Po výbuchu v Libanonu odborníci okamžitě informovali a analyzovali "viníka" nehody.
Za výbuchem v Libanonu, výbuchem přístavu Tchien-ťin v roce 2015 a výbuchem v Xiangshui v březnu 21, 2019, existují nitro látky. Tento článek odhalí závoj dusičnanu amonného z hlediska chemických vlastností, mechanismu výbuchu a objevu tepelné stability.
1. Chemická struktura dusičnanu amonného
Molekulová hmotnost dusičnanu amonného při 20 °C je 80,052 g/mol a hustota je 1,725 g/cm3
2. Klasifikace dusičnanu amonného
Podle ADR2019 nebo JT617-2018 lze dusičnan amonný zařadit do výbušnin třídy 1, oxidanty třídy 5.1 nebo jiné nebezpečné věci třídy 9 podle své koncentrace. Při klasifikační zkoušce dusičnanu amonného se vědecká klasifikace provádí v souladu s metodou klasifikace zkoušek OSN. Následující tabulka vysvětluje výsledky klasifikace různých koncentrací dusičnanu amonného. Úroveň koncentrace určuje, zda se jedná o nebezpečné zboží kategorie 1, kategorie 5.1 nebo kategorie 9.
3. Faktory ovlivňující tepelnou stabilitu dusičnanu amonného
Dusičnan amonný je jedním z hnojiv široce používaných v průmyslu a nejvíce koncentrovanou formou dusíkatých hnojiv. Dusičnan amonný je však v minulosti často spojován s nebezpečím nepřetržitého požáru a výbuchu. Dusičnan amonný není hořlavý nebo hořlavý materiál pod okolní teplotou a tlakem, ale je to silný oxidant, který za určitých podmínek exploduje; tepelná stabilita dusičnanu amonného souvisí s výbuchem a přísady ovlivňují především jeho tepelnou stabilitu , uzavřený prostor, rychlost ohřevu, teplotu, historii ohřevu, velikost vzorku, reakční termodynamiku, reakční kinetiku a roli vody jako chemické látky; studie tepelné stability zjistily, že dusičnan amonný je stabilní při teplotě přibližně 200 °C. Síran sodný je dobrým inhibitorem pro rozklad dusičnanu amonného, protože jeho přítomnost může snížit redukční rozklad kyseliny dusičné, zatímco chlorid draselný je promotor, protože může zvýšit únikovou reakci (uprchlá reakce). I když je inhibitor smíchán s dusičnanem amonným, musí být skladován odděleně od urychlovače.
Fyzikální a chemické rušení vody může vést k souvisejícím scénářům požáru; při výběru požárů souvisejících s úpravou vody je třeba postupovat opatrně. Existují důkazy, že nedostatečný objem vody může zhoršit důsledky požárů, protože malé množství vody se odpařuje vysokou teplotou, která zesiluje spalování. Proto je nutné předem vypočítat množství vody použité pro hašení požáru, aby se zajistilo dostatečné množství vody k uhašení požáru. Kromě toho, vyhnout se skladování dusičnanu amonného v horkých nebo stísněných prostorech , a omezit velikost komínů dusičnanu amonného, aby se zabránilo skladování tepla a hromadění tepla z způsobuje samovolné spalování a výbuchu.
