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【背景及概述】[1][2][3]
三乙基鋁的化學性質(zhì)活潑,易燃、易爆。三乙基鋁屬一級自燃物品,遇空氣冒煙,能發(fā)生自燃,對潮濕及微量氧反應靈敏,易引起爆炸。它對人體具有強烈刺激和腐蝕作用,主要損害呼吸道和眼結(jié)膜,高濃度吸入可引起肺水腫。吸入其煙霧可致煙霧熱,皮膚接觸可致灼傷,引起充血、水腫和起水皰,疼痛劇烈。三乙基鋁火災的發(fā)生主要是設備或管道發(fā)生泄漏而形成的。在生產(chǎn)過程中,因為三乙基鋁儲罐及管道內(nèi)加有一定的壓力,一旦出現(xiàn)泄漏,三乙基鋁與空氣接觸就會發(fā)生燃燒,如不及時撲滅,就會釀成大火。消防滅火禁用水,接觸水會發(fā)生爆炸,因而要滅火和避免發(fā)生復燃,應選用專用的D 類干粉滅火劑。《GB 13690-1992 常用危險化學品的分類及標志》將該物質(zhì)劃為第4.2 類自燃物品。
三甲基鋁接觸皮膚會引起組織破壞和燒傷,在空氣中自燃時發(fā)出對人體有害的一氧化碳、二氧化碳、氧化鋁煙霧。這種煙霧能刺激和腐蝕眼、皮膚和呼吸道黏膜,人吸入后氣管和肺受損傷,嚴重時能引起肺水腫。急性中毒時出現(xiàn)對眼和上呼吸道的刺激作用,抑制神經(jīng)系統(tǒng)( 無麻醉作用),降低耗氧量,大腦和內(nèi)臟充血,肺氣腫,嚴重染毒能引起死亡,死亡病例發(fā)生在中毒后36~72h。此類危險品儲存設備、庫房的消防工作,一直是一個令國內(nèi)外消防界十分苦惱的問題。由被保護物的特殊屬性,使得應用于此類一級自燃物品的滅火劑十分有限,傳統(tǒng)上只能用干沙或蛭石粉等不燃材料進行覆蓋或吸收,滅火速度慢,效率低;更由于火災危險性大,人員不便接近,人們往往面對這類火災而無可奈何。近年來,消防界開始采用干粉對其進行滅火保護,使這類化學火災防滅火技術有了一定的進展。由于被保護物遇空氣即燃燒、遇水即爆炸的特性對滅火劑無形中形成了特殊要求,對付此類火情的滅火劑目前只局限于干粉類滅火劑,且滅火能力大多都有所缺憾。
【理化性質(zhì)】[4]
三乙基鋁為無色透明液體,相對分子質(zhì)量 114.17,相對密度0.837、 0.832(25℃),熔點-50.5℃,沸點194℃、128~130℃(6.666 ×103Pa)、100℃(1.733×103Pa)、56℃(0.0800× 103Pa)。閃點-18℃,粘度2.6mPa·s(25℃),溶于烴類溶劑。三乙基鋁遇水激烈反應分解,生成氫氧化鋁和乙烷,在室溫下為雙分子締合物,與空氣接觸時,立即燃燒,燃燒速度較一般烴類高許多倍,燃燒后生成三氧化二鋁、二氧化碳及水蒸氣。如果控制氧氣加入量,可生成乙氧基鋁;與含活潑氫化合物可進行激烈反應,如水、醇、酸等;能與堿金屬鹵化物形成絡合物,如Al(C2H5)3· NaF等,也能與叔胺、醚、硫醚等形成絡合物,如 Al(C2H5)3·OR等;和鈦、鋯、釩等過渡金屬形成齊格勒-納塔(Ziegler-Natta)催化劑,可用于烯烴聚合。
【用途】[1]
1. 用于軍事
1)武器:20 世紀70 年代以前,美軍裝備液柱式噴火器。1969 年以后美國已有采用火箭彈燃燒方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液柱式噴火方式的意向。70 年代初,美國開始對XM191 式多發(fā)便攜式噴火器進行改造,研制火焰武器。該武器從圖紙設計、野外實驗、小批量生產(chǎn)及戰(zhàn)場評價使用,總共還不到3 年的時間,于70 年代中期定型為M202 式火焰武器,并開始裝備美國陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊使用。現(xiàn)今裝備的是稍有改進的M202A2 式。M202 式燃燒火箭彈發(fā)射器由火箭發(fā)射管和火箭彈彈夾組成,采用可自燃的燃燒劑三乙基鋁作燃料,以M54式火箭發(fā)動機為動力。
2)彈藥:燃燒火箭彈彈長535mm,戰(zhàn)斗部內(nèi)裝稠化三乙基鋁燃燒劑600g ,配機械觸發(fā)引信,用M54式火箭發(fā)動機推動彈丸飛行。采用這種燃燒劑,遇空氣自燃,遇水會爆炸。這不但省去點火機構(gòu),而且增加了滅火的難度,即使暫時用沙土掩蓋,再遇空氣仍會燃燒。它還有一定的黏附性,不易除去,適應戰(zhàn)斗要求。
