شناخت گازها

1- شناخت انواع گاز ها
گروه های اصلی گازها:
گازها اصولا به سه گروه اصلی ذیل تقسیم می¬گردند:
- قابل اشتعال3
- سمی4
- بی اثر5
بحث اصلی ما در زمینه گازهای قابل اشتعال و سمی است كه موضوع اصلی آشكارسازی گاز در صنایع به شمار می¬آیند.
گازهای قابل اشتعال
برای داشتن یك واكنش حرارتی حضور همزمان و متناسب سه جزء اصلی ذیل ضروری است:

- انرژی احتراق – حرارتی یا الكتریكی
- سوخت – گاز یا مایع یا پودر
- اكسیژن یا هوا

به همین دلیل است كه این سه جزء را مثلث احتراق یا انفجار نامگذاری كرده اند.

كلیه مایعات با درجه افروزش6 برابر یا كمتر از دمای محیط را می¬توان معادل تركیبات گازی با سطح انفجار معین (محدودة پایین انفجار-LEL) قابل اشتعال دانست و كلیه این مواد می¬بایست توسط تجهیزات اعلام نشت گاز ثابت یا قابل حمل، تحت نظارت باشند.
ساده¬ترین تركیبات عالی بنام هیدروكربن ها (تركیبات كربن و هیدروژن) شناخته می¬شوند. این تركیبات اجزای اصلی گازهای نفتی هستند. متان كه تركیب یك اتم كربن و چهار اتم هیدروژن است نماینده ساده¬ترین هیدركربن بوده و اولین عضو الكین هاست.

محدوده ¬های انفجار (Explosive Limits)
محدوده پایین انفجار7 معرف كمترین غلظت از یك ماده قابل اشتعال در هواست كه امكان انفجار خواهد داشت. قابل توجه است كه حتی در غلظت های بسیار كم ماده قابل انفجار نیز ممكن است ریسك بسیار بالای انفجار وجود داشته باشد. در حقیقت بخش عمده¬ای از گازهای قابل اشتعال و بخارات مایع دارای محدوده پایین انفجار كمتر از 5% حجم هستند.
محدوده بالای انفجار8 نشان¬دهنده حداكثر غلظت ماده قابل اشتعال در هواست كه باعث انفجار می¬شود . غلظت های بیشتر از محدوده بالای انفجار نمی¬تواند باعث انفجار شود، زیرا اكسیژن كافی برای آن وجود نخواهد داشت. (شكل شماره 5)

و بصورت معكوس، پایین بودن درجه افروزش باعث خطرات بیشتر است.
نقطة احتراق9
نقطة احتراق حداقل درجه حرارتی است كه در آن تركیب ماده سوختنی با هوا و در غیاب یك منبع حرارتی باعث احتراق خود بخودی می¬گردد.
گازهای سمی10
گازهای سمی طبق تعریف، تركیباتی شیمیایی هستند كه هنگام تنفس یا مصرف و یا جذب توسط پوست بدن باعث حوزه صدمات مختلفی اعم از سوزش های خفیف تا مرگ می گردند. امكان تماس با گازهای مذكور در موقعیت های متفاوت وجود دارد و این مسوولیت متخصصین است كه تضمین نمایند هیچ یك از كاركنان در معرض غلظت های خطرناك این نوع گازها قرار نگیرند.
میزان در معرض بودن بر مبنای مشخصه ای بنام متوسط زمانی غلظت11 (TWA) سنجیده می شود كه متوسط میزان غلظت در طول هشت ساعت كار روزانه است كه در طی آن امكان دارد كاركنان در معرض گازهای مذكور قرار گیرند بدون اینكه خطراتی به سلامتی ایشان وارد گردد.
محدوده های مذكور توسط مراكز ایمنی تدوین گردیده و ممكن است از نظر دستورالعمل های محلی تفاوت هایی نیز داشته باشند.

معمولا حد در معرض بودن كوتاه12 كه توسط American Conference Of Governmental Industrial Hygienists ACGIH تعریف گردیده ارجاع می گردد.
هر قدر STEL پایین تر باشد (بر حسب ppm و یا mg/m3) به همان میزان سمی بودن تركیب نیز بالاتر است.
غلظت گازهای سمی در هوا توسط تعداد در میلیون13 (ppm) بیان می شود. واحد دیگر اندازه گیری در اروپا میلی گرم در مترمكعب هواست (mg/m3) كه نوعی اندازه گیری جرم است.
یك تبدیل مناسب و تقریبی از ppm به mg/m3 و بلعكس را می توان با دانستن وزن مولكولی گاز در دمای 25 درجه سانتی گراد و در فشار یك اتمسفر بصورت ذیل بدست آورد:
TLV (mg/m3) = TLV (ppm) * molecular weight (g) /24.45
TLV = Threshold Limit Value

معروفترین گازهای سمی
منواكسید كربن (CO)
احتمالا منواكسیدكربن یكی از خطرناك ترین گازهای سمی می باشد. این گاز بی رنگ و بی بو و خفه كننده شیمیایی است كه عمل آن بصورت Hypoxia (كمبود اكسیژن در بافت های بدن) در طول دوره تنفس است.
منواكسیدكربن اندكی از هوا سبك تر بوده و تمایل به پخش سریع در محیط دارد. به این دلیل آشكارسازهای مربوطه می بایست در ارتفاع تنفسی (ارتفاع تقریبی بینی) و حدود 1/6 متر نصب گردند.

