LPG掺混DME的安全防范

来源:用户上传      作者:

　　摘要：介绍LPG掺混DME存在的安全与卫生隐患及其防范措施。推荐使用三元乙丙橡胶替换掺混气储运设施的普通橡胶作为软密封材料，解决掺混气对软密封材料的溶胀破坏，达到预防掺混气泄漏的目的。
　　关键词：二甲醚、掺混、安全防范
　　前言：近几年，在广东液化石油气的消费中，国产气供不应求，未来主要靠进口液化石油气来满足消费的增长。然而，进口液化石油气，与石油一样，供应地主要集中在中东地区，常常容易因卖方的原因引起价格变动，给市场供应带来风险。因此，采用价格低廉的DME掺入LPG中，可降低LPG燃气的成本，获取较好经济效益，致使许多企业纷纷加入到LPG掺混DME的行列中来。
　　１二甲醚的性质及用途
　　1.1二甲醚的性质
　　二甲醚是无色、易燃、能溶于水，有挥发性醚味的气体或压缩液化气体。液体密度为0.660~0.680g/cm3。它的化学式是CH30CH3，是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，毒性极低，能溶解许多化学物质。其物理化学性质与液化石油气(LPG)比较接近。
　　1.2二甲醚的用途
　　二甲醚是一种无色无毒的物质，气体加压时容易液化，可以用作喷雾剂及致冷剂。自然界里DME并不存在，必须由原料来制成，天然气和煤是目前较好的原料。DME的生产方法大致可分两类，一种是的甲醇脱水法。另一种方法就是被称为直接合成法的方法，即从合成甲醇到脱水所有的反应均在同一容器中进行。到目前为止，已经实现大规模工业生产的有两种采用不同工艺和催化剂的甲醇脱水法。由于其具有生产成本低、易压缩、使用安全、燃烧性能好、热效率高，而且燃烧过程中无残渣和黑烟，CO、NO排量也低，同时也有汽化潜热比较高的特点。浓度大于95%的二甲醚可直接作为替代LPG的燃料使用，所以，它可作为民用燃料，取代LPG，是一种理想的清洁燃料。
　　２LPG掺混DME燃烧
　　DME作为民用燃料，必须有适合其燃烧的燃具。然而，国内目前民间使用最普遍的是LPG燃具，中小城镇乃至农村都在使用。LPG燃具改烧DME，根据两种燃气互换性要求，两种燃气的华白数偏差在±5～±10％之间才具互换性。DME与LPG的华白数偏差约-30％，现有的LPG灶具不适合燃烧单一的DME。要充分利用现有的LPG灶具，充分利用DME生产成本低,易于液化和气化，燃烧温度高，燃烧产生的废气少等优越性能，最简便的方法就是把小部分的DME掺混到LPG中，从而把掺混燃气的华白数与LPG的华白数偏差控制在±5～±10％之间。根据广东地区已有使用DME混合液化气作民用燃气的经验，使用LPG灶具的二甲醚复配燃气的DME含量不宜大于25%。如果DME含量大于25%，灶具已不能点燃。一般情况下，二甲醚复配燃气的DME含量宜控制在20%以下。
　　3二甲醚的原料来源及产品标准
　　3.1二甲醚的原料来源
　　DME作为一种清洁能源，其原料甲醇可以从天然气生产，也可以煤炭等为原料制造，因而原料来源广泛。
　　3.2二甲醚产品的行业标准
　　国家目前尚没有制定二甲醚产品的行业标准，根据山东久泰化工科技股份有限公司、新奥集团股份有限公司、四川泸天化绿源醇业公司起草的报批稿，二甲醚应符合表1所示的技术要求。
　　
　　
　　4LPG掺混DME的安全性
　　4.1 DME的饱和蒸汽压
　　0～50℃的DME饱和蒸汽压在2.642～11.42个大气压，DME的饱和蒸汽压介于丙烷和丁烷之间，常温下大约与44%的丙烷和56%的丁烷混合LPG相当。我国现有的LPG容器设计压力均考虑为按丙烷50℃时的饱和蒸汽压设计，因此，储存LPG的容器均可满足DME的储存压力条件。
