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震动,爆炸和摩擦危险-识别和缓解

张贴者 The 福斯克Team 于05.12.15
By Richard Kwasny, Ph.D., CPEA, CSP Senior 工程Consultant, 化学制品Operations, Michael Lim, 机械Engineer and Zach Hachmeister, Director of Operation and 化学制品Engineer, 福斯克& Associates, LLC
背景
材料对震动和摩擦形式的高能的敏感性会在运输,存储,搬运和工厂单位操作期间的各种情况下导致意外爆炸事件。旋转设备(例如泵,锤磨机,微粉化操作)可以传递足够的能量来引发高敏感材料的爆炸。粗糙的固定表面(即管道,过滤器和其他研磨性表面)会产生摩擦力,当摩擦敏感材料在粗糙表面上流动/积累时,摩擦力也会引发爆炸性分解。如果材料对震动和/或摩擦的敏感度阈值较低,则必须格外小心有可能对材料施加突然冲击或磨擦力的单元操作。因此,在进行加工或运输操作之前,识别对冲击和/或摩擦敏感的材料并量化材料对冲击/摩擦的敏感性是很重要的。
冲击(冲击)和爆炸危险识别
第一步,应该对材料安全数据表(MSDS / SDS)进行文献检索和审查,以发现爆炸性质。许多材料 可以确定这些不利特性,因为它们具有高能的官能团,即硝基(R / Ar-NO2),氮氧化物(R3N + -O-),金属叠氮化物M(N 3)等。有关爆炸物的完整列表,请参见各种参考资料(Bretherick的《反应性化学危害手册》,Sax和Lewis等)。评估材料是否可能对电击和/或对真菌敏感的一种有用的筛选深圳风采是 差示扫描量热法(DSC) 深圳风采。此深圳风采方法评估给定样品在25°C – 400°C温度范围内的热行为。通过DSC深圳风采得出的数据分析可以提供起始温度和反应热。然后,可以将这些参数插入吉田的相关系数中,以估算材料的冲击敏感性(SS)和爆炸传播(EP)。
SS =日志(Qdsc )-0.72 x对数(Tdsc -25)-0.98
EP =对数(Qdsc )-0.38 x log(Tdsc -25)– 1.67
Q在哪里dsc 是放热的热量,以克为单位-1 和Tdsc 是放热的起始温度,以°C为单位。如果SS或EP的值≥0.00,则表明该材料分别对冲击敏感或具有爆炸性传播特性。
根据吉田的相关性,预计该样品既具有冲击敏感性,又具有爆炸传播性。谨慎行事 BAM Fallhammer 深圳风采证明吉田的预测,因为该材料被认为具有很高的能量。
Fig_1
图1: 含能材料的DSC深圳风采数据
使用此筛选深圳风采时,至关重要的是在DSC深圳风采期间不要损失质量-小质量损失将导致非常高的能量损失和令人误解的结论。上面显示的数据是使用SWISSI M20高压坩埚获得的,如图2所示,该坩埚具有防漏功能,并且压力最高可达3500 psi。
Fig_2 
图2: 高压DSC坩埚金(SWISSI M20)
如果DSC深圳风采表明该材料能够在较小的温度范围内释放出大量能量,例如图1中的曲线,则最好进行进一步的爆炸深圳风采。 BAM Fallhammer深圳风采是确定和测量材料是否对冲击敏感的最常用深圳风采方法。该深圳风采用于测量固体和液体对落锤的敏感性,并确定该物质是否太危险以致无法以深圳风采形式运输或加工。深圳风采仪器如图所示 右图3. Fig_3
在深圳风采过程中,样品会受到从已知高度掉落已知质量块而产生的高能冲击。撞击后,应监控样品是否有反应,分解或爆炸的迹象。施加在样品上的实际能量等于设定高度处的质量势能。根据在特定冲击能量下最多六次试验中的任何一次是否发生“爆炸”来评估深圳风采结果。深圳风采结果记录为六次试验中至少发生一次“爆炸”的最低冲击能。如果在六次试验中至少发生一次“爆炸”的最低冲击能量为2 J或更小,则认为该深圳风采结果为“阳性”,因此将该物质分类为以其深圳风采形式运输时太危险。否则,结果被认为是“负”。对于工业工厂,必须对每种具有冲击敏感性的材料进行逐案评估,并且必须考虑来自所有来源的冲击力的影响(例如,泵,搅拌器,手动操作,研磨,研磨,微粉化以及其他)单元操作)。但是,对于一般的批生产操作,通常会认识到,如果材料对冲击能量的敏感性为>60 J,如果进行了危害评估,通常可以安全地处理该材料。
