Dypl. Magazyn. Utleniaczy-zagrożenia w.doc

str. 28

SZKOŁA ASPIRANTÓW

PAŃSTWOWEJ STRAŻY POŻARNEJ

W KRAKOWIE

PRACA DYPLOMOWA

Temat: Zagrożenie pożarowe i wybuchowe występujące przy magazynowaniu utleniaczy. Wykonanie tablicy z próbkami.

Wykonał:                                                                                    Konsultant:

st. sek. kdt Wożakowski Dariusz                            st. kpt. inż. Fejklowicz Krzysztof

KRAKÓW 1996

Wstęp.

              Z chemią człowiek spotyka się prawie na każdym kroku, można powiedzieć, że dzięki niej żyje. Związki chemiczne i ich przemiany występują zarówno w przyrodzie jak i w człowieku. Oprócz substancji naturalnych,1111 człowiek wykorzystuje i wytwarza różne związki, które w przyrodzie nie występują w stanie wolnym ale są obecnie szeroko stosowane i wykorzystywane w wielu dziedzinach życia. Można tu wymienić leki, tworzywa sztuczne, gumę, środki piorące, środki ochrony roślin, nawozy sztuczne.              

              Zabezpieczenie przed pożarami magazynów stanowi jedno z głównych zadań administracji gospodarczej oraz organów ochrony przeciwpożarowej. Chronić należy zwłaszcza magazyny handlowe i transportowe. Pożary magazynów zdarzają się często a straty ponoszone w ich wyniku są bardzo duże. Na zwiększenie tych strat wpływa wzrost wartości składowanych materiałów i wzrost kosztu budowy magazynów.               Np: w 1972 roku zarejestrowano 197 pożarów magazynów a straty spowodowane tymi pożarami wyniosły wówczas 151693171zł. Jeden tylko pożar magazynu kauczuku w poznańskim "Stomilu" w dniu 9 marca 1972 roku spowodował straty wynoszące 93473000zł, co wtedy było sumą zawrotną.

              Rozwój przemysłu pociąga za sobą wzrost ilości magazynowanych materiałów w tym substancji łatwozapalnych czy utleniających. Wzrost produkcji przemysłowej pociąga za sobą z kolei potrzebę projektowania i budowy wielkich magazynów półproduktów i wyrobów gotowych. Potężne zautomatyzowane magazyny wysokiego składowania o dużej liczbie urządzeń mechanicznych i elektrycznych, wąskich przejść, często bez okien wcale nie ułatwiają walki z ewentualnie powstającym pożarem.

              Tak więc specyfika obiektów magazynowych przynosi duże straty w przypadku powstania pożaru i bardzo utrudnia prowadzenie działań

ratowniczo-gaśniczych. Mimo zaostrzenia przepisów dotyczących magazynowania i transportu kontrole w dalszym ciągu wykazują znaczne zaniedbania w tej dziedzinie gospodarki, często prowadzące do powstawania strat.

              W czynnym  zakładzie bezpieczne warunki pracy można zapewnić tylko z udziałem całej załogi przez sprawną organizację, dyscyplinę technologiczną, porządek, konserwacje aparatury, opiekę lekarską, szkolenia BHP i tym podobne zabiegi.

              Tak jak przy magazynowaniu tak i przy transporcie substancji chemicznych powstają różne zagrożenia. Zapewnienie bezpieczeństwa ludzi i dóbr materialnych przy przewozie materiałów niebezpiecznych wymaga spełnienia licznych warunków dotyczących przede wszystkim pojazdów i taboru kolejowego oraz zasad ich ruchu.

Ważny jest rodzaj i sposób opakowania przesyłek oraz sposób ich oznakowania. Z uwagi na właściwości fizyczne i chemiczne materiałów niebezpiecznych warunki ich przewozu muszą być szczegółowo określone oddzielnie dla każdego z tych materiałów. Obecnie po drogach i po torach przewozi się około tysiąca różnego rodzaju substancji i liczba ta ciągle rośnie. Nad opracowaniem przepisów dotyczących przewozu materiałów niebezpiecznych pracują rzesze ludzi a przepisy są ciągle uzupełniane na podstawie nowych doświadczeń.