4. Spalovací a výbušný mechanismus dusičnanu amonného
Akademické kruhy mají různé názory na spalovací a výbušný mechanismus dusičnanu amonného. První mechanismus reakce, který je obecně přijímaný, je následující:
A Při 170 °C začíná roztavený dusičnan amonný podstupovat endotermickou a reverzibilní reakci:
(2) NH4NO3 HNO3 + NH3 ∆H=176 kJ·mol-1
B Mezi 170 °C a 280 °C dochází k následující nevratné exotermické reakci
(3) NH4NO3 → N2O + 2H2O ∆H = -59 kJ·mol-1
(4) NH4NO3 → 1/2N2 + NO + 2H2O ∆H = -257 kJ·mol-1
(5) NH4NO3 → 3/4N2 + 1/2NO2 + 2H2O ∆H = -944 kJ·mol-1
C dusičnanu amonného se náhle zahřeje, například při 400 °C, dojde k prudkému výbušnému rozkladu:
(6) 2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O ∆H= -1057 kJ·mol-1
(7) 8NH4NO3 →5N2 + 4NO + 2NO2 + 16H2O ∆H = -600 kJ·mol-1
Druhý uznávaný reakční mechanismus je následující. Obecně uznávaným mechanismem rozkladu je disociace. HNO3 vede k následné oxidační reakci NH3; rovnice (8) je disociační reakce kyseliny dusičné za vytvoření NO2+ a reakční rovnice (9) uvádí oxidaci NH3 a produkuje N2O a vodu
(8) 2HNO3 NO2+ + NO3– + H2O
(9) NH3 + NO2+ = výrobky (N2O, H2O)
(10) 2HNO3 2NO2 + H2O + 1/2O2
Pro podrobnější vysvětlení reakčních rovnic (8) a (9) se "kyselina" používá k reprezentaci NH4+, H3O+ nebo HNO3 za přítomnosti vody a rovnice mechanismu rozkladu (11) až (13) jsou vysvětleny níže. Zvažte reakční rovnici (12) vzhledem k rychlosti pomalé reakce, která je považována za kontrolní krok;
(11) HNO3 + kyselina H2ONO2+ → NO2+ + H2O
(12) NO2+ + NH3 → [NH3NO2+] *
(13) [NH3NO2+] → NO2 + H3O+ → NO2 + H2O
Reakční rovnici (12) lze také popsat základní reakcí. V teplotním rozsahu 342-387°C se NO2+ následně oxiduje na NH3, jak je uvedeno v reakčních rovnicích (14) až (19). Reakční rovnice (20) je celková stechiometrická rovnice odvozená z této teorie
(14) NH3 + NO2 → NH2 + HNO2
(15) NH2 + NO2 → NH + HNO2
(16) NH + NO2 → HNO + NE
(17) NH2 + NE → N2 + H2O
(18) 2HNO → N2O + H2O
(19) 2HNO2 → NO2 + H2O + NE
(20) 4NH3 + 5NO2 → N2O + 2N2 + 6H2O + 3NO
Třetí hypotetická metoda se mírně liší od výše uvedeného mechanismu. Druhá metoda předpokládá tvorbu meziproduktů dusičnanu amonného a rozklad dusičnanu amonného, jak je uvedeno v reakčních rovnicích (21)~(25)
(21) NH4+ + NO3– = NH3 + HONO2
(22) HONO2 → HO + NO2
(23) HO + NH3 → HOH + NH2
(24) NH2 + NO2 → NH2NO2
(25) NH2NO2 → N2O + H2O
5. Experiment tepelné stability dusičnanu amonného
Předehřátý dusičnan amonný vyžaduje kratší dobu rozkladu a kratší dobu, aby dosáhl stejné teploty; důvodem je, že když se dusičnan amonný náhle zahřeje, proces ohřevu je považován za nepřetržitý a doba čekání a vyhledávání za adiabatických podmínek je značně zkrácena. Zvýšená samorychlá reakce dusičnanu amonného, rozklad nastává rychleji, takže pokud teplota náhle stoupá, je pravděpodobnější, že dojde k rozkladu.
6. Charakteristiky oxidů dusíku
Oxid dusíku se vztahuje na sloučeninu složenou pouze ze dvou prvků: dusíku a kyslíku. Běžnými oxidy dusíku jsou oxid dusnatý (NO, bezbarvý), oxid dusičitý (NO2, červenohnědý), oxid dusný (N2O), dusný pentoxid (N2O5) atd., s výjimkou oxidu dusného za normálních podmínek S výjimkou pevných látek, jiné oxidy dusíku jsou za normálních podmínek plynné. Jako látky znečišťující ovzduší se oxidy dusíku (NOx) často vztahují k NO a NO2. Kromě oxidu dusičitého jsou jiné oxidy dusíku extrémně nestabilní. Když jsou vystaveny světlu, vlhkosti nebo teplu, stávají se oxidem dusičitým a oxidem dusičitým a oxid dusičitý se opět stává oxidem dusičitým. Pracovní prostředí je proto vystaveno několika plynným směsem, často nazývaným kouř (plyn), zejména oxidu dusičitého dusíku a oxidu dusičitého, a oxid dusičitý je hlavní složkou. Oxidy dusíku mají různý stupeň toxicity.
