[能源化工]LNG安全手册MSDSWord文档格式.docx

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3.2保养程序 23

3.3应急响应程序 24

3.4保安程序 24

3.5风险评估 24

4员工培训 25

4.1概要 25

4.2LNG槽车安全培训 26

4.2.1培训项目 26

4.2.2道路应急响应 27

4.3培训和发证 27

4.3.1培训 27

4.3.2资格认证 28

5LNG对人体的伤害 28

5.1说明 28

5.2LNG溢出和泄漏 29

5.3阀门填料处的泄露 29

5.4输送软管和管组件处发生泄漏 29

5.5在取样管线和取样容器处发生泄漏 30

5.6气相管线发生泄漏 30

5.7卸压阀放空 31

5.8泄漏后的LNG气化 31

5.9LNG蒸气的扩散 31

5.11在有风状态下LNG扩散 32

5.12低温危险 33

5.12.1一般低温影响 33

5.12.2局部冻伤 33

5.12.3接触低温表面 33

5.12.4输送低温物质的阀门和管道 34

5.12.5非低温环境中工作的阀门和管道 34

5.12.6其他表面和结构 34

5.12.7接触到液体 34

5.12.8接触到低温气体 34

5.12.9窒息和肺部伤害 34

5.12.10密闭空间 35

5.13火灾 35

5.13.1燃烧和爆炸 35

5.13.2火种 35

5.13.3易燃材料 37

5.13.4氧化剂 37

5.13.5储液池燃烧 37

5.13.6蒸气云燃烧 37

5.13.7热表面 37

5.13.8暴露在辐射下 38

5.14维护操作 38

5.15非常规操作 39

5.16结论 39

6风险识别方法 39

6.1一般的危险探测 39

6.2可燃气体探测器 40

6.3火焰，紫外线和红外探测器 41

6.4高温探测器 41

6.6烟雾探测器 42

7.7含氧量探测器 42

7人员的保护方法 42

8.1一般装置作业 42

9.2暴露在低温环境中 43

10.3可燃蒸气和火灾 43

7.4缺氧环境 44

8LNG泄漏和防火技术 45

8.1介绍 45

8.2紧急情况下应急反应措施 45

8.3 LNG释放的总体介绍 46

8.4 LNG蒸气泄漏产生危害的控制 47

8.5 LNG溢出危害的控制方法 47

8.6消防控制讨论 48

11.7灭火器材 49

11.1.1粉灭火器 49

11.1.2倍数泡沫 51

11.1.3氧化碳和水 52

9冻伤及紧急处理办法 53

12.1低温伤害 53

9.2低温灼伤 53

9.3急救 53

附录A冻伤症状和急救措施 55

1内容简介

1.1目的

本手册旨在介绍液化天然气（LNG）的基本特性，并简要阐述LNG生产、使用过程中的有关安全问题。

文中列出的是员工需要掌握的基础知识、常用安全和降低安全风险的措施。

在LNG设施的设计和施工过程中，个人安全是很重要的。

然而，仅仅靠良好的设计和施工管理是不够的，只有通过良好的实践和遵守操作规程才能保证人员的安全。

储存和销售LNG的公司必须具备良好的安全管理程序和完整的操作规程并组织培训，帮助员工学习、理解、执行。

所有在LNG设施场所工作的人员，都需了解公司的安全管理制度和安全操作程序。

只有通过良好的实践和遵守操作规程才能保证个人安全

本手册的目的不是指导LNG装置设计、工程施工。

NFPA-59A（LNG生产、储存和处理）是国际认可的“LNG标准”性文件。

然而，在实际应用中，各项目或地方可能会考虑不同的设计标准或增加其他标准。

自1996年开始天然气的进出口贸易以来，天然气贸易现在已处于一个快速增长阶段。

所以，以前没有接触过LNG的单位或个人现在开始寻求有关LNG的信息，而本手册可以向员工提供天然气的基本知识。

在过去的几十年里，人们获得了大量的LNG安全数据。