1. Cel pracy.

              Celem pracy jest krótkie przedstawienie związków - utleniaczy, ich     właściwości fizyko-chemicznych, zagrożeń jakie ze sobą niosą,oddziaływania na organizm ludzki i zasad bezpiecznego magazynowania. Przez ukazanie zagrożeń zarówno dla ludzi jak i otoczenia chciałbym

2. Zakres pracy.

              W zakres pracy wchodzi:

- sklasyfikowanie związków utleniających,

- opisanie ich właściwości,

- opisanie zagrożeń występujących przy ich magazynowaniu i użyciu,

- stworzenie tabeli wykluczeń wzajemnego magazynowania utleniaczy z substancjami organicznymi i innymi,

- opisanie warunków bezpiecznego magazynowania wybranych utleniaczy

- wykonanie tablicy z próbkami substancji utleniających.

3. Otrzymywanie utleniaczy.

              UTLENIACZ, czynnik utleniający - substancja mająca zdolność przyłączania elektronów i ulegająca redukcji. W szczególnym przypadku jest to substancja dostarczająca atomów tlenu substancji utlenianej lub odciągająca od niej atomy wodoru. Miarą zdolności utleniających danej substancji jest jej potencjał utleniająco-redukujący

              Tak z pozoru niewinnie brzmi encyklopedyczna definicja szeregu substancji, które we współczesnym świecie są źródłem wielu zagrożeń.

              W pirotechnice mianem utleniacza określa się jeden ze składników mieszaniny pirotechnicznej dostarczający tlen w procesie palenia lub wybuchu. Utleniacz powinien wydzielać możliwie dużo tlenu i z łatwością go oddawać. Utleniaczami są przeważnie związki nieorganiczne: chlorany, nadchlorany, chromiany, dwuchromiany, nadmanganiany, tlenki metali ciężkich oraz jeszcze wiele innych związków chemicznych.

              Sposobów otrzymywania utleniaczy jest bardzo dużo. Substancje utleniające można otrzymać nawet w dość prymitywnych warunkach.

              Utleniacze mogą powstawać w reakcjach kwasów i zasad, kwasów i metali, tlenków niemetali z wodą i jeszcze wielu innych mniej lub bardziej złożonych reakcjach chemicznych.

              W punkcie nie wymieniam sposobów otrzymywania utleniaczy na skalę przemysłową, tylko przykładowe reakcje chemiczne, w których otrzymujemy substancje utleniające. W większości reakcje te możemy przeprowadzić w warunkach szkolnych laboratorii. Tylko w przypadku kwasów podaję metody przemysłowe bo otrzymanie np. trójtlenku siarki czy pięciotlenku azotu wymaga zastosowania odpowiednich katalizatorów a samo przeprowadzenie reakcji jest bardzo trudne.

3.1. Otrzymywanie azotanów:

Azotany możemy otrzymywać w kilku różnych reakcjach. Mogą powstawać one jak już wspomniałem w reakcjach kwasów i zasad, metali i kwasów czy też na drodze reakcji wymiany.

Reakcje powstawania azotanów wyglądają następująco:

KOH+HNO3®KNO3+H2O

Cu+4HNO3®Cu(NO3)2+2NO2+2H2O

CaCO3+2HNO3®CA(NO3)2+H2O+CO2

KCl+HNO3®KNO3+HCl

Ag+2HNO3®AgNO3+NO2+H2O

Azotany to związki, które występują także jako złoża mineralne. Najczęściej występującym azotanem jest azotan sodu znany pod nazwą saletry chilijskiej. Na skalę przemysłową azotan amonu otrzymuje się wprowadzając amoniak do rozcieńczonego kwasu azotowego. Zachodzi wtedy reakcja:

NH3+HNO3®NH4NO3

3.2. Otrzymywanie kwasów:

3.2.1. Otrzymywanie kwasu siarkowego metodą kontaktową.

Surowcami wyjściowymi do produkcji kwasu siarkowego mogą być siarka, piryt i inne naturalne siarczki oraz gips.

