易燃易爆化學品的靜電產生、危害及防范

汪小林（江蘇豪森藥業集團有限公司， 江蘇 連云港 222000 ）

?

易燃易爆化學品的靜電產生、危害及防范

汪小林（江蘇豪森藥業集團有限公司， 江蘇 連云港 222000 ）

摘要：本文對易燃易爆化學品的靜電產生原因及其事故、靜電產生的危害進行了分析，對靜電防范措施包括設計、工藝措施，靜電泄漏和中和，靜電屏蔽進行了介紹，以期為同行業提供參考。

關鍵詞：靜電；產生原因；靜電危害；防范措施；防范原則

在工業生產中，易燃易爆化學品在儲存、轉運、輸送及生產過程中極易產生靜電，形成安全隱患。當靜電積累到一定程度，釋放產生電火花時，遇到易燃易爆化學品與空氣混合產生的可燃性物質，就會產生火災、爆炸，造成安全事故。在每年發生的安全生產事故中這類事件屢見不鮮，因此需要我們對各種工況下靜電產生的原因進行分析，從而采取相應的消除、減少、隔離及泄放等安全措施進行防范。

1 易燃易爆化學品的靜電產生原因

靜電指的是一種處于靜止狀態的電荷，此時電荷不流動，不產生電流。靜電產生的機理：一切物質都是原子組成的，原子是位于原子核的質子、中子和外層的電子組成的，質子帶正電荷，中子為中性，電子帶負電荷，構成一個電荷平衡的穩定體。當物質原子受到外力作用時，外層的電子脫離原軌道，轉移到另一物體的原子上，從而使原來的物體因失去電子帶正電荷，接受外來電子的物體就會帶負電荷，兩物體之間因分離或不導通，形成靜電。有人曾做過測試：用玻璃棒在化纖布料上摩擦十幾下，馬上用儀器測量，結果表明，最高靜電電壓可達上萬伏。在一些有機化學品的管道輸送過程中產生的靜電可達幾千到幾萬伏。產生靜電的原因很多，除了物質的接觸與分離（如摩擦）外，還有如靜電感應、介質極化和帶電微粒的附著等。下面就有關資料記載的兩起靜電引發的安全事故進行分析。

（1）易燃易爆化學品輸送過程中靜電引發的事故2009 年10月，某丙烯酸制造有限公司成品罐區發生的爆炸火災事故。該公司成品罐區一座3000立方儲罐，當時儲存有一百五十多噸丙烯酸乙酯，突然發生爆炸，罐頂被炸開掀翻落地，引發大火，并導致同一圍堤內另兩座3000立方儲罐相繼發生了爆炸，造成了重大經濟損失。事后經過分析認定，造成這起爆炸事故的直接原因為：在用泵向罐區輸送丙烯酸乙酯過程中產生并積聚靜電，但沒有得到及時、安全泄放，放電引爆罐內混合性氣體，并形成火災。

（2）易燃易爆化學品生產過程中靜電引起的事故 某化學試劑廠生產中使用甲苯為原料，先將甲苯灌裝在金屬桶內，再將金屬桶運至反應釜旁邊，用壓縮空氣將甲苯從桶內壓向反應釜內，作業過程中突然發生強烈爆炸及燃燒，造成人員傷亡的較大安全事故。經聯合調查分析，確認是靜電火花引起的爆炸。經計算，塑料軟管內甲苯的流速超過靜電安全流速的3倍，積累的靜電又無法通過接地消除。甲苯帶著高密度靜電注入反應釜，在出口處噴射（與可燃性混合氣體急劇摩擦）產生的的靜電火花引爆了甲苯蒸氣。

2 靜電產生的危害

在易燃易爆化學品工業生產過程中，在各種復雜的操作環境里，不可避免產生靜電，帶來不良影響，并且導致人的傷害、設備損壞、生產效率下降、產品不合格率增加或財產損失的后果。具體情形如下。

（1）靜電故障 在生產的各個環節中，產生靜電并導致工藝過程、材料、設備、產品等發生故障、損害，如控制流速會降低生產效率、物料表面靜電吸附雜質、設備故障、產品質量下降等。

（2）靜電災害 由于靜電放電引起的火災、爆炸造成人員傷亡和財產損失的嚴重后果。

（3）靜電電擊以及由此造成的二次事故 由人體同其他物體之間發生的靜電放電，其所產生的瞬間沖擊電流通過人體引起的病理生理傷害。可能發生的二次事故是指因靜電電擊使人體失去平衡，導致人員從高空墜落或觸及其他障礙物而引起的傷害；已造成的火災、爆炸事故進一步擴大或引發次生災害。

3 靜電安全防范措施

為了防止和減少靜電危害，保障企業安全生產，在易燃易爆化學品的生產、使用的過程中，需要采取預防為主、防范結合的技術措施，達到經濟適用、安全可靠的效果。安全技術防范措施主要包括以下幾個方面。

