化工静电安全

发布 2022-08-28 15:50:28 阅读 2555

第九章化工静电安全。

静电现象是一种常见的带电现象。在日常生活中,我们会经常发现和感受到。静电常用在除尘、喷漆、植绒、选矿和复印等方面。

在化工生产中,由于物料的输送、搅拌、流动、冲刷、喷射等等都会产生和积聚静电,严重威胁生产的安全。静电电量虽然不大,但电压很高,容易发生火花放电,从而引**灾、**或电击等事故。为此,我们必须重视静电的安全,懂得一些静电的知识。

第一节静电的产生。

我们在中学物理课中就学过静电知识,摩擦能够产生静电,但摩擦为什么能够产生静电?各种物态的物质又是怎样带上静电的?下面作一简单的讲述,。

一、双电层和接触电位差。

只要两种物质紧密接触后再分离,就可能产生静电。静电的产生是同接触面上形成的双电层和接触电位差直接相关的。

物质是由分子组成的。分子是由原子组成的,而原子是由原子核和其外围的若干电子组成的。电子带负电荷,在不同的轨道上绕原子核旋转。

原子核带正电荷,且和它的外围电子所带电荷的总和相等。因此,物质在一般情况下并不呈现电性。物质获得或失去电子便带电,获得电子的带负电,失去电子的带正电。

原子核对其周围的电子有吸引力(束缚力),而且不同物质原子核吸引电子的能力是不相同的。当两种物质紧密接触时,电子从吸引力小的一方转移偏向于吸引力大的一方。这时,在接触的界面两侧会出现数量相等,极性相反的两层电荷,这两层电荷就叫做双电层,它们之间的电位差就称为接触电位差。

当这两种物质分离时,由于存在电位差,电子就不能完全复原,从而产生了电子的滞留,形成了静电。

金属与金属、金属与半导体、金属与电介质、电介质与电介质等固体物质的界面上都会出现双电层;固体与液体、液体与液体、固体与液体与气体的界面上,也会出现双电层。

静电起电过程是一个复杂的过程,双电层和接触电位差原理是解释静电起电现象最普遍的一种原理,另外还有吸附带电、电解起电、压电效应起电、感应起电和热电效应等多种原理,我们不作研究和了解。

二、不同物态的静电。

1、固体静电。

一般情况下,固体静电可以用双层和接触电位差理论来解释:下面为接触带电示意图:

a)接触前 (b)双层电荷层 (c)分离声生静电。

两种固体物质接触之前都是中性的,紧密接触时出现双电层,再分离时则分别带上正电荷和负电荷,即产生静电。摩擦是两种固体不断接触和分离的过程。

粉体实际上是细小的颗粒的固体,由于具有分散性和悬浮状态的特点,且表面积大与空气摩擦的机会也多,产生的静电也多。因此,金属粉体在空气中容易带静电,应特别注意。

2、液体静电。

在化工生产中,液体的管道输送、过滤、搅拌、喷雾、喷射、飞溅、冲刷、灌注以及剧烈晃动等过程中,都可能产生危险的静电。尤其是电阻率较高的有机液体,最容易产生静电。见下图液体流动时的静电:

液体流向。液体带电现象,同样可以用“双电层”理论来解释。在管道内壁与被输送液体相接触的界面上,由于液体迅速流动,与管壁摩擦、冲击,因而管壁界面上是一层正电荷,液体界面上极薄的一层内是负电荷,与其相邻的较厚的一层又是正电荷。

正电荷随着液体流动形成“液流电流”(又叫流动电流)。如果金属管道是接地的,管道上则不会积累静电;如果管道用绝缘材料制成或者是对地绝缘的,则在管道上就会积累危险的静电。严重时可由静电火花引起**或火灾事故。

汽油、煤油、酒精、苯等容易挥发与空气形成**性混合物,在载运、搅拌、注入、排出等过程中产生静电火花极易引起**和火灾的事故。

3、气体静电。

完全纯净的气体是不会产生静电的。在化工生产中产生或使用的气体都含有少量的固态或液态颗粒的杂质,因此在压缩或排放气体时,气体在管道中高速流动或由阀门、缝隙向外高速外喷时,由于气体中杂质的碰撞、摩擦等作用,都会产生静电。

容易产生静电的单元操作和工作状态。

三、影响静电产生和聚散的因素。

静电电荷可以通过多种途径产生、积累和泄漏以至消失。影响静电产生、积累和泄漏以至消失的因素很多:

1、物质的电阻率。

物体产生的静电荷能否积聚,取决于物体的电阻率大小。电阻率是影响物体静电聚散的内在因素。

电阻率高,导电性差,物体上的电荷不容易流失,静电荷易积聚。电阻率低,导电性好,电荷易返回原处,物体不易积聚静电荷。

从实践可知,物质电阻率在106 ~108 欧·厘米以下的,就是积聚了电荷,也会很快消散,不易带静电。电阻率在1010 ~1015 欧·厘米的物质容易带静电,应是预防的重点。物质电阻率在108 ~1010 欧·厘米之间的,通常所带静电的电量不大。

