化学实验室用气管理

发布时间:2017-05-26 

盈蓝说明:

一、常见气体的实验室制备

1、气体实验装置的设计

(1)装置顺序:制气装置→净化装置→反应或收集装置→除尾气装置

(2)安装顺序:由下向上,由左向右

(3)操作顺序:装配仪器→检验气密性→加入药品→进行实验

 

2、气体发生装置的类型

(1)设计原则:根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。

(2)装置基本类型:

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(3)几种气体制备的反应原理

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(4)几种气体的快速制取方法

制氧气2H2O2化学实验室用气管理2H2O+O2↑   2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2

制氨气NH3·H2O化学实验室用气管理NH3↑+H2O  

制氯化氢:向浓硫酸中滴加浓盐酸

制氯气2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

 

(5)装置气密性的检验

把导管一端浸入水中,用双手捂住烧瓶或试管,借手的热量使容器内的空气膨胀(或用酒精灯加热),容器内的空气则从导管口形成气泡冒出,把手(酒精灯)拿开,过一会,水沿导管上升,形成一小段水柱,说明装置不漏气。

启普发生器:关闭活塞后,从漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于容器内的水面,停止加水后,漏斗中与容器中的液面差保持不再变化,说明启普发生器不漏气。

 

3、净化、干燥与反应装置

(1)杂质产生原因:

①反应过程中有挥发性物质,如用盐酸制取的气体中一般有HCl;从溶液中冒出的气体中含有水气。

②副反应或杂质参加反就引起,如制乙烯时含SO2;乙炔中的H2S等。

(2)装置基本类型:根据净化药品的状态及条件来设计

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(3)气体的净化剂的选择

选择气体吸收剂的依据:气体的性质和杂质的性质的差异。主要考虑的是吸收效果,而不是现象。选择一种与杂质反应快而且反应完全的除杂剂。

一般情况下:

①易溶于水的气体杂质可用水来吸收;

②酸性杂质可用碱性物质吸收;

③碱性杂质可用酸性物质吸收;

④水分可用干燥剂来吸收;

⑤能与杂质反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。

选用吸收剂的原则:

①只能吸收气体中的杂质,而不能与被提纯的气体反应。

②不能引入新的杂质。在密闭装置中进行,要保持装置气体畅通。

 

(4)气体干燥剂的类型及选择

常用的气体干燥剂按酸碱性可分为三类:

①酸性干燥剂,如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能够干燥显酸性或中性的气体,如CO2、SO2、NO2、HCI、H2、Cl2 、O2、CH4等气体。

②碱性干燥剂,如生石灰、碱石灰、固体NaOH。碱性干燥剂可以用来干燥显碱性或中性的气体,如NH3、H2、O2、CH4等气体。

③中性干燥剂,如无水氯化钙等,可以干燥中性、酸性气体,如O2、H2、CH4等。

在选用干燥剂时,显碱性的气体不能选用酸性干燥剂,显酸性的气体不能选用碱性干燥剂。有还原性的气体不能选用有氧化性的干燥剂。能与气体反应的物质不能选作干燥剂,如不能用CaCI2来干燥NH3(因生成 CaCl2·8NH3),不能用浓 H2SO4干燥 NH3、H2S、HBr、HI等。

 

(5)气体净化与干燥装置连接次序

洗气装置总是进气管插入接近瓶底,出气管口略出瓶塞。干燥管总是大口进,小口出气。

一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,则是先除杂后干燥;若采用加热除去杂质,则是先干燥后加热。

对于有毒、有害的气体尾气必须用适当的溶液加以吸收(或点燃),使它们变为无毒、无害、无污染的物质。如尾气Cl2、SO2、Br2(蒸气)等可用NaOH溶液吸收;尾气H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收;尾气CO可用点燃法,将它转化为CO2气体。

 

4、收集装置

(1)、设计原则:根据气体的溶解性或密度

1)易溶或与水反应的气体:用向上(或下)排空气法

2)与空气成分反应或与空气密度相近的气体:排水(液)法

3)可溶性气体考虑用排液法

4)两种方法皆可用时,排水法收集的气体较纯。若欲制取的气体要求干燥,用排空气法或排非水溶剂法。

(2)、装置基本类型:

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5、尾气处理装置-安全装置                                                 

尾气的处理方法:直接排放、直接吸收、防倒吸吸收、燃烧处理化学实验室用气管理

 