本书介绍了现代LNG领域里较普遍的安全惯例。

NFPA57及59A被一致确认为标准文件，可以持续作为参考文件。

随着LNG安全经验的积累，有关LNG的标准和安全惯例也会随之更新。

所以，员工应通过适当的方式定期更新其LNG安全信息。

1.2范围

CH.IV的《LNG安全指南》提供了LNG设施设计、使用中应考虑的基本安全知识，特殊条件下提出的要求会有些出入，可能高于或低于本书的要求。

第一章内容介绍

第二章LNG的特性。

了解、熟悉LNG特性，可以帮助员工在安全和紧急响应方面作出更好的判断。

在第二章篇末提供了LNG安全数据表的样本。

第三章LNG装置的安全和程序问题。

对LNG设施安全问题进行了全面评述，结合作业过程中的具体事例，着重讲解其处理和响应程序。

第四章员工培训

第五章LNG对人体的伤害。

第六章风险识别方法。

第七章人员的保护方法。

第八章LNG泄漏和防火技术

第九章冻伤的紧急处理方法。

2LNG性质介绍

2.1概论

液化天然气（LNG）是一种液态气体混合物，主要由甲烷组成，组分可能含有少量的乙烷、丙烷、氮或通常存在于天然气中的其他组分。

按照LNG组分比例来讲，甲烷至少占790%。

将天然气在常压冷冻到约-161℃的时候就形成了LNG。

此时LNG密度为424kg/n?

。

当LNG接触到任何温度比它高的固体或液体时，LNG将马上被气化。

加热LNG形成的蒸气比重为1.5,也就是说比常温空气重50%。

最初产生的蒸气自动会往最低点流动（如同LNG被泄漏到环境中产生的蒸气），当温度加热到-107℃时，LNG蒸气会变得浮动起来并上升扩散到空气中。

气体研究所的研究表明，因混有较重的空气，LNG只有增加到一定的温度，其浮力才能表现出来。

LNG泄漏后形成的蒸气，如泄漏到外部环境中（道路上或水中），即使被点燃，也不会发生爆炸。

LNG的蒸气是无毒的，但是大量集中的蒸气可降低空气中氧含量导致窒息。

当LNG蒸气和空气混合时，其体积约占5%〜15%的情况下，就具备可燃性。

如果LNG蒸气被泄漏到外部环境中（如道路上或水中），即使被点燃，也不会发生爆炸。

但是相同的蒸气如果被限制在一个空间内体积比达到5%〜15%,这时蒸气若被点燃就会发生爆炸。

LNG无色无味，低温LNG蒸气会造成空气中的水蒸气凝结，形成一种看得见的白雾。

有趣的是，LNG的燃烧范围一般存在于可见蒸气云范围内或周围。

LNG泄漏后，最初在短时间内会形成大量的蒸气，随后这些蒸气（占空气体积比5%〜10%）将在很短时间内向下风向扩散。

因此，可燃区域将被限制在泄漏点的附近1。

若温度继续升高，LNG蒸气会变得漂浮起来，并快速扩散到大气中。

蒸气云移动的距离取决于LNG的泄漏量、持续时间、风速、风向、地形、大气温度和湿度等。

LNG泄漏研究表明，疾风能够快速地吹散LNG蒸气，而微风（或无风）将可燃烧蒸气云保持在气源处，无法扩散开。

一般来讲，流动蒸气云的可燃性边界大致与混有LNG蒸气的水蒸气的可见性边界接近。

然而，在高海拔或低湿度的地方，蒸气云的可燃性边界极限会超过可见性边界范围。

2.2LNG组分

天然气的组分依据气源和工艺类型不同而发生变化。

管道天然气的典型组分为85%〜99%的甲烷（CH4）。

可能还会含有乙烷（C2H6）、丙烷（C3H丁烷（C4H10）以及微量的重燃化合物，天然气中常常含有氮气。

在将天然气液化之前，必须将二氧化碳（C02）、水和硫化氢（H2S）等其他在LNG温度下会变成固体的物质（包括加臭剂）清除掉，或将他们的组分降至很低的水平。

在将天然气液化之前所做的前处理可以解决这些组分问题。

尽管LNG由几种不同的组分组成，且各组分的分子量不同，但是在常规的储存条件下，它们的混合状态保持均匀；

如果组分混合不够充分，且储存量大时，就会发生LNG分层的现象，那么在LNG储罐内就会出现一层或几层的较轻的LNG出现在较重的LNG上面的现象，但一般的对流混合仅限于同层之间的混合，所以在底部的较重的LNG就会吸收热量直到它的密度和上面较轻的LNG密度一致为止。