　　4.2 DME的腐蚀性
　　DME的腐蚀性和LPG 相似，对金属无腐蚀。液相DME与LPG对橡胶均有溶胀作用，不同的是LPG对耐油橡胶的溶胀作用并不破坏橡胶的基本结构，而DME对橡胶的溶胀作用会破坏普通耐油橡胶的基本结构，使普通耐油橡胶产生粉碎性破裂。
　　4.3 DME的化学毒性
　　DME与LPG的化学毒性相当，属轻度危害性毒物，职业性接触毒物危害程度分级为Ⅳ类。DME对人体中枢神经系统有抑制作用，麻醉作用弱，对皮肤有刺激作用；吸入可引起麻醉，窒息。
　　4.4 DME的危险特性
　　DME与LPG具有相同的危险特性，同属易燃气体，与空气混合能形成爆炸性混合物。接触热、火星、火焰或氧化剂易燃烧易爆炸。接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险性的过氧化物。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。
　　4.5 LPG掺混DME的危险及危害因素
　　⑴火灾爆炸危险分析
　　DME和LPG均为甲类易燃易爆液化气体物料，故在运输、储存、灌装（装瓶）及输送该类物料时存在着爆炸和火灾危险。在装瓶气作为民用燃气使用过程中, 同样存在着爆炸和火灾危险。根据燃烧的基本理论, DME在储运和使用中发生火灾、爆炸的根本原因在于现场易燃易爆介质泄漏和火种的出现。
　　⑵化学毒性的危险和危害
　　虽然，DME与LPG的化学毒性相当，属轻度危害性毒物，但吸入高浓度的DME，会使人有极不愉快的感觉，可引起麻醉，窒息。
　　此外，掺混气里也有LPG。低浓度LPG气体对人只引起轻度头晕，高浓度LPG气体中毒时，有头痛头晕、兴奋或嗜睡、恶心、呕吐、流涎、血压轻度降低、脉缓、神经反射减弱、无病理反射，严重者出现麻醉状态，意识丧失；有的发生继发性肺炎。
　　因此，如掺混气泄漏，有可能使在场人员中毒，造成化学危险品中毒事故。
　　4.6 LPG掺混DME的安全与卫生防范措施
　　DME可以说是21世纪的新型、清洁，使用方便的替代LPG和石油类的燃料。它作为民用燃气使用时间不长，积累的实践经验有限。
　　作为家用燃气使用， DME都是在钢瓶里气化后再去燃烧的，不会对家用燃气钢瓶、减压阀、输送胶管和燃具发生明显的腐蚀或溶胀。因此，DME可以使用和LPG同样的家用燃气设施，它的安全与卫生防范，与LPG相同。对家用燃气设施，只要平时注意维护保养，按规定定期检修、更换就可以了。万一发生泄漏，要切断气源，避免产生火种，及时开启门窗通风透气。发生火灾时，要迅速切断气源，若不能立即切断气源，要大量喷水冷却钢瓶，可能的话，将钢瓶从火场移至空旷处。如果钢瓶暴露于高热下，立即撤离到安全距离。使用干粉、二氧化碳灭火。
　　LPG掺混DME作为家用燃气使用需要特别注意的是燃气钢瓶的角阀。目前LPG钢瓶角阀使用的密封圈材料是普通耐油橡胶，燃气灌装站均采用液相灌装，这样，含DME的LPG对钢瓶角阀密封圈腐蚀作用较强，大约一年左右就会破坏密封橡胶的结构，出现漏气，引发事故。所以，掺混DME的钢瓶角阀应使用三元乙丙橡胶密封材料。
　　⑵气化站
　　气化站包括小区供气和企业供气气化站，其原料气的供气方式分为瓶装和罐装液化气两种。
　　①罐装液化气的气化站，使用DME混合气的，应参照LPG掺混DME站的安全与卫生防范措施，对输送液相DME混合气的密封设施进行改造和加强监控，并按中华人民共和国公安部消防局编制的《防火手册》增设泡沫消防设施。从汽车槽车到储罐，从储罐到气化器的液相管，从气化器到一级减压阀出口的气相管道，连接法兰密封，采用金属垫片，气化器的密封圈、卸车使用的软管及其密封圈和减压阀薄膜，均应采用三元乙丙橡胶材料制作的产品。一级减压阀出口至用气点的气相管道，可根据气化站的气象条件、供气压力和气源的气体组份等确定燃气露点，再确定管道组成件的密封材料。