处理装置

(1)直接吸收

(2)防止倒吸装置的设计

在某些实验中,由于吸收液的倒吸,会对实验产生不良的影响,如玻璃仪器的炸裂,反应试剂的污染等,因此,在有关实验中必须采取一定的措施防止吸收液的倒吸。防止倒吸一般采用下列措施:

 

a切断装置:将有可能产生液体倒吸的密闭装置系统切断,以防止液体倒吸,如实验室中制取氧气、甲烷时,通常用排水法收集气体,当实验结束时,必须先从水槽中将导管拿出来,然后熄灭酒精灯。

 

b设置防护装置:

①倒立漏斗式:这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积,有利于吸收液对气体的吸收。当易溶性气体被吸收液吸收时,导管内压强减少,吸收液上升到漏斗中,由于漏斗容积较大,导致烧杯中液面下降,使漏斗口脱离液面,漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧瓶内,从而防止吸收液的倒吸。下一个装置所示,对于易溶于水难溶于有机溶剂的气体,气体在有机溶剂不会倒吸。

②肚容式:当易溶于吸收液的气体由干燥管末端进入吸收液被吸收后,导气管内压强减少,使吸收液倒吸进入干燥管的吸收液本身质量大于干燥管内外压强差,吸收液受自身重量的作用又流回烧杯内,从而防止吸收液的倒吸。这种装置与倒置漏斗很类似。

③蓄液式:当吸收液发生倒吸时,倒吸进来的吸收液被预先设置的蓄液装置贮存起来,以防止吸收液进入受热仪器或反应容器。这种装置又称安全瓶。

④平衡压强式:为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出,用橡皮管连接成连通装置(见恒压式);

⑤防堵塞安全装置式:为防止反应体系中压强减少,引起吸收液的倒吸,可以在密闭装置系统中连接一个能与外界相通的装置,起着自动调节系统内外压强差的作用,防止溶液的倒吸。

⑥为防止粉末或糊状物堵塞导气管,可将棉花团置于导管口处。

⑦液封装置:为防止气体从长颈漏斗中逸出,可在发生装置中的漏斗末端套住一只小试管

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(3)防污染安全装置:燃烧处理或袋装化学实验室用气管理化学实验室用气管理化学实验室用气管理

判断原则

①有毒、污染环境的气体不能直接排放。

②尾气吸收要选择合适的吸收剂和吸收装置。

直接吸收:Cl2、H2S、NO2   防倒吸:HCl、NH3、SO2

常用吸收剂:水,NaOH溶液,硫酸铜溶液

③可燃性气体且难用吸收剂吸收:燃烧处理或袋装。如CO。

 

6、排水量气装置

      标准装置                                   变化装置

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7、常见气体检验方法

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二、实验室气体分类

实验室使用的气体种类较多,主要有氢气、氮气、氩气、氯气、氧气、二氧化碳、压缩空气、氦气及乙炔等。这些气体有些属于可燃气体、助燃气体或有毒气体等。我们需要对一些常见的,或者自己将要用到的气体有充分的了解,再去使用,以减少安全事故的发生。

 

1.易燃易爆气体

易燃气体与易燃液体、固体相比,更容易燃烧,且燃烧速度快,一燃即尽。简单成分组成的气体比复杂成分组成的气体易燃、燃速快、火焰温度高、着火爆炸危险性大。

常见易燃易爆气体的爆炸极限:

氢气

4.1%~74.2%

丙烷

2.1%~9.5%

丁烯

1.6%~10%

一氧化碳

12.5%~74%

丁烷

1.6%~8.4%

乙炔

2.5%~72.3%

甲烷

5.3%~15%

乙烯

2.7%~36%

 硫化氢

4.3%~46%

乙烷

3.0%~16%

丙烯

2.0%~11%

汽油

1.1%~5.9%

使用时注意事项:
(1) 使用可燃性气体时,要防止气体逸出,室内通风要良好。
(2) 操作大量可燃性气体时,严禁同时使用明火,还要防止发生电火花及其它撞击火花。
(3) 进行容易引起爆炸的实验,应有防爆措施。

 

2.有毒有害气体

常见的有毒气体:氯气,氨气,硫化氢,氰化氢,硫化氢,二氧化硫,三氧化硫,光气二氧化氮,一氧化氮等,还包括许多有机溶剂蒸汽。

使用时注意事项:
(1) 实验前,应了解所用药品的毒性及防护措施。
(2) 操作有毒气体(如H2S、Cl2、Br2、NO2、浓HCl和HF等)应在通风橱内进行。
(3) 苯、四氯化碳、乙醚、硝基苯等的蒸气会引起中毒。它们虽有特殊气味,但久嗅会使人嗅觉减弱,所以应在通风良好的情况下使用。
(4) 禁止在实验室内喝水、吃东西。饮食用具不要带进实验室,以防毒物污染,离开实验室及饭前要冼净双手。