然而，这样会潜在地导致“翻滚”现象的发生，关于这一点我们会在后面第三章讨论。

分层现象不会发生在小型的ASME（美国工程协会）型带压力储存式的LNG附属装置和供给站。

表1LNG典型组分

组分

甲烷

乙烷

丙烷

异丁烷

氮气

含量

85%〜99%

0.1%〜5%

0%〜3%

0%〜<

1%

<

0.5%〜3%

表2LNG和丙烷燃烧性能的对比

燃点

燃烧范围

燃烧热

LNG

650℃

5%〜15%

54.679kJ/kg

590℃

2%〜10%

52.334kJ/kg

表3LNG和丙烷物理性能的对比

正常沸点

约-16FC

-42℃

常压下液态密度

约430kg/m3

500kg/m3

在沸点温度下蒸气比重

1.5

约1.9

16℃下比重

0.42

约1.5

水：

蒸气膨胀

1:

625

275

气化热

511kJ/kg

356kJ/kg

2.3气味特征

LNG是没有气味的，在天然气中加入的加嗅剂使天然气产生了一种独特的气味，但是在液化之前就被去除了，因为这些加嗅剂在LNG温度下会发生固化，影响液化处理程序。

所以，气味不能成为判断LNG有无泄漏的依据，除非采用独特的方法使LNG产生气味。

尽管人们研究了多种使LNG产生气味的方法，但是因为下列原因添加加嗅剂这种方法还是不常用。

1）没有添加过加嗅剂的LNG安全记录是十分优异的,而且使用可燃气体探测器（CGD）可完成测试。

2）如果LNG中加入了加嗅剂，那么气体检测的方法就会十分有限（例如，可能探测到液体泄漏，但是有可能测不到LNG蒸气泄漏）。

3）添加LNG加嗅剂的技术还有待提高。

4）加嗅剂的检测技术处于很低的水平（也就是说，很低的检测技术水平会产生安全隐患）或导致不应发生的安全问题。

5）LNG系统上（或系统附近）的加嗅剂残留物将长期保留气味，极大地影响其有效性。

2.4低温特性

LNG是低温液体。

流体温度如果低于-75℃,则属于低温范围。

LNG在常压下约-161C时沸腾。

其他冷冻液体还有氢、氧、氟、氯、乙烯。

表4则显示了一般冷冻液体的相对沸点。

LNG是其中较“温暖”的一种低温流体。

低温液体的处理不是一门新的学科，也不要求高端培训的实验室技师。

很多标准的用来处理低温流体的设备其实不是很复杂（不是说不安全）。

一些安全问题实际上直接来自于它的温度。

有些读者会发现一些物质在低温情况下是如何变得更加脆弱。

很多塑料、橡胶、有机材料融入液态氮后将变得粉碎。

一些普通金属，如低炭钢遇到低温度并受到应力时，将发生脆裂。

另外一个有趣的现象就是，一些为低温设计的材料会随着温度的降低变得更加坚硬。

低温下的不锈钢、铝、黄铜、和聚四氟乙烯的拉伸力和曲变力比在室温下更高。

表4一般冷冻液体的相对沸点

液体

乙烯

氧气

氨气

氢气

氯气

沸点（℃）

-88

-104

-161

-183

-186

-196

-253

-269

现在，处理低温液体的量从少到多不等，可在实验室、炼钢厂、废水处理厂等地方进行。

处理压力有常压以及高压。

像处理其他大多数液体一样，如果处理不当就会发生危险。

所以,最基本的原则就是每次处理必须安全。

2.5LNG性能和安全影响

LNG的主要成分是甲烷，所以LNG的物理-化学特性和液态甲烷相近，LNG的性能随着LNG内的非甲烷物质成分含量和类型的变化而发生轻微的变化。