3)燃燒彈:裝有燃燒劑的航空炸彈、炮彈、火箭彈、槍榴彈和手榴彈,又稱縱火彈,主要用于燒傷有生力量,燒毀易燃的軍事技術裝備和設備。通常由彈體、燃燒劑、炸藥或拋射藥、引火管、引信等組成。燃燒劑多用鋁熱劑、黃磷、凝固汽油、稠化三乙基鋁和稠化汽油等,用于產(chǎn)生高溫火焰,毀傷目標;拋射藥或炸藥用于彈體炸碎,將燃燒劑引燃拋散至目標。在現(xiàn)代戰(zhàn)場中使用較多的是燃燒航空炸彈,常用的有混合燃燒航空炸彈和凝固汽油航空炸彈。前者裝有稠化三乙基鋁,彈體較小,彈重約10 ~ 50 kg ;后者裝有凝固汽油和黃磷,彈重可達500 kg ?,F(xiàn)代燃燒彈彈種日趨增多,燃燒劑所產(chǎn)生的熱量和燃燒時間等性能在不斷提高,稠化三乙基鋁是主要原料之一。
2. 用于化工生產(chǎn)
目前三乙基鋁應用最廣的是化工行業(yè)的有機合成,如聚丙烯塑料等產(chǎn)品的活化劑,因用途不一樣,其純度也不盡相同,國內(nèi)的較大型化工企業(yè)均使用三乙基鋁,擁有三乙基鋁的儲罐及裝置。三乙基鋁平時為氮氣雙重罐保護儲存,在生產(chǎn)使用中采用氮氣加壓輸送給工藝設備,其壓力一般不超過0.2 MPa ,生產(chǎn)停機時即恢復為無壓狀態(tài),要求對儲罐及管道的密封性好,一旦泄露就會發(fā)生火災,由于傳統(tǒng)型滅火器材在對付三乙基鋁火災時效果差,化工企業(yè)一直苦惱于此類一級自燃物品火災的消防安保工作。
【火災防范】[1]
三乙基鋁的特性確實讓人感到有些可怕,給操作人員帶來安全上的威協(xié),給企業(yè)的安全管理帶來困難,但只要了解了三乙基鋁的基本特征,那么對其消防保護也并不難。首先在操作人員的基本知識培訓方面,讓操作人員掌握如何應急處理事故,熟悉設備的流程,在發(fā)生事故時不慌不亂。二是要建立健全的安全制度,非操作人員禁止接近三乙基鋁設備,嚴格值班交接,防止出現(xiàn)安全上的真空。三是裝備干粉類自動滅火裝置,防患于未然,通過現(xiàn)代電子監(jiān)控技術,對三乙基鋁儲罐及設備進行全天候監(jiān)控,一有火情即報警并能自動控制滅火。
【滅火裝置】[1]
干粉自動滅火裝置的種類很多,使用較多的干粉自動滅火裝置有特種超細干粉無管網(wǎng)滅火系列(包括懸掛式、壁裝式、柜式)、特種超細干粉有管網(wǎng)系列。
1. 以燃氣驅(qū)動的干粉自動滅火裝置(又稱脈沖啟動或超音速啟動,充填的都是磷酸銨鹽類干粉)。這類自動滅火裝置的主要特征是靠燃氣驅(qū)動,當保護區(qū)域發(fā)生火災時,大火點燃導火線(或稱為熱敏線),裝置內(nèi)的發(fā)射火藥瞬間爆炸,產(chǎn)生大量氣體推出干粉滅火劑滅火。它的應用較成功地解決了磷酸銨鹽類干粉結(jié)塊的問題,并能達到快速滅火的目的。但仍存在很明顯的缺陷:一是沒有從根本上解決磷酸銨鹽類干粉對保護物的腐蝕、難清除、全淹沒效果差等固有的缺陷;二是火藥產(chǎn)生的巨大爆炸聲音和沖擊波對保護物的損傷,一些場所需要多具聯(lián)動,巨大的沖擊波和火光極有可能產(chǎn)生二次災害,尤其是化工企業(yè)的防爆場所等,故在防爆場所被禁用。
2. 以氮氣驅(qū)動的特種超細干粉自動滅火裝置。這類滅火裝置用氮氣作動力,驅(qū)使滅火裝置內(nèi)特種超細干粉滅火劑噴出進行滅火;屬無聲啟動,類似氣體方式滅火,氮氣壓力為1.2 MPa ,安全可靠,對保護物無任何損害,除滅火劑的綠色環(huán)保特征外,其滅火效率高、滅火速度快、滅火濃度低的特點完全符合當今消防最高要求,且氮氣剛好對三乙基鋁是安全的;重要的是這種滅火裝置科技含量高,懸掛式、柜式、壁裝式、管網(wǎng)式均能與火災報警系統(tǒng)接口,組成自動滅火系統(tǒng);其無管網(wǎng)滅火系統(tǒng)(懸掛式、柜式、壁裝式)安裝簡便,成本低;管網(wǎng)和無管網(wǎng)都能撲滅較大空間的火災,全淹沒滅火或局部保護滅火的應用方式靈活選擇;有多種啟動方式:電控啟動、定溫啟動??筛鶕?jù)現(xiàn)場環(huán)境靈活運用,應用范圍非常廣泛。
【制備】[4]
1. 以鋁、氫和乙烯直接合成,合成在三乙基鋁的存在下,在5~25MPa及80~150℃ 下進行,先生成二乙基氫化鋁,再與乙烯在1~4 MPa及85~125℃下進行反應,可制得。
乙烯與三異丁基鋁進行置換反應,可制得。
【主要參考資料】
[1] 朱惠軍, 陳仕林. 三乙基鋁火災的預防與撲救[J]. 消防技術與產(chǎn)品信息, 2006, 9(1): 34-36.
[2] 張東成, 唐偉. 三乙基鋁的火災危險性及消防對策[J]. 化工技術與開發(fā), 2016,
[3] 王朝暉. 三乙基鋁的安全使用及消防滅火[J]. 石油化工安全技術, 2005, 21(4): 41-44.
[4] 實用精細化工辭典