 

3.实验室气体钢瓶的安全使用

气体钢瓶是危险品,涉及易燃、易爆以及有毒气体,如果安全防范不到位,会发生安全事故,严重的会造成贵重仪器的损坏及人员伤亡等。因此应重视气体钢瓶运输、使用、储存等环节的管理,加强日常检查制度的完善,提升安全理念,建立健全各项管理制度,确保气体钢瓶的安全使用。

(1) 钢瓶应存放在阴凉、干燥、远离热源的地方。可燃性气瓶应与氧气瓶分开存放。
(2) 搬运钢瓶要小心轻放,钢瓶帽要旋上。
(3) 使用时应装减压阀和压力表。可燃性气瓶(如H2、2H2)气门螺丝为反丝;不燃性或助燃性气瓶(如N2、O2)为正丝。各种压力表一般不可混。不要让油或易燃有机物沾染气瓶上(特别是气瓶出口和压力表上)。
(4) 开启总阀门时,不要将头或身体正对总阀门,防止万一阀门或压力表冲出伤人。
(5) 不可把气瓶内气体用光,以防重新充气时发生危险。
(6) 使用中的气瓶每三年应检查一次,装腐蚀性气体的钢瓶每两年检查一次,不合格的气瓶不可继续使用。
(7) 氢气瓶应放在远离实验室的专用小屋内,用紫铜管引入实验室,并安装防止回火的置。
(8) 钢瓶内气体不能全部用尽,要留下一些气体,以防止外界空气进入气体钢瓶,一般应保持0.5MPa表压以上的残留压力。
(9) 钢瓶须定期送交检验,合格钢瓶才能充气使用。

 

三、气体钢瓶使用规范

  1. 申购气体钢瓶时,必须由实验员提出申请,报研发中心主任审核后,交由采购部进行申购。
  2. 气体钢瓶必须标志明确气体种类、纯度、采购日期、初始压力。混合气体需额外注明气体组成。
  3. 搬运气体钢瓶时,要带上气瓶安全帽,轻拿轻放,防止摔掷、敲击、滚滑或剧烈震动。
  4. 气体钢瓶必须放入气体钢瓶柜中,并用专用链锁固定。气体钢瓶需放置在阴凉通风处,隔绝明火,远离热源。气体钢瓶严禁暴晒、雨淋。
  5. 气瓶减压阀应专用,安装时要上紧,不得漏气。开闭时应站在气瓶侧面,动作要慢,以减少气流摩擦产生静电。
  6. 氧气瓶及专用工具要严禁与油类接触,操作人眼不能穿戴有油污的工作服和手套。
  7. 严禁气体钢瓶出口对人。实验室内钢瓶气体必须经尾气管路排到室外,不得将气体直接排放到实验室内。
  8. 气体钢瓶使用时,必须首先打开主阀,待主阀示数稳定后,打开减压阀。
  9. 开气后,立即用肥皂水检查主阀、减压阀、气路各连接处是否有漏气现象。如有漏气,需关闭气体后,逐段检漏,重新密封气路。

10、气体钢瓶在使用时应及时记录钢瓶总压,如总压降低过快则表示可能有漏气情况存在,需进行检漏并重新密封气路。

11、气体钢瓶在使用完毕后,应先关闭主阀,待主阀与减压阀间气体流光后,关闭减压阀。主阀与减压阀之间不可长时间憋气。

12、气体钢瓶内气体不能全部用尽,余压在0.2-1.0 MPa时需申请更换气体钢瓶。

 

四、实验室气体钢瓶管理

  实验室使用的气体种类较多,主要有氢气、氮气、氩气、氯气、氧气、二氧化碳、压缩空气、氦气及乙炔等,它们通常储存于气钢瓶内。这些气体有些属于可燃气体、助燃气体、有毒气体等,在使用过程中存在大量的不安全因素,需对气体钢瓶进行安全使用与管理。   

 1.实验室气体钢瓶管理存在的隐患 

  近年来,有关实验室气体钢瓶安全事故时有发生,主要表现在以下几个方面:    