Produkcja kwasu przebiega następująco:

- spalamy siarkę w strumieniu powietrza,

S+O2+4N2®SO2+4N2

- oczyszczamy gazy zawierające SO2,

- syntezujemy trójtlenek siarki w obecności katalizatora w postaci rozdrobnionej platyny lub katalizatora wanadowego,

2SO2+O2®2SO3

- chłodzimy powstałe gazy,

- przeprowadzamy absorbcję SO3 przez około 98,3% kwas siarkowy tworząc "oleum". Następnie "oleum" rozcieńczane jest kwasem o mniejszym stężeniu. Metoda ta jest nazywana kontaktową ze względu na to, że syntezę trójtlenku siarki przeprowadzamy w aparatach kontaktowych. Kontaktem w tym aparacie jest katalizator w stanie stałym.

3.2.2. Otrzymywanie kwasu azotowego.

Surowcem wyjściowym do otrzymywania kwasu azotowego jest amoniak. Jako, że bezpośrednia synteza azotu i tlenu do tlenków azotu jest trudna, ucieka się do innych metod otrzymywania tych tlenków

Amoniak powstaje w reakcji azotu z wodorem w obecności katalizatora. Reakcja przebiega według wzoru:

N2+3H2®2NH3

Kolejnym etapem jest utlenianie powstałego amoniaku do tlenku azotu:

4NH3+5O2®4NO+6H2O

Katalizatorem tej reakcji jest stop platyny z rodem.

Powstający tlenek azotu samorzutnie utlenia się do dwutlenku azotu:

2NO+O2®2NO2

Kolejną reakcją w procesie oziębiania się dwutlenku azotu jest łączenie się cząsteczek dwutlenku. Powstaje przy tym tlenek azotu o wzorze N2O4. Powstały tlenek jest następnie absorbowany przez rozcieńczony kwas azotowy według reakcji:

3N2O4+2H2O®4HNO3+2NO

Absorbcja powstającego czterotlenku dwuazotu odbywa się w szeregu wież absorbcyjnych gdzie gazy przepływają w jednym kierunku a kwas w drugim. Zapewnia to minimalną emisję tlenków azotu z gazami wylotowymi do atmosfery. Metoda ta także nazywana jest kontaktową gdyż synteza tlenku azotu przeprowadzana jest w aparatach kontaktowych.

3.3. Otrzymywanie nadmanganianów.

Nadmanganiany możemy uważać za sole kwasu nadmanganowego. Kwas ten jest nietrwały i może istnieć tylko w roztworach o niskim stężeniu. Chociaż sam kwas bardzo łatwo rozkłada się to jego sole nadmanganiany są trwałe. Najpopularniejszy jest nadmanganian potasu, stosowany jako odkażalnik. Może powstawać on w reakcji:

2HMnO4+2K®2KMnO4+H2

Nadmanganian potasu możemy otrzymać także stapiając związki manganawe lub dwutlenek manganu z mocnymi utleniaczami np KClO3, KNO3 i wodorotlenkami lub węglanami metali alkalicznych.

Nadmanganian sodu powstawać może w reakcji:

HMnO4+NaOH®NaMnO4+H2O

4. Klasyfikacja utleniaczy.

4.1. Wiadomości ogólne.

              Substancje utleniające podobnie jak wszystkie inne można sklasyfikować na podstawie ich składu (występowania odpowiednich pierwiastków), czy reakcji, w których powstają.

              Substancje, którymi chcę zająć się w tej pracy stwarzają ze względu na swoje właściwości duże zagrożenie pożarowe i wybuchowe. Zajmijmy się więc nimi szczegółowiej.

              Coraz częściej spotykamy się z miejscowymi zagrożeniami lub pożarami powstającymi w związku z produkcją, magazynowaniem czy transportem utleniaczy. Substancje te mimo że, z pewnymi wyjątkami nie stanowią zagrożenia pożarowego czy wybuchowego to jednak, nie tylko w działaniach straży pożarnych zaczynają stwarzać poważne problemy. Problemy te wynikają z ich właściwości. Konieczne jest więc przechowywanie utleniaczy w odpowiednich opakowaniach i ilościach na wyznaczonych do tego celu miejscach, izolowan...