当电阻率大于1015 欧·厘米时,物体就不容易产生静电,但是,一旦带有静电后就难以消除了。

常见物质电阻率表 (欧·厘米)

2、物体运动的速度。

任何物体静电产生的同时,也存在着静电的泄漏。当产生与泄漏的静电量达到平衡,即达到饱和状态。物体达到静电饱和状态所需时间与物体运动速度有关,速度越快时间越短。

因此,在生产过程中往往要控制物料运动的速度。(一般控制在3米/秒)

3、空气的湿度。

物体周围环境空气的相对湿度在50~70 %以上时,物体表面会形成银薄的一层水膜,使表面电阻率大大降低,从而加速静电的泄漏。如果周围空气的相对湿度低于40~50 %,则静电不易逸散,而可能形成高电位。

4、“杂质”

物体含有杂质时,会增加静电的产生。例如:液体内含有水分时,在流动、搅拌或喷射中会产生静电。

液体的流动停止后,液体内水珠沉降过程中会产生静电。例如,油管或油槽底部积水,搅动后易产生静电。

但是,也有的“杂质”能减少物体的静电,这些“杂质”具有较好的导电性或较强的吸湿性,可以加速物体静电的泄漏。抗静电剂就是利用这个原理制造的。

第二节静电的危害。

在化工生产中,静电的危害主要有三个方面,即引起**火灾、给人以电击与妨碍生产。为了更好地了解静电危害,首先要分析静电的特点。

一、静电的特点。

静电的危害是和静电的特点联系在一起的。静电与流电不同,从安全角度考虑,静电有以下特点,1、静电电压高。

化工生产中产生的静电,电量都很小,但电压即很高,经计算当物体由接触到分离(分离距离0.1厘米),电压可以从很小的0.01伏升高到4000伏以上(电压增加四十万倍以上),如橡胶带与滚筒摩擦可以产生上万伏静电压。

2、静电能量不大。

静电电压虽然很高,但由于电量很小,它的能量也很小。静电能量一般不超过数毫焦尔,静电能量越大,发生火花放电时表现的危险性也越大。

3、尖端放电。

电荷在导体上的分布与导体几何形状有关,导体表面曲率越大的地方,电荷密度越大。导体表面曲率大的尖端电场很强,容而产生电晕放电,尖端放电是静电的一个特点。因为电晕放电可能发展成火花放电,所以导体的尖端有较大的危险性。

4、感应静电放电。

静电感应可能会发生意外的火花放电危险。见下面感应静电放电示意图:

a + a- c +b - b

带电体a与接地体b相隔较远,两者之间本来不会发生火花放电。但是,若在a、b之间移入任何导体(包括人体)c,则在导体c的二端,即a端和b端,就会分别感应出负电和正电,在a与a之间和b与b之间就有可发火花放电。如果a与a之间或b与b之间只要有一处发生火花放电,则导休c就成为孤立的带电体。

该孤立带电体移动到其它导体附近时,还可能与其他导体之间发生火花放电危险。

在电场中,由于静电感应和静电放电,可能在导体(包括人体)上产生很高的电压导致危险的火花放电。这是一个容易被我们忽视的危险因素。

5、绝缘体上静电泄漏很慢。

静电泄漏的快慢取决于材料介电常数和电阻率的乘积。因为绝缘体的介电常数和电阻率都很大,所以静电泄漏很慢。这样就使带电体保留危险状态的时间更长,危险程度相应增加。

二、静电引起**和火灾。

在化工生产中,由于静电放电火花引起**和火灾事故是静电最为严重的危害。无论固体、粉体、液体、气体作业,都存在静电的危害。

下面是我们在化工经营活动中易产生静电危害的行为:

1、运输。使用槽车来装运苯、甲苯、汽油等有机溶剂。由于槽车行驶过程的振动,溶剂与槽车罐壁发生强烈的摩擦,会产生大量的静电。

并且,槽车的橡胶轮胎与地面的摩擦,也是一个产生静电的过程,存在着静电**的隐患。我们经常看到大部分槽罐车后均挂着一根尾巴,这根尾巴非常重要,他是导除槽车行驶过程中产生的静电,确保运输安全的保证。

案例:某电化厂一辆4吨槽车,装载二硫化碳,在行驶途中突然**燃烧。原因就是二硫化碳在途中受到剧烈的晃动而产生了静电,由于静电放电火花点燃了二硫化碳蒸气而发生燃烧。

2、灌注。在灌注易燃液体的过程中,存在着两个产生静电的因素。一是液体与输送管道摩擦产生静电,二是液体注入容器时,因冲击和飞溅产生静电。

所以,存灌注易燃液体时必须严格控制流速、防止静电的产生。

化工静电安全

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