  (1)气体钢瓶没有醒目标志,甚至出现以专用气瓶盛装其它气体的现象。  

  (2)忽略了有些气体混合在一起会发生反应,反应剧烈甚至会产生爆炸。如乙炔与氧气、氢气与氧气、氯气与乙炔等。  

  (3)对气瓶的安全使用规范操作重视不够,对气体钢瓶的使用未能正确掌握。  

  (4)实验室防爆设施不健全。如通风不良、气瓶带静电、气瓶泄漏检测等问题,未及时处理而存在安全隐患。  

  (5)气瓶管理规章制度不健全。管理人员责任分工不明确,缺少专人监督和处理,导致一些问题无人发现,出了问题也无法及时处理,因而存在安全隐患。如气瓶附件丢失、气瓶气体泄漏、气瓶的残存气体及空瓶处理等都需要有专人经常检查处理。    

 

2.实验室气体钢瓶的安全使用、运输与存放    

2.1气体钢瓶的安全使用  

  (1)压力气瓶上选用的减压器要分类专用,安装时螺母要旋紧,防止泄漏;开、关减压器和开关阀时,动作必须缓慢;使用时应先旋动开关阀,后开减压器;用完后,先关闭开关阀,放尽余气后,再关减压器。切不可只关减压器,不关开关阀。  

  (2)使用压力气瓶时,操作人员应站在与气瓶接口处垂直的位置上。操作时严禁敲打撞击,并经常检查有无漏气,应注意压力表读数。  

  (3)氧气瓶或氢气瓶等,应配备专用工具,并严禁与油类接触。操作人员不能穿戴沾有各种油脂或易感应产生静电的服装手套操作,以免引起燃烧或爆炸。  

  (4)可燃性气体和助燃性气体瓶,与明火的距离应大于10米(确难达到时,可采取隔离等措施)。  

  (5)瓶内气体不得用尽,必须留有剩余压力或重量,永久气体气瓶的剩余压力应不小于0.05MPa;液化气体气瓶应留有不少于0.5%-1.0%规定充装量的剩余气体;    

 

2.2气体钢瓶的运输  

  气瓶在运输或搬运过程易受到震动和冲击,可能造成瓶阀撞坏或碰断而造成安全事故。为确保气瓶在运输过程中的安全,气瓶的运输时注意以下几点:  

  (1)装运气瓶的车辆应有“危险品”的安全标志。气瓶必须配戴好气瓶帽、防震圈,当装有减压器时应拆下,气瓶帽要拧紧,防止瓶阀摔断造成事故。  

  (2)气瓶应直立向上装在车上,妥善固定,防止倾斜、摔倒或跌落,车厢高度应在瓶高的三分之二以上。  

  (3)所装介质接触能引燃爆炸,产生毒气的气瓶,不得同车运输。易燃品、油脂和带有油污的物品, 不得与氧气瓶或强氧化剂气瓶同车运输。  

  (4)搬运气瓶时,要旋紧瓶帽,以直立向上的位置来移动,注意轻装轻卸,禁止从钢瓶的安全帽处提升气瓶。 近距离(5m内)移动气瓶,应用手扶瓶肩转动瓶底,并且要使用手套。移动距离较远时,应使用专用小车搬运,特殊情况下可采用适当的安全方式搬运。    

 

2.3气体钢瓶的存放  

  气瓶存放时应注意以下几点:  

(1)存储场所应通风、干燥、防止雨(雪)淋、水浸,避免阳光直射,严禁明火和其它热源,不得有地沟、暗道和底部通风孔,并且严禁任何管线穿过。

(2)存储可燃、爆炸性气体气瓶的库房内照明设备必须防爆,电器开关和熔断器都应设置在库房外,同时应设避雷装置。  

(3)气瓶应分类存储,并设置标签。空瓶和满瓶分开存放。氧气或其他氧化性气体的气瓶应与燃料气瓶和其他易燃材料分开存放,间隔至少6m。氧气瓶周围不得有可燃物品、油渍及其他杂物。严禁乙炔气瓶与氧气瓶、氯气瓶及易燃物品同室储存。  

(4)气瓶应直立存储,用栏杆或支架加以固定或扎牢,禁止利用气瓶的瓶阀或头部来固定气瓶。支架或扎牢应采用阻燃的材料,同时应保护气瓶的底部免受腐蚀。禁止将气瓶放置到可能导电的地方。  

(5)气瓶(包括空瓶)存储时应将瓶阀关闭,卸下减压器,戴上并旋紧气瓶帽,整齐排放。实验室对高压气体钢瓶必须分类保管,直立固定并经常检查是否漏气,严格遵守使用钢瓶的操作规程。  