　　我国目前小区和企业的供气压力一般在0.005～0.15Mpa之间。只有当地气温在所供燃气露点以下的气相管道组成件密封材料均需采用金属垫片, 软管、密封圈和减压阀薄膜采用三元乙丙橡胶材料制作。燃气露点以上的燃气气相管道，可按普通燃气管道设计和安装。经计算，不同工况下液化石油气掺混25%DME的露点见表2。
　　
　　
　　由表2可以看出，广东地区的小区或企业供气，只有输送距离远，采用较高的中压管道供气，且燃气重组分多，在冬天时才会回凝；0.1Mpa以下压力的供气管道，即使冬天也不会回凝。
　　②瓶组气化站供气压力一般在0.005～0.10Mpa之间。燃气气相管道按普通燃气管道设计和安装即可。只有钢瓶到气化器的液相管，气化器到一级减压阀出口的气相管道，连接法兰密封，应采用金属垫片，气化器和钢瓶的密封圈和减压阀薄膜，均应采用三元乙丙橡胶材料制作的产品。
　　总而言之，对LPG掺混DME民用燃气使用，根据多年使用经验，不论小区或是瓶装供气用户，在混合气使用过程中，与LPG一样，只要防范措施得当，密切监控，在正常情况下，是不会发生混合燃气泄漏的。一旦发生泄漏，只要迅速切断气源，及时开启门窗通风透气，对空气环境影响不大，不会引发安全事故。
　　5LPG掺混DME的意义
　　城镇燃气是一种洁净能源，其中包括天然气、掖化石油气、人工煤气等。近年来，随着西气东输的实施，我国城市天然气有了快速的发展，由于天然气燃料的优越性所在，许多城市已经或正在由原有的人工煤气转换为天然气，天然气的比例逐年增加。我国天然气的储量并不太多，而且储存设施有限，天然气供应的可靠性还不太高，目前我国城镇燃气供应最广泛的是液化石油气，其液化储存方便，设施简单既可瓶装供应，又可管道供应，受到各地的欢迎，因此许多中小城镇乃至农村都有广阔的市场。但随着国际上原油价格的上涨，液化石油气的价格也在不断上涨。许多村镇用户由于经济上承受不了，纷纷弃之不用，改烧薪木。开发城镇燃气的新气源已势在必行。
　　我国是一个煤炭资源相对丰富的国家，煤炭的生产总量和消费总量均居世界第一位。因此，以煤为原料制取洁净的气体燃料和液体燃料，是提高能源品质、减少环境污染的主要技术路线，也是减少油气进口，增强能源安全的重要措施。
　　以煤为原料制取洁净的气体和液体燃料，世界上已经研究了几十年，许多工艺已经工业化，我国在这方面也开展了许多基础研究和应用研究，积累了丰富的理论基础和实践经验。煤液化的工艺路线有多种，有直接液化和间接液化之分，选用何种工艺路线，主要取决于目标产品的需求和经济性。由煤生产DME的选择性好，比直接液化或间接液化过程的产品分布简单，后加工比较方便，因此应该是煤制城镇燃气的首选产品之一。
　　为了充分利用现有LPG的储运、配送和灶具，DME作为城镇燃气，最简便的方法就是把小部分的DME掺混到LPG中，然后装瓶供家用或供小区气化站使用。
　　由于DME与LPG混合物中掺入了DME，燃气含氧量增高，有助于燃烧完全；同时由于DME蒸汽压也较高，有助于LPG重组分的气化，从而改善了燃气的性能，提高了燃料的利用率，使燃气在燃烧过程中更充分和完全。燃气的充分燃烧减少了CO2、CO、SO2等的排放量，提高环境空气质量，这对节省和拓展能源、保护自然环境都具有重要的意义。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-592600.htm