摩擦危险
当前,尚无关联来预测摩擦灵敏度。如果材料具有高能官能团,在处理时显示出无法解释的变色,显示出对震动敏感的特性或高度放热,则应谨慎进行摩擦危险性评估。
摩擦深圳风采
用于识别和测量物质对摩擦刺激的敏感性的最常见的深圳风采方法是 BAM摩擦深圳风采 仪器如图4所示。
Fig_4
图4:BAM摩擦深圳风采仪
该深圳风采方法包括将样品放在固定的瓷钉和活动的瓷砖之间。然后使样品在从360 N到六个较低力的变化力下经受一个摩擦循环,直到观察到“爆炸”或“无反应”。
深圳风采标准和评估结果的方法基于:
•在特定的摩擦载荷下,多达六次试验中是否有一次发生“爆炸”,并且
•在六次试验中至少发生一次“爆炸”的最低摩擦载荷。
如果六次试验中发生一次“爆炸”的最低摩擦载荷小于80 N,则认为深圳风采结果为“正”。因此,以深圳风采的形式将物质分类为对运输而言太危险。否则,深圳风采结果被认为是“阴性”。如果BAM摩擦深圳风采得出一个值>在360牛顿的情况下,通常认为该材料在实验室,工厂或运输场景中的两个表面之间受到摩擦力时不会着火或分解。
风险缓解/转移
将材料识别为对冲击和/或摩擦敏感的材料对于安全放大和运输目的至关重要。危害程度的量化同样重要。如果Fallhammer深圳风采结果是<60 J,摩擦深圳风采为<然后进行360 N的过程危害分析,可以确定当前的程序和保障措施是否足够。如果不是,则可以实施建议以确保可以安全地处理材料。在没有设计用于处理爆炸物的设施中使用具有爆炸性的材料可能非常困难。但是,至少有两种解决方案。首先是考虑寻找一种具有类似化学性质但对冲击/摩擦的敏感性较小的替代材料。这样的例子在 化学制品& 工程News David am Ende等人用危险的高氯酸盐代替了双四氟硼酸盐,并且能够 放大 没有事件。这是替代危险性较低的材料并从本质上使过程更安全的一个很好的例子。
如果无法使用对冲击/摩擦的敏感性较小的材料或中间体来重新设计过程化学物质,则最好考虑使用专门处理爆炸性材料的设施。有许多具有GMP设施的爆炸物制造商,这些设施能够处理过程中潜在的高度危险阶段。一旦完成高风险步骤,便可以在内部处理后续处理步骤。有许多制药公司认识到这种危害,可以适当地转移风险并在安全的阶段恢复处理。
如果最终材料具有爆炸性,则可以添加特殊的赋形剂以减少电击/摩擦的危险。但是,这只能由具有爆炸材料处理专业知识的人员尝试。爆炸物制造商具有这类专业知识,并且在重新设计其产品以确保安全运输方面经验丰富。有关此主题的更多信息,请联系Zachary Hachmeister,地址为 [email protected] 或630-887-5223 www.yqlife.cn.
参考文献
•根据差示扫描量热数据估算自反应性化学品的爆炸危险。吉田忠雄等。活性化学物质的火灾和爆炸危险的预测(Kogyo Kayaku),第1卷。 48 1987年第5号。
•高氯酸盐,David am Ende博士等,化学&工程新闻,2000年3月6日。
•Bretherick的《反应性化学危害手册》,第6版,P。G. Urben,Butterworth Heinemann,1999年。
•《关于危险货物运输的规章范本试验和标准建议手册》,第四修订版,联合国,2005年9月1日。
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话题: 爆炸危险, 电击危险, 摩擦危险

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