 

 3.实验室气体钢瓶的管理    

气体钢瓶属于危险品,使用和贮存者应加强安全防范意识,在确保安全的前提下方能使用。为了加强气体钢瓶使用者的安全责任意识,因此需进行制度化管理。  

(1)按气体的性质制定相应的管理制度和操作规程,并在实验室张贴气体钢瓶使用制度。钢瓶使用管理按“谁使用,谁负责;谁管理,谁负责”的原则执行,用气单位和个人对所领用钢瓶负有维护和保养的责任,操作要认真仔细,按操作规程执行,远离明火,如因使用不当发生事故,或因保管不善损坏、丢失造成不良后果的,要追究领用人的责任。  

 

(2)为防止压缩气体钢瓶安全事故发生,学校对实验室使用气体钢瓶实行登记管理制度,凡是需要使用气体钢瓶的教师职工,必须到实验室填写“钢瓶使用登记表”,登记使用日期、气体名称、钢瓶编号、领用单位名称、领用人等。  

 

(3)建立安全教育制度,营造实验室安全氛围。组织实验室各技术人员、学生相互参观和学习,在实验室张贴各种安全标志和警示语,编写与发

放安全学习材料,举办讲座,定期或不定期进行检查,营造实验室安全文化氛围。  

 

(4)建立气体钢瓶存放规则制度,并在气体钢瓶存放室张贴“气体钢瓶存放规则”。气瓶管理人员气体钢瓶进行正确的存放、定期技术检查、更换,严禁气体钢瓶超期服役,并记录相关检查项目和时间。气瓶入库储存前,应认真做好气瓶入库前的检查验收工作,对检查验收合格的气瓶,应逐只进行登记。气瓶发放时,库房管理员必须认真填写气瓶发放登记表,内容包括:气体名称、序号、气瓶编号,人库日期、发放日期、气瓶检验日期,领用单位、领用者姓名,发放者姓名,备注等。  

 

(5)建立气瓶日常检查制度。如检查气瓶的外表涂色和警示标签是否有清晰可见;气瓶的外表是否存在腐蚀、变形、磨损、裂纹等严重缺陷;气瓶的附件(防震圈、瓶帽、瓶阀)是否齐全、完好;气瓶的使用状态(满瓶、使用中、空瓶)。检查气瓶是否超过定期检验周期,盛装腐蚀性气体的气瓶(如二氧化硫、硫化氢等),每二年检验一次;盛装一般气体的气瓶(如空气、氧气、氮气、氢气、乙炔等),每三年检验一次; 盛装惰性气体的气瓶(氩、氖、氦等),每五年检验一次。气瓶在使用过程中,发现有严重腐蚀、损伤或对其安全可靠性有怀疑时,应提前进行检验。超过检验期限的气瓶,启用前应进行检验。    

 

4.结束语  

  气体钢瓶是危险品,涉及易燃、易爆以及有毒气体,如果安全防范不到位,规章制度的操作规程不健全,会影响教学、科研的正常进行,严重的会造成贵重仪器的损坏及人员伤亡等。因此应重视气体钢瓶运输、使用、储存等环节的管理,加强日常检查制度的完善,提升安全理念,建立健全各项管理制度,确保气体钢瓶的安全使用。

 

五、科学实验室气体管路设计规范

实验室的气体供应不同于一般工厂的要求,首先表现在仪器设备对气体的纯度要求较高,一般工作气体要求达到99.999%以上;其次气体的供应必须连续,输出压力平稳,气体的压力波动可能导致仪器设备无法正常工作,气体的不连续供应甚至可能导致仪器设备故障,因此实验室气体管路设计必须非常严格。

一、一般规定

实验室气体由实验室外气瓶区域用管路引入。除了空气采用空气压缩机供应外,其余气体都是采用高压气瓶供气。安装半自动转换阀控制气瓶更换,主要的控制阀门和减压阀门都安装在实验室外。实验室气体管路主要材质为不锈钢,安装在天花板下方,这样便于检查和维修。此外,中央台气体管路引入可以通过服务柱或功能柱等途径。所有的气体管路在工作台上有合适的控制阀门,便于操作。所有气体管路的连接采用无缝焊接方式。