3.1 從設計、工藝過程控制上采取措施消除、減少、隔離和泄放靜電

（1）減少靜電產生量 ①根據靜電起電的規律，對相互接觸摩擦的物料，盡量選用帶電序列位置鄰近的物質，或對產生正負電荷的物料加以適當組合，以達到靜電量產生最小的目的。②易燃易爆化學品一般在高速流過泵、過濾器、閥門、喉管、彎管及反應釜等處時，靜電量會急劇增加。在設計方面，與物料接觸的流道盡量減少攪拌、碰撞的摩擦，表面光滑，流向盡量順直，避免急劇拐彎。設置安全流速，減少靜電產生，并使靜電及時泄放。如在汽柴油的灌裝、儲罐過程中，根據國內外有關標準，在裝油口浸沒在液面下一定高度前，初裝速度應控制在1m/s以內，正式灌裝速度根據油品的電導率及管徑大小設置最高流速，任何情況下流速都不應超過7m/s。

（2）遵守易燃易爆化學品運輸、輸送、生產及儲存過程中對物料接觸的管道、設備、容器及裝置材料的導靜電性能要求規定 ①如對通過電流無限制，通過的電流不會對其它元器件造成影響，可選擇金屬足導體，體積電阻率小于10Ω?m，導電性能優異；②非金屬的靜電導體材料，體積電阻率為10～1×105Ω.m。因生產工藝需要選擇非金屬材料，但需要在絕緣材料中摻入金屬等導電材料形成復合材料，如導電塑料、導電纖維等。③靜電亞導體材料，體積電阻率為1×105～108Ω?m，介于靜電導體與絕緣體之間。靜電亞導體又稱為靜電耗散材料，在其表面的靜電可以較快地擴散和泄漏。因它有較高的電阻率，電流十分微弱，處于μA級，不會產生電擊現象。主要用在半導體行業或極度危險的區域如防靜電服、防靜電地板等。

（3）加入抗靜電劑。由于化學高分子聚合物的電阻率非常高，易積蓄靜電產生危害，在其生產加工中加入表面活性抗靜電劑，在化學聚合物表面形成均一的親水物質層，吸收空氣中的水分形成導電通道，離子型表面活性劑自身還具有導電作用，可以使靜電及時泄放，產生較好的抗靜電效果。表面活性抗靜電劑可分為陽離子型的、陰離子型的和非離子型的三種。一般來說，環境濕度越高，表面活性抗靜電劑的吸水性就越強，抗靜電性能就越顯著。

3.2 靜電的泄漏和中和

（1）靜電接地是防止靜電危害的主要措施之一 靜電接地系統是指帶電體上的電荷向大地泄漏、消散的外界導出通道。靜電接地中容易忽視而又特別需要注意的事項：①靜電接地對靜電導體（特別是金屬）上的靜電荷能起到很好的導流作用，而對于一部分靜電非導體上的自由電荷，則需經過一定的靜置時間才能導入大地。②防止人體靜電危害：在火災、爆炸危險區域，操作人員應徒手或徒手戴防靜電手套觸摸接地金屬體后方可進入工作場所；不得穿戴合成纖維及絲綢衣物；不得穿脫衣服、帽子等。③靜電接地連接點位置宜避開火災、爆炸危險場所。

（2）在靜電容易積聚的部位設置一定長度的管段或緩和器，以使液體中的靜電荷得到充分地泄漏 如在精細過濾器的出口，液體先通過緩和器后再灌裝。對于高帶電的物料，在接近排放口前的適當位置裝設靜電緩和器。

（3）增加空氣濕度。對于干燥環境，為了加快靜電泄漏，增加空氣濕度，以提高導電性，如向地面上灑水，裝設空氣加濕器。

（4）靜電的中和。在某些場合中，對于高絕緣易產生靜電的化學品，積累的靜電不易或不允許泄放時，將正負離子與靜電源上的正負電荷中和，從而消除靜電。在實際應用中，有離子靜電消除器和感應式靜電刷。離子靜電消除器原理是由高壓電源產生器和放電極通過尖端高壓電暈放電把空氣電離為大量正負離子，然后用風把大量正負離子吹到物體表面以中和靜電，或者直接把靜電消除器靠近物體的表面直接中和靜電。目前工業應用中，主要產品有離子風機、離子風槍及離子風鼓等。

3.3 靜電屏蔽

靜電屏蔽分為整體屏蔽和分隔屏蔽。整體屏蔽是指以屏蔽導體殼罩住帶電物體的整體，帶電體產生的靜電場，被屏蔽導體封入內部，對外界不產生靜電作用。分隔屏蔽是使帶電物體一部分以屏蔽導體從空間或表面進行包覆，用屏蔽導體間隔帶電物體，增加了帶電物體靜電電容，降低了靜電電位，降低了對外界的靜電作用。靜電屏蔽體效果與接地有很大關系，只有將屏蔽體接地，才能保證屏蔽體上感應的靜電荷泄漏，使屏蔽體內的帶電物體不受外界電場干擾。靜電屏蔽廣泛用于儀器儀表電路的防靜電干擾，同時也用于防止靜電源對外界的干擾。

4 結語

易燃易爆化學品的靜電產生在工業生產、儲運過程中不可避免，靜電危害及其隱患直接關系到安全生產。我們只有深入了解靜電產生的原因、積聚過程及放電危險性的各個環節，方能采取行之有效的安全防范措施。處理易燃易爆化學品的靜電問題總的原則為“做到預防為主，防范結合，消除隱患，健全制度，規范操作”，實際運用做到措施到位，操作得當，為安全生產保駕護航。

參考文獻：

［1］石油化工靜電接地設計規范［S］.中國石化集團北京石油化工工程公司.