钠。

3.产生更危险的有机过氧化物的反应

放置在空气中的烃类及其有机化合物能与空气中的氧气发生氧化反应,形成不安定的或爆炸性的有机过氧化物,有可能发生喷料或爆炸。

二、与水反应

1.与水反应,发生燃爆

这类危险品与水反应,产生H2、CH4或C2H2等易燃气体,在反应热的作用下,发生燃爆事故。例如,碱金属(锂、钠、钾等);金属碳化物(碳化钙、碳化钾、碳化钠和碳化钡等);金属氢化物(氢化钠、氢化锂等)。

2.反应热引燃可燃物

有些物品本身不可燃,但当与水混合时,释放出的反应热足以引燃相同条件下的纸、木材或其他可燃物。无机过氧化物如过氧化钠、过氧化钾和过氧化锶等本身不可燃,但它们与水起剧烈反应并释放出氧气及大量反应热,如果该反应发生时尚存在有机物质或其他可氧化物质,便可能发生火灾。

3.与水反应,使危险性增大

酐类如乙酐、丙酐、马来酸酐等酐和水发生剧烈反应,变为闪点较低的酸类,危险性增大。氢化铝、硼氢化物、金属粉末(如锌粉、铝粉)等危险品与水反应,产生热量较小,不能直接使反应产生的氢气燃爆,但若遇其他火源便着火。金属磷化物,如磷化钙、磷化锌等,与水反应生成磷化氢,磷化氢在空气中易自燃。

三、聚合反应

聚合反应均为放热和热动力不稳定过程,聚合反应的单体大多数是易燃易爆物质,且多数在高温、高压(甚至是超高压)的条件下进行。反应初期需要加热,而当开始聚合时,则又需要冷却。如果操作不当,配比错误,特别是超量投料、温度过高,会使反应剧烈,形成“暴聚”,压力急剧上升,发生冲料,引起火灾爆炸事故。一些单体具有较大的化学活泼性,如果聚合反应失去阻聚剂或发生暴聚,反应就会失去控制而引发爆炸事故。

四、分解反应

分解反应虽然多数是吸热反应,但有的分解反应具有放热性质,因为分解反应失控而引起的火灾爆炸案例并不少见。在日本平冢市化工厂曾发生臭氧化物分解引起的爆炸事故。

1.分解反应失控引起爆炸

某些在储存中易于发生自燃分解的物质,如处于密闭的空间或容器之内,可因分解放热,聚热升温使内压上升而引起爆炸。也有可能因其他物料误打入或窜入而发生分解反应,使内压上升。易发生这类事故的危险物品主要有马来酸酐、氨基肟盐酸盐、臭氧化物等。马来酸酐分解时生成CO2、聚合物,并放出反应热,放出的反应热又加速分解反应,导致储存容器内压力不断上升,最后发生爆炸事故。

2.气体分解反应引起爆炸

有些可燃气体在没有助燃气体情况下也会发生气体爆炸,这是由于气体本身能进行分解反应。易引起分解爆炸的气体有乙炔、环氧乙烷、乙烯、四氟乙烯、丙烯、臭氧、氮氧化物等。这些气体在一定压力条件下,遇火源会发生分解反应,同时放出热量,分解产物由于升温、体积膨胀而发生爆炸。初始压力越高,越易发生分解爆炸,所需的引燃能量越小。

3.爆炸物分解引起爆炸

有些爆炸物在受震动的情况下,可发生分解放热反应,由于反应热的作用引起爆炸,例如雷汞、乙炔银等。

4.分解反应导致水蒸气爆炸

有些危险品在储运过程中发生分解反应生成水,放出反应热,反应热使生成的水瞬间全部变为水蒸气,呈现出爆炸现象。例如,过氧化氢在储运过程中,由于受铁、铜和其他金属(铝除外)或其盐类的污染,会发生分解反应,产生水、氧气并放出热量。放出的热量足以使水全部变为水蒸气,可发生水蒸气爆炸事故。

5.分解反应引起自燃

分解反应引起自燃是由于分解热蓄积。例如,硝化棉类的脂肪族多元硝酸酯在常温下即可发生缓慢的自燃分解,分解产物二氧化氮又能加速硝化棉的分解;硝化棉本身是多孔物质,具有蓄热保温作用,使得温升加快,当达到180℃时,硝化棉就可自燃。

6.高温下发生分解反应引起爆炸

有些危险品在高温下发生分解反应,导致爆炸事故。许多有机过氧化物受热(如火灾情况下)可以分解,如丁酮过氧化物、过苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰等,分解速度取决于特定过氧化物的分子式和温度。

五、混合接触自发进行的化学反应

1.反应猛烈引起燃烧或爆炸

大多数氧化剂遇酸分解,反应很猛烈,易引起燃烧和爆炸。

2.反应热蓄积引起自燃

互相接触能自燃的两种物质,一般情况下一种是强氧化剂,另一种是强还原剂,混合后由于强烈的氧化还原反应而自燃。常见的无机氧化剂有硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、亚氯酸盐、高锰酸盐、过氧化物、浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、氟、氯、溴、氧等;还原剂常见的有苯胺类、醇类、醛类、醚类、石油产品、木炭、金属粉末及有机高分子化合物等。

3.反应生成易自燃物质

危险品混合接触,发生反应生成具有自燃特性的物质,极易着火。例如,二氯乙烯遇醇和氢氧化钠反应,生成具有自燃特性的一氯乙炔。

4.反应生成易燃易爆物质

有些易燃固体与氧化剂混合,易生成易燃易爆物质,这类反应引起的事故很多。例如氯酸盐与铵盐混合生成氯酸铵,很容易发生爆炸。银盐(铜盐、汞盐)与乙炔混合生成乙炔盐,经撞击发生爆炸。