引入分析实验室的压缩空气要求配置一定体积的气体缓冲罐,避免空气压缩机的频繁启动,延长使用寿命。气体管路为不锈钢,在管路上安装过滤杂质、水分和油汽的净化装置。

此净化装置最好并联备用管路,用单独的阀门隔离,这样在不影响正常使用情况下,可以对过滤装置进行维修和更换。

 

二、切换系统级阀门要求

使用气瓶和备用气瓶之间安装手动或自动切换系统。所有气体管路应采用高质量的、完全退火、无缝不锈钢SS-316L,氧气管路需完全清理干净,使其适合氧气用。气体管路需要有安全压力释放阀门、压力调节阀门、压力表来指示气体压力。所有减压阀都系要连接一条通出气体存放区的排气管路。依然、氧化性气体排气管路不盘管或软管的形式。安全减压阀要有标识,标明压力释放级别。所有阀门、调节装置、压力表都由高质量的不锈钢制成,并且都是标准配件。对于氢气、乙炔等气体安装气体回火防止器。所有管路标明连接的气体。所有管路能在所处环境下正常使用。所有气体管路有合适的接地保护措施。

 

三、气体管路要求

1、所有气体管路都由高质量的、完全退火型、无缝连接的不锈钢管SS-316L组成。铜管只使用在气体管路末端和气体纯度不是要求太严格的地方(比如通风柜)。

2、所有的管路、阀门、压力表都由高质量的不锈钢构成,并且都是标准配件。

3、根据实验室的用气量,计算供气压力、流量和管道的内径,所有气体主管道原则上不低于9.52mm(3/8in,仪器空气主管道直径为12.7mm)。管路末端,原则上直径不低于6.35mm(1/4in,也可根据实际使用量而定)。

4、所有管路在天花板下面布设,并通过功能柱到中央台。边台的气体管路隐藏在实验工作台后面服务通道内。

5、易燃气体(如乙炔、氢气等)需要和其他气体分开,单独引入。

6、所有气体管路的连接为无缝焊接。连接到阀门或调节装置时,才可以使用压力配件。

7、每个实验室都要有单独的阀门、减压阀门、压力表。此外,对于供应多台分析仪器的气体管路,另外还需气体压力控制指示装置。

8、引到工作台的气体管路将安装单独的球阀或针阀来控制。

9、气相色谱工作台上均匀的排放各种气体的出口龙头,管径为3.18mm(1/8in)。

10、工作台上气体出口由单独的阀门来控制。

11、所有气体出口为不锈钢阀门。

12、气体管路每隔1.5m的距离,都要有明确标示,同时指示气体的流向。

13、气体管路的支架要求耐腐蚀,可以采用不锈钢或其他合适的工程塑料等制作。

14、每隔1.5m左右,气体管路就需要有支架。另外根据气体管路弯曲的直径,设置合适的支架位置。

15、所以弯曲处都要有支撑。

16、所有“U”型弯曲根据安装情况,需要有支撑。

 

六、实验室用气分类

本文分析实验室用气主要包括两部分:一是为实验室处理和溶解试样提供热源的燃气;二是在分析工作中,某些仪器需要使用各种气体,和用作色谱分析的载气,提供某种气氛,处理高纯样品以及制备标准气体等。将对这两类气体作一介绍。

 

  1、燃气

  实验室中提供热源的燃气主要有天然气、煤气、液化石油气以及酒精喷灯等。分析实验使用这类燃气主要用于试样熔融分解和小型玻璃器皿制造,也可用于煤气砂浴。化学实验室用气点一般设在通风橱内,或专用实验台上,或者装有排气罩,以防排出有害气体。天然气或煤气管道安装都应符合国家颁布的标准、规范、不得随意安装、泄漏,防止事故发生。实验人员在使用煤气喷灯必须遵守操作规程,根据实际需要调节火焰大小、温度高低。

 

  2、实验室工艺用气

  气体的种类

  实验室用气根据工作要求不同,可有不同种类、不同等级的气体,气体等级有普通、纯和高纯之分。各类不同等级的气体装在钢瓶中,一般都有商品供应。其中有些气体的钢瓶是物制的,某些少量气体还可以在实验室制备。

  (1)气体内装气体的分类

  ①压缩气体

  临界温度低于-10℃的气体,经加高压压缩,仍处于气态者称压缩气体,如氧、氮、氢、空气、氩、氮等。这类气体钢瓶若设计压力大于或等于12MPa称高压气瓶。

  ②液化气体

  临界温度≥10℃的气体,经加高压压缩,转为液态并与其蒸气处于平衡姿态者称国液化气体。临界温度在通常情况下-10~70℃者称高压液化气体,如二氧化碳、氧化亚氮。临界温度高于70℃,且在60℃时饱和蒸气压大于0.1MPa者称低压液化气体,如氨、氯、硫化氢等。

