第五節 危險反應分析
一、與空氣反應
1.氧化熱的作用導致自燃
由于氧化反應熱的作用,磷、磷化氫、三烷基鋁等一遇空氣立即自燃;油脂類物品如植物油、潤滑油等不飽和油脂浸附在破布、紙或其他纖維類物質上,由于大大增加了與空氣的接觸面積,加速氧化放熱反應,加之纖維類物質導熱性差,導致熱量蓄積而發生自燃。
2.氧化熱引燃附近可燃物
有些物品與空氣發生氧化反應,雖然該類物品本身不可燃,但放出的氧化熱可引燃附近的可燃物,如連二亞硫酸鈉。
3.產生更危險的有機過氧化物的反應
放置在空氣中的烴類及其有機化合物能與空氣中的氧氣發生氧化反應,形成不安定的或爆炸性的有機過氧化物,有可能發生噴料或爆炸。
二、與水反應
1.與水反應,發生燃爆
這類危險品與水反應,產生H2、CH4或C2H2等易燃氣體,在反應熱的作用下,發生燃爆事故。例如,堿金屬(鋰、鈉、鉀等);金屬碳化物(碳化鈣、碳化鉀、碳化鈉和碳化鋇等);金屬氫化物(氫化鈉、氫化鋰等)。
2.反應熱引燃可燃物
有些物品本身不可燃,但當與水混合時,釋放出的反應熱足以引燃相同條件下的紙、木材或其他可燃物。無機過氧化物如過氧化鈉、過氧化鉀和過氧化鍶等本身不可燃,但它們與水起劇烈反應并釋放出氧氣及大量反應熱,如果該反應發生時尚存在有機物質或其他可氧化物質,便可能發生火災。
3.與水反應,使危險性增大
酐類如乙酐、丙酐、馬來酸酐等酐和水發生劇烈反應,變為閃點較低的酸類,危險性增大。氫化鋁、硼氫化物、金屬粉末(如鋅粉、鋁粉)等危險品與水反應,產生熱量較小,不能直接使反應產生的氫氣燃爆,但若遇其他火源便著火。金屬磷化物,如磷化鈣、磷化鋅等,與水反應生成磷化氫,磷化氫在空氣中易自燃。
三、聚合反應
聚合反應均為放熱和熱動力不穩定過程,聚合反應的單體大多數是易燃易爆物質,且多數在高溫、高壓(甚至是超高壓)的條件下進行。反應初期需要加熱,而當開始聚合時,則又需要冷卻。如果操作不當,配比錯誤,特別是超量投料、溫度過高,會使反應劇烈,形成“暴聚”,壓力急劇上升,發生沖料,引起火災爆炸事故。一些單體具有較大的化學活潑性,如果聚合反應失去阻聚劑或發生暴聚,反應就會失去控制而引發爆炸事故。
四、分解反應
分解反應雖然多數是吸熱反應,但有的分解反應具有放熱性質,因為分解反應失控而引起的火災爆炸案例并不少見。在日本平冢市化工廠曾發生臭氧化物分解引起的爆炸事故。
1.分解反應失控引起爆炸
某些在儲存中易于發生自燃分解的物質,如處于密閉的空間或容器之內,可因分解放熱,聚熱升溫使內壓上升而引起爆炸。也有可能因其他物料誤打入或竄入而發生分解反應,使內壓上升。易發生這類事故的危險物品主要有馬來酸酐、氨基肟鹽酸鹽、臭氧化物等。馬來酸酐分解時生成CO2、聚合物,并放出反應熱,放出的反應熱又加速分解反應,導致儲存容器內壓力不斷上升,最后發生爆炸事故。
2.氣體分解反應引起爆炸
有些可燃氣體在沒有助燃氣體情況下也會發生氣體爆炸,這是由于氣體本身能進行分解反應。易引起分解爆炸的氣體有乙炔、環氧乙烷、乙烯、四氟乙烯、丙烯、臭氧、氮氧化物等。這些氣體在一定壓力條件下,遇火源會發生分解反應,同時放出熱量,分解產物由于升溫、體積膨脹而發生爆炸。初始壓力越高,越易發生分解爆炸,所需的引燃能量越小。
3.爆炸物分解引起爆炸
有些爆炸物在受震動的情況下,可發生分解放熱反應,由于反應熱的作用引起爆炸,例如雷汞、乙炔銀等。
4.分解反應導致水蒸氣爆炸
有些危險品在儲運過程中發生分解反應生成水,放出反應熱,反應熱使生成的水瞬間全部變為水蒸氣,呈現出爆炸現象。例如,過氧化氫在儲運過程中,由于受鐵、銅和其他金屬(鋁除外)或其鹽類的污染,會發生分解反應,產生水、氧氣并放出熱量。放出的熱量足以使水全部變為水蒸氣,可發生水蒸氣爆炸事故。
5.分解反應引起自燃
分解反應引起自燃是由于分解熱蓄積。例如,硝化棉類的脂肪族多元硝酸酯在常溫下即可發生緩慢的自燃分解,分解產物二氧化氮又能加速硝化棉的分解;硝化棉本身是多孔物質,具有蓄熱保溫作用,使得溫升加快,當達到180℃時,硝化棉就可自燃。
6.高溫下發生分解反應引起爆炸
有些危險品在高溫下發生分解反應,導致爆炸事故。許多有機過氧化物受熱(如火災情況下)可以分解,如丁酮過氧化物、過苯甲酸叔丁酯、過氧化苯甲酰等,分解速度取決于特定過氧化物的分子式和溫度。
五、混合接觸自發進行的化學反應
1.反應猛烈引起燃燒或爆炸
大多數氧化劑遇酸分解,反應很猛烈,易引起燃燒和爆炸。
2.反應熱蓄積引起自燃
互相接觸能自燃的兩種物質,一般情況下一種是強氧化劑,另一種是強還原劑,混合后由于強烈的氧化還原反應而自燃。常見的無機氧化劑有硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、亞氯酸鹽、高錳酸鹽、過氧化物、濃硫酸、濃硝酸、濃鹽酸、氟、氯、溴、氧等;還原劑常見的有苯胺類、醇類、醛類、醚類、石油產品、木炭、金屬粉末及有機高分子化合物等。
3.反應生成易自燃物質
危險品混合接觸,發生反應生成具有自燃特性的物質,極易著火。例如,二氯乙烯遇醇和氫氧化鈉反應,生成具有自燃特性的一氯乙炔。
4.反應生成易燃易爆物質
有些易燃固體與氧化劑混合,易生成易燃易爆物質,這類反應引起的事故很多。例如氯酸鹽與銨鹽混合生成氯酸銨,很容易發生爆炸。銀鹽(銅鹽、汞鹽)與乙炔混合生成乙炔鹽,經撞擊發生爆炸。