LNG的性能中存在安全影响的有：

自燃温度、点火能量、气化热量、燃烧范围、沸点、沸腾液体的热传递速率和密度等。

在下一章中将谈到液态乙烷和LNG的性能，其性能和安全之间的联系，以及作为燃料使用的相关安全知识。

2.5.1自燃温度和点火能量

自燃温度是指某种物质受热发生自燃的的最低温度（也就是，没有外在点火源）。

这个自燃点取决于几个要素，如，空气一燃料混合浓度和压力。

在常压下纯甲烷的平均自燃温度为650℃。

温度越高那么其延迟时间会越短。

当温度达到一定限度时，气体就会瞬间自燃。

尽管自燃温度和点火温度常常可以交换，但是，严格来讲，点火温度指的是自燃温度和所有更高温度。

LNG蒸气的自燃温度随其组分变化而变化：

当LNG蒸气中的叫重烧的浓度增加时，自燃温度就会下降。

天然气除了热量导致自燃，一些小火星也会导致天然气燃烧。

实际上，大多数的火星能够点燃天然气中的甲烷。

因为衣物上产生的静电可能会产生足够的能量导致天然气起火，所以一些人员建议工人不要穿合成衣服（如：

尼绒服装），因为这类材料比其他自然纤维更容易产生静电。

因为衣物上产生的静电可能会产生足够的能量导致天然气起火，建议工人不要穿易产生静电材料做的衣服。

2.5.2气化热量

潜在的气化热量是物质从液态转变为气态所需要的热量。

皮肤上的水份气化掉后会感到凉爽，这就证明了这一点。

在液态下的分子比气态下的分子具有更大的分子间作用力。

液态分子间作用力因吸收热量而减弱，最终形成气态。

在海洋平面大气压下，甲烷吸收的热量或气化的热量为510kJ/kgo气化时所需的热量可导致冻伤，因为气化时液体的温度不但会降低而且会吸收掉周围环境中的热量。

所以接触到低温液化天然气比接触到相同温度下气相天然气的危险更大。

烧蒸气的热量会随分子重量的增加而降低。

253燃烧范围

燃烧需要点火源、合适的燃料和氧气。

如果燃料含量超过了可燃性极限的上限（UFL）,燃料不会起火，因为氧气含量不够。

如果燃料含量低于可燃性极限的下限（LFL）,燃料同样不会起火。

因为燃料不够。

可燃性极限指的是使燃料起火的空气中必要的燃料含量（假设空气中的氧气含量为21%）。

空气中甲烷的燃烧下限和上限分别为5%和15%o在封闭的罐体内，甲烷的比例几乎是100%,所以无法燃烧。

罐体的甲烷如果泄露到通风良好的区域并迅速吹散到小于5%的量，那只有在靠近罐体的泄漏点的地方才能达到足够燃烧的甲烷含量。

另外，在通风不好的房间内，空气中聚集足够的燃料可导致起火的机会就会大得多。

较重燃的可燃烧极限的下限比甲烷要低，所以，较重胫的含量增加可使LNG蒸气的可燃烧极限下限降低。

2.5.4沸点

在海平面大气压下，甲烷沸点为-161℃。

储存压力越高，沸点就越高。

举例说来，在241kPa（表压）的加压LNG储存容器内，甲烷在-149℃的温度下沸腾。

2.5.5沸腾液体的热传递速率

热传递速率或者热流量（单位：

kJ/h）指的是单位时间内从一种物质传递到另外一种物质的热量。

沸腾的液体比非沸腾状态的热液体更能吸收热量，因为沸腾的液体需要吸收额外的热量来克服气化的热量。

沸腾液体吸收的额外热量增加了其热传递速率，所以也就增加了受到低温灼伤的危险。

2.5.6标准温度下天然气的密度和比重

密度是每单位体积物体的质量，比重是一种物质的密度与标准物质（通常是水或空气）的密度的比值，被比较对象是水还是空气则要取决于比较对象是液体还是气体。