  ③溶解气体

  单纯加高压压缩,可产生分解、爆炸等危险性的气体,必须在加高压的同时,将其溶解于适当溶剂,并由多孔性固体物充盛。在15℃以下压力达0.2MPa以上,称为溶解气体(或称气体气体溶液),如乙炔。

  从气体的性质分类可分为剧毒气体,如氟、氯等;易燃气体,如氢、一氧化碳等;助燃气体,如氧、氧化亚氮等;不燃气体,如氮、二氧化碳等。

  (2)气瓶的存放及安全使用

  ① 气瓶必须有存放在阴凉、干燥、严禁明火、远离热源的房间,并且要严禁明火,防暴晒。除不燃性气体外,一律不得进入实验楼内。使用中的气瓶要直立固定位置。

  ② 搬运气体瓶要轻拿轻放,防止摔掷、敲击、滚滑或剧烈震动。搬前要戴上安全帽,以防不慎摔断瓶嘴发生技术检验、耐压试验。

  ③ 气瓶应定期作技术检验、耐压试验。

  ④ 易起聚合反应的气体钢瓶,如乙烯、乙炔等,应在贮存期限内使用。

  ⑤ 高压气瓶的减压器要专用,安装时螺扣要上紧,不得漏气。开启高压气瓶时操作者应站在气瓶出口的侧面,动作要慢,以减少气流摩擦,防止产生静电。

  ⑥ 瓶内气体不得全部用尽,一般配应保持0.2~1MPa的余压,备充气单位检验取样所需及防止其他气体倒灌。

 

七、实验室压力气瓶安全使用管理规定

为了保证压力气瓶的安全使用,保护人身和财产的安全,根据《特种设备安全监察条例》(第373号国务院令)、《气瓶安全监察规定》(国家质量监督检验检疫总局令第46号),结合学校具体情况制定本规定。

压力气瓶的管理范围:

(一)本规定适用于正常环境温度(-40~60℃)下使用的、公称工作压力大于或等于0.2MPa(表压)且压力与容积的乘积大于或等于1.0MPaL的盛装气体、液化气体和标准沸点等于或低于60℃的液体的气瓶。

(二)本规定不适用于盛装溶解气体、吸附气体的气瓶,灭火用的气瓶,非金属材料制成的气瓶,以及运输工具上和机器设备上附属的瓶式压力容器。

气瓶盛装的气体,按其临界温度分为三类:

(一)临界温度小于-10℃的为永久气体;

(二)临界温度大于或等于-10℃,且小于或等于70℃的为高压液化气体;

(三)临界温度大于70℃的为低压气体

 

压力气瓶使用的基本条件:

(一)使用单位必须有专人负责气瓶的安全工作;

(二)制定相应的安全管理制度;

(三)制定事故应急处理措施;

(四)定期对使用人员进行安全技术教育。

 

办理压力气瓶使用的程序:

(一)使用单位在购买或租用压力气瓶之前,首先向资产设备管理处申请。填写使用气体审批表一式两份,经使用部门负责人审核、签字、加盖公章,报资产设备管理处审批。使用气体审批表一份用于备案,另一份用于购买或租用所需气瓶。

(二)使用部门负责人负责监督、落实压力气瓶的安全管理措施。

(三)购买或租用的气瓶要注意放置在安全位置使用,確保安全。

(四)压力气瓶使用时要防止气体外泄,使用完毕,及时关闭总阀门。

 

压力气瓶的搬运、充装、存放和使用时应注意事项:

(一) 搬运、充装注意事项

1、在搬动存放气瓶时,应装上防震垫圈,旋紧安全帽,以保护开关阀,防止其意外转动和减少碰撞。

2、搬运充装有气体的气瓶时,一般用特别的担架或小推车,也可以用手平抬或垂直转动。但决不允许用手搬着开关阀移动。

3、充气气瓶的运输单位,必须严格遵守国家危险品运输的有关规定。运输和装卸气瓶时,必须配戴好气瓶瓶帽(有防护罩的气瓶除外)和防震圈(集装气瓶除外)。充装有气的气瓶装车运输时,应妥善加以固定,避免途中滚动碰撞;装卸车时应轻抬轻放,禁止采用抛卸、下滑或其他易引起碰击的方法。