Existují také dimer oxidu dusnatého (N₂O₂), nitrosyl azid (N₄O) a oxid dusíku (NO₃), ale hlavně NO a NO2, které jsou běžnými látkami znečišťujícími ovzduší. Kromě toho, trinitroamin (N(NO2)3) je také sloučenina složená pouze z dusíku a kyslíku, ale to není oxid v pravém slova smyslu.
Dinitrogen Pentoxid
S výjimkou dinitrogenového pentooxidu, který je pevný, jsou zbytek plyny. Molekulární vzorec je NOx. Mezi nimi je dinitrogen tetroxidem dimer oxidu dusičitého, který je často smíchán s oxidem dusičitým a tvoří rovnovážnou směs. Směs oxidu dusnatého a oxidu dusičitého, také známý jako dusičnan (kouř). Relativní hustota: Oxid dusíku se blíží vzduchu a oxid dusný a oxid dusičitý jsou o něco těžší než vzduch. Bod tání: Dinitrogen pentoxid je 30 °C, zbytek je pod nulou. Všechny jsou mírně rozpustné ve vodě a vodný roztok je v různé míře kyselý. Oxidy dusíku jsou nehořlavé látky, ale všechny podporují spalování. Například oxid dusný (N2O), oxid dusičitý a oxid dusný mohou explodovat při vystavení vysokým teplotám nebo hořlavým látkám.
Oxid dusnatý je sloučenina oxidu dusíku, chemický vzorec NO, relativní molekulová hmotnost 30,01 a valence dusíku +2. Je to bezbarvý, bez zápachu, toxický plyn, který je obtížné rozpustit ve vodě. Vzhledem k tomu, oxid dusnatý obsahuje volné radikály, to dělá jeho chemické vlastnosti velmi aktivní. Když reaguje s kyslíkem, může tvořit korozivní plyn-oxid dusičitý (NO2), který může reagovat s vodou a tvořit kyselinu dusičnou. Rovnice je: 3NO2+H2O==2HNO3+NO. Nebezpečné vlastnosti: silná oxidace. Kontakt s hořlavou a organickou hmotou se snadno vznítí. Došlo na výbušnou kombinaci vodíku. Kontakt se vzduchem vyzařuje hnědožlutou mlhu s kyselými oxidačními vlastnostmi.
Oxid dusný (oxid dusný), chemický vzorec N2O. Také známý jako rajský plyn, bezbarvý a sladký plyn, je to oxidant, který může podporovat spalování za určitých podmínek (stejně jako kyslík, protože rajský plyn může být rozložen na dusík a kyslík při vysokých teplotách), ale je stabilní při pokojové teplotě a mírně Má anestetický účinek a může způsobit smích. Jeho anestezii objevil v roce 1799 britský chemik Humphrey David. Příslušné teorie se domnívají, že molekuly N2O a CO2 mají podobné struktury (včetně elektronických vzorců), takže jejich prostorová konfigurace je lineární a N2O je polární molekula. Nyní se používá hlavně při představeních a může být také použit jako spalovací pomůcka v závodních urychlovačích.