如果气体的比重大于1,那么气体就会比空气重（也就是说，气体倾向于保留在地面不容易扩散在空气中）。

相反，如果比重小于1,那么在通风良好的环境中气体就能很快地扩散在空气中。

在常压下16℃的环境温度中甲烷的密度比空气要重（假设环境温为16℃）o因此，在温度没有升高之前，冷LNG蒸气就很有可能聚集在较低的区域。

有时，若遇到较冷较重的空气，即使温度升高，LNG还是有可能停留在地面高度。

这个结论已经通过了试验证实，当实验空气（蒸气云）温度高于-107℃,而天然气停留在地面高度。

而在16℃温度下，纯甲烷蒸气云的密度跟空气的密度相同。

如果一大池的LNG气化，较重的煌是最后被气化掉的。

在被严重“风干”（甲烷量降低）的LNG池内，蒸气云中含有足够的较重非甲烷煌使LNG无法像前者一样容易扩散。

这对大型LNG泄漏来说是一个严重的问题。

在进行LNG水中泄漏试验时，会发生一种叫做“快速相变”（RPT）的现象，也就是，液化天然气中的非甲烷成分煌在瞬间快速转变为气相。

与RPT相关的变量有：

原LNG中非甲烷成分胫的含量、水温、风速等。

RPT可产生一种可听到的爆裂声。

这就可能导致一个问题，那就是大型LNG泄漏可能产生较大的“爆炸”，形成压力波（如同炸药）。

大型测试没有确定泄漏量和水的比例关系，因为开阔水面不能支撑面积较大的液态胫，所以泄漏只能导致更多的“爆炸”，但是不会是更剧烈的“爆炸”。

2.6其他性能和安全问题

2.6.1LNG池起火

尽管泄漏的LNG被点燃不会在点火的时候发生爆炸，但是它会烧得很彻底，而且任何暴露在附近的物体会受到很强的辐射。

得益于现代的风险识别设备和相关的降低风险的技术，LNG泄露很可能只是相对小型的泄漏且能够快速燃烧完毕。

只有在十分靠近火的地方的设备才会受到较大损坏。

2.6.2火炬

如果带压力的LNG蒸气泄漏被点燃，那将是十分危险的局部起火。

和LNG池起火一样，采用防护措施可缩短燃烧时间，然而，靠近火的地方的设备会遭受严重的损坏。

2.6.3受限空间内蒸气爆炸

天然气或LNG蒸气和空气混合浓度达到5%〜15%,且在一个受限的空间内，如在建筑物内，就增加了发生爆炸的危险。

如果被点燃，快速燃烧的燃料增加了有限空间的压力，如果受限空间内有足够的燃料，那么就会发生爆炸。

如果受限空间内安装了通风设备，就可大大降低爆炸风险。

2.6.4过压

LNG作为一种低温液体就产生了对管道、容器和设备（如果被隔离，例如：

使用阀门隔离）过压的潜在可能。

LNG的温度将开始升高。

温度越高压力就越高，因为LNG的密度在下降。

若有蒸气存在就会减缓压力的上升，因为蒸气能被压缩。

然而，充液系统可以使压力上升很快。

正确设计和操作装置可以通过泄压阀和设备隔离程序要积极或消极对过压进行保护。

详见下面BLEVE（沸腾液体膨胀蒸气爆炸）特别注释的内容。

2.6.5LNG风干

LNG可因热量进入储罐而气化产生风干（留下大量的较重煌），几乎所有的甲烷和氮气被气化耗损，仅留下较重的煌。

尽管风干会增加LNG中的重煌的比率，但是重要的是要知道这些液体充分混合的，也就是说，不会在罐的底部形成一层较重的煌（参考3.1翻滚的讨论）。

除了大量的LNG蒸气散发，影响风干的其他因素有最初LNG重燃化合物的百分比。

LNG含有很少量的重燃化合物（如小于1%）时，将要损耗较大百分比的蒸气才形成严重的风干。

当全部是纯液态甲烷是，风干就不是一个问题了。