4、充装有互相接触后可引起燃烧、爆炸气体的气瓶(如氢气瓶和氧气瓶),不能同车搬运或同存一处,也不能和其他易燃易爆物品混合存放。

5、气瓶瓶体有缺陷、安全附件不全或已损坏,不能保证安全使用的,切不可再送去充装气体,应送交有关单位检查合格后方可使用。

6、应在具有充气资质、有营业执照的单位充装气体。

 

(二)存放、使用原则

1、压力气瓶必须分类分处保管,直立放置时要固定稳妥。使用时应加装固定环。气瓶要远离热源,避免曝晒和强烈震动;实验室内存放气瓶量不得超过两瓶;不适合放在楼内存放的压力气瓶,应存放在楼外气瓶房,但一定要注意分类分处保管。

2、钢瓶肩部,用钢印打出下述标记:

制造厂、制造日期、气瓶型号、工作压力、气压实验压力、气压实验日期及下次送验日期、气体容积、气瓶重量。

3、为了避免各种钢瓶使用时发生混淆,常将钢瓶上漆上不同颜色,写明瓶内气体名称。

 

各种气体钢瓶标志

气体类别

瓶身颜色

字样

标字颜色

腰带颜色

氮气

氧气

天蓝

/

氢气

深绿

压缩空气

压缩空气

白液

/

/

二氧化碳

二氧化碳

氦气

/

氯气

草绿

/

石油气体

石油气体

/

4、压力气瓶上选用的减压器要分类专用,安装时螺扣要旋紧,防止泄漏;开、关减压器和开关阀时,动作必须缓慢;使用时应先旋动开关阀,后开减压器;用完后,先关闭开关阀,放尽余气后,再关减压器。切不可只关减压器,不关开关阀。

5、使用压力气瓶时,操作人员应站在与气瓶接口处垂直的位置上。操作时严禁敲打撞击,并经常检查有无漏气,应注意压力表读数。

6、氧气瓶或氢气瓶等,应配备专用工具,并严禁与油类接触。操作人员不能穿戴沾有各种油脂或易感应产生静电的服装手套操作,以免引起燃烧或爆炸。

7、可燃性气体和助燃性气体瓶,与明火的距离应大于十米(确难达到时,可采取隔离等措施)。

8、使用后的气瓶,应按规定留0.05 Mpa以上的残余压力。可燃性气体应剩余0.2 Mpa~0.3 Mpa(约2kg/cm2~3kg/cm2表压);氢气应保留2 Mpa,以防重新充气时发生危险,不可用完用尽。

9、各种气瓶必须定期进行技术检查。充装一般气体的气瓶三年检验一次;如在使用中发现有严重腐蚀或严重损伤的,应提前进行检验。

 

(三)几种特殊气体的性质和安全、

1、乙炔:乙炔是极易燃烧、容易爆炸的气体。含有7~13%乙炔的乙炔—空气混合气体,或含有30%乙炔的乙炔—氧气混合气最易发生爆炸。乙炔和氧、次氯酸盐等化合物也会发生燃烧和爆炸。

存放乙炔气瓶的地方,要求通风良好。使用时应装上回闪阻止器,还要注意防止气体回缩。如发现乙炔气瓶有发热现象,说明乙炔已发生分解,应立即关闭气阀,并用水冷却瓶体,同时最好将瓶体移至远离人员的安全处加以妥善处理。发生乙炔燃烧时,绝对禁止用四氯化碳灭火。

2、氢气:氢气密度小,易泄露,扩散速度很快,易和其他气体混合。氢气与空气混合气的爆炸极限:空气偏含量为18.3:59.0%(体积比),此时,极易引起自然自爆,燃烧速度约为2.7米/秒。

氢气应单独存放,最好放置在室外专用的气瓶房内,以确保安全,严禁放在实验室内,严禁烟火。应旋紧气瓶开关阀。

3、氧气:氧气是强烈的助燃气体,在高温下,纯氧十分活泼;温度不变而压力增加时,可以和油类发生急剧的化学反应,并引起发热自然,进而产生强烈爆炸。

氧气瓶一定要防止与油类接触,并绝对避免让其它可燃性气体混入氧气瓶;禁止用(或误用)盛其他可燃性气体的气瓶来充灌氧气。氧气瓶禁止放于阳光曝晒的地方。

4、氧化亚氮(笑气):具有麻醉兴奋作用,受热时可分解成氧和氮的混合物,如遇可燃性气体即可与此混合物中的氧化合燃烧。

 

 

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