Oxid dusičitý je hnědočervená toxická plyn při vysokých teplotách. Při pokojové teplotě (0 ~ 21,5 °C) se oxid dusičitý a dinitrogen tetroxid mísí a koexistují. Toxické a dráždivé. Rozpuštěno v koncentrované kyselině dusičné zacíchlo k vytvoření kouřové kyseliny dusičné. Lze stohovat syntetizovat dinitrogen tetroxide. Reaguje s vodou a vytváří kyselinu dusičnou a oxid dusnatý. Reaguje s alkálií za vytvářet dusičnany. To může reagovat násilně s mnoha organických sloučenin. Oxid dusičitý hraje důležitou roli při tvorbě ozonu. Oxid dusičitý vyrobený člověkem pochází především z uvolňování vysokoteplotních spalovacích procesů, jako jsou výfukové plyny motorových vozidel a výfukové plyny z kotle. Oxid dusičitý je také jednou z příčin kyselého deště a účinky na životní prostředí, které přináší, jsou rozmanité, včetně: dopadu na hospodářskou soutěž a složení mokřadních a suchozemských druhů rostlin, snížené viditelnosti atmosféry, acidifikace a eutrofizace povrchových vod (Vzhledem k nedostatku kyslíku v důsledku šíření řas, které jsou bohaté na živiny, jako je dusík a fosfor) a zvýšit obsah toxinů škodlivých pro ryby a jiné vodní organismy ve vodě.
7. Požadavky na skladování dusičnanu amonného
1) Výška skladovací budovy by neměla překročit jedno patro, a to musí mít dostatečné větrání. V případě požáru by měl být schopen automaticky větrat nebo být schopen plně větrat
2) Sklad může být v případě požáru automaticky větrán nebo dostatečně větraný,
3) Vzhledem k korozivitě a reaktivním vlastnostem dusičnanu amonného, aby se zabránilo znečištění, budovy a konstrukce by měly být suché a střechy, stěny a podlahy by neměly prosakovat
4) Stavební materiály a kontejnery splňují požadavky na vzdálenost separace
5) Pro oxidanty, to je nejlepší, pokud semi-podzemní skladovací místnost, která může být navržena tak, aby se zabránilo světlo a teplo
6) S ohledem na vliv vody na dusičnan amonný je hasicí médium v denním skladovacím prostoru vybaveno žlutým pískem
8. Závěr
Dusičnan amonný, chemické hnojivo používané v zemědělství, není samo o sobě výbušninou, je to silný oxidant třídy 5.1 nebo nebezpečné zboží třídy 9. Hlavním důvodem výbuchu je, že nitro NO3 sám je velmi nestabilní. Při srážkách při vysokých teplotách se snadno zahřívá a rozděluje, což vede k nestabilní oxidaci dusíku. Nakonec se oxidy dusíku štěpí a produkují stabilní dusík a kyslík. Kyslík sám pomáhá spalování a urychluje spalování, když se uvolňuje velké množství kyslíku. Proto všechny druhy nitrovýbuchů, které zažíváme, souvisejí s nestabilním nitro. Tváří v tvář skladování a kontrole těchto chemických látek by měla být přijata tato opatření:
1) Větrání, odolné proti vlhkosti a tepelně
2) Kontrolujte počet hromádek a důsledně implementujte princip tabuizovaného míchání
3) Vyhněte se všem druhům zdrojů vznícení (otevřené plameny, jako je řezání a leštění, statické jiskry, práce za tepla, nástroje odolné proti výbuchu a elektrické spotřebiče odolné proti výbuchu)
4) Kontrola vstupu a výstupu irelevantního personálu
5) Kontrolujte celkové množství skladování, zajistěte první dovnitř první ven a zajistěte, aby nejdelší doba skladování byla kratší než teoreticky vypočtená doba bezpečnosti
6) Nakládka a vykládka zboží v přísném souladu s provozními postupy, a barbarské stohování a nakládka a vykládka jsou přísně zakázány
7) Odseděli dobrou práci při sběru a správě poškozených balíků a přísně zakazovali odběr vzorků ve skladu
8) Vybaveno nezbytnými protipožárními zařízeními v souladu s konstrukčními specifikacemi skladů třídy A a testovat a kontrolovat, zda jsou protipožární zařízení vždy k dispozici
9) Školte zaměstnance v jejich každodenním provozu a schopnostech reakce na mimořádné události a provádět pravidelná nouzová cvičení
10) Dodržujte systém denní kontroly, abyste zajistili okamžité napravení problémů bez ponechání skrytých nebezpečí