LNG机动车操作中风干的发生和影响没有详细记载，因此，在正常操作中风干可能不是一个要关注的重要问题。

严重的风干更有可能发生在罐含有少量的燃料的时候（如少于罐容量的四分之一时）。

当罐装满燃料时，可以在几周或更长的时间内防止重大风干的发生。

2.6.6LNG作为车用燃料使用

LNG潜在的经济和排放效益，以及LNG的相对高的存储密度使得人们青睐于将来LNG作为车用燃料。

在常压下，1立方LNG约等于600立方天然气，使得LNG成为一种高密度能量存储媒体。

因此，液化天然气车辆运输能力比压缩天然气的车辆运输能力要大。

本书作了汽油、LNG、其他燃料的安全性对比。

1983年LosAlamos国家实验室的研究证明尽管LNG危险和汽油危险不同，但是总的说来，没有哪一种车用燃料在本质上是安全的。

尽管汽油和柴油在刚开始被运用时，并没有得到什么正式的研究，可是几十年来人们还是接受了它们存在着起火、爆炸、损坏身体健康方面的危险。

如今，因为人们对新技术安全方面的愈加重视以及对替代燃料的风险的审查愈加细致小心，我们不能仅仅因为传统的燃料没有经过类似的审查而忽视对LNG的安全问题的审查。

对于LNG车辆用户来说，最重要的是气体组分，太多较重的胫会降低燃料辛烷值。

辛烷值的降低就会导致引擎爆震、排放增大、动力输出减弱。

因此，LNG用户应根据当地供应的LNG组分和SAEJ616（天然气车辆燃料混合物推荐操作规范）的指导来设定空气一燃料的混合比率和点火时间。

为避免充装站LNG风干导致的LNG组分的变化，可缩短燃料储存时间以降低这种影响。

车辆带有控制空气和燃料比率的电脑应可以自动弥补一些燃料组分的变化量。

然而，尽管有电脑控制，一些发动机生产商建议LNG作为车用燃料应有94%的甲烷含量，来满足发动机工作的需要。

2.7本章小结

LNG和天然气的性能：

1）若LNG泄漏到地面或水面，即使被点燃也不会在开阔区域的空气中爆炸。

2）天然气只有在空气中占到5%〜15%才会燃烧。

3）在常压下LNG的温度很低（-162℃）,然而和其他低温液体（如：

液态氮、液

态氧、液态氩、液态一氧化碳、液态氢、液态氮）相比，LNG属于相对温暖的液体。

4）在常压下温度为-162℃的1^6密度约为424kg/m\也就是水的42%。

5）在常温和常压下，1立方米的LNG约等于600立方米的天然气。

6）LNG无色无味。

LNG看起来像被放置在烧杯内的沸腾水，因为它无味，需要在LNG气化之后在送入气体分配系统之前加入加嗅剂。

7）LNG在点燃前必须要气化。

在非受限环境中，LNG和LNG蒸气都不会发生爆炸。

8）瞬间接触LNG不会对裸露的皮肤产生损害，但是，如果时间延长就会导致严重的冻伤和肌肉组织的损害。

9）在泄漏点形成的大片蒸气仍然保持十分低温的状态，且比空气重，依附在地面,冷气体会浓缩掉空气中的水汽，形成一片看得见的蒸气云。

仅凭感觉，可以认为蒸气云的能见极限点接近气体混合物的可燃烧极限的下限。

10）一阵微风可迅速加热蒸气，并快速将蒸气吹散到大气中。

只需将空气加热到-107°

就可以使甲烷漂浮到空气中。

11）天然气无毒。

然而，如果天然气置换了受限空间内的空气就有窒息的危险。

2.8LNG安全数据表（MSDS）

下面几页为MSDS样本，实际的MSDS还需要有LNG的实际组分或组分范围，因为这会影响到其他参数。

这个MSDS样本仅仅作为通用版本。

表5LNG安全数据表发布日期:

2003年5月