سولفید هیدروژن (Hydrogen Sulphide)H2S
شناخته شده ترین گاز سمی می باشد؛ زیرا بوی بد این گاز در غلظت های كمتر از 0/1 ذره در میلیون (ppm) قابل تشخیص می باشد. حداكثر میزان در معرض بودن 10 ذره در میلیون (ppm) می باشد. غلظت های بیشتر قابل مشاهده نبوده و ممكن است باعث فلج یا مرگ فوری گردند. سولفید هیدروژن دارای چگالی مشابه هوا بوده و آشكارسازهای مربوطه در ارتفاع تنفسی و یا نزدیك به نقاط احتمالی نشت نصب می گردند.


دی اكسید كربن( Carbon Dioxide (CO2)
هر چند دی اكسیدكربن در بازدم تنفسی با غلظتی در حدود 300 ذره در میلیون وجود دارد، اما یك گاز سمی با حد ایمنی 3000 ذره در میلیون (0/5 درصد حجمی) است. این گاز در فرآیندهای احتراق تولید می شود و یكی از اجزای اصلی تولید شده در فرآیند تصفیه فاضلاب همراه با متان است. در محیط های پر جمعیت و با گردش هوای كم، ریسك بالایی برای حضور این گاز وجود دارد و این ریسك با كاهش اكسیژن بیشتر می شود.
دی اكسیدكربن در گلخانه ها به منظور افزایش رشد گیاهان و سبزیجات استفاده می شود. اندازه گیری غلظت این گاز بی رنگ در مقادیر پایین دشوار است و با استفاده از سیستم های مادون قرمز انجام می شود.
دی اكسیدكربن گازی سنگین تر از هوا بوده و تمایل به پایین آمدن در حجم دارد.

آمونیاك (NH3)
آمونیاك تنها گاز شناخته شده از گروه قلیاها (الكانین ها) است. این گاز بی رنگ، با بوی تند و وزنی سبك تر از هواست. درصد LEL آمونیاك 15% حجم است. حد ایمنی حداكثر آن 25 ذره در میلیون بوده و قلیایی بودن باعث واكنش های زیاد با گازهای اسیدی و كلر می گردد. وجود این گاز در اتمسفر و تركیب آن با گازهای دیگر معمولا به صورت غیرآشكار است.
آمونیاك در مقادیر زیاد در جهان تولید می شود و در صنایع شیمیایی كاربرد بسیار دارد. اسید نیتریك معروف ترین محصول بدست آمده از آمونیاك است كه كاربرد بسیار در تولید كودهای شیمیایی چون نیترات پتاسیم و نیترات آمونیوم دارد. آمونیاك همچنین در تولید مواد منفجره چون تی ان تی (تری نیتروتولوئن) و نیتروگلسیرین و نیتروسلولز كاربرد دارد. آمونیاك همچنین در صنایع شیمیایی بكار می رود و كاربرد بسیار در صنایع تبریدی و در صنایع نفت برای خنثی سازی اسیدهای آلی موجود در نفت داشته و همچنین بعنوان حلال در تولید بسیاری مواد شیمیایی بكار می رود.

دی اكسیدگوگرد (SO2)
این گاز بی رنگ دارای بوی خفه كننده بوده و از احتراق گوگرد یا مواد شامل گوگرد مثل زغال سنگ یا نفت بوجود می آید. همراه با اكسید نیتروژن (Nitric Oxide) از عوامل باران اسیدی در اتمسفر بخصوص در شرایط مه می باشد و مشكلات تنفسی بسیاری برای انسان به وجود می آورد.
در صنعت، حد مجاز ایمنی آن 2 ذره در میلیون است. به وفور در مناطق صنعتی یافت می شود و به عنوان ماده اولیه در فرآیندهای صنعتی بكار می رود. در صنایع آب و فاضلاب، به منظور حذف كار اضافی و در فرآیندهای تولید مواد خوراكی، به جهت خواص ضد عفونی كننده آن كاربرد دارد. از آنجا كه تقریبا دو برابر وزن هوا را دارد، بسرعت به سطوح پایین هوا منتقل می شود.

كلر Cl2(Chlorine)
كلر یك گاز سبز/زرد و خورنده با بوی بسیار تند است كه برای نظافت و ضدعفونی منازل و استخرها استفاده می شود. همچنین در صنایع تولید مواد ثانوی چون PVC و یا بعنوان سفید كننده در صنایع كاغذسازی كاربرد دارد. مشخصه اصلی آن قدرت اكسید كنندگی بالای آن است. گازی بسیار سنگین بوده و ممكن است توسط بسیاری مواد جذب شود. بدین دلیل به آسانی قابل ابتیاع نبوده و یا بصورت محلول در تركیبات رقیق شده یافت نمی شود و همچنین آشكارسازی آن بسیار مشكل است.

اكسید نیتروژن NOو دی اكسید نیتروژن NO2
در این بخش سه گونه از اكسیدهای نیتروژن را بررسی می كنیم: N2O یا اكسید نیتروس (Nitrous Oxide) كه در پزشكی برای بیهوشی بكار می رود؛ اكسید نیتروژن NO و دی اكسید نیتروژن NO2؛ عموما به گروه NOX شهرت دارند و همراه با دی اكسید گوگرد SO2، باعث باران های اسیدی می شوند. موتورهای بنزینی و دیزلی از عوامل اصلی تولید این گازها در اتمسفر می باشند. میزان NO معمولا 90% از NOX در خروجی های موتورهاست.
در فضای باز واكنش خودبخودی نیتروژن و اكسیژن باعت تولید NO2 می شود. اكسید نیتروژن بی رنگ است در حالی كه دی اكسید نیتروژن یك گاز اسیدی قهوه ای رنگ با بوی تند است. حد ایمنی NO 25 ذره در میلیون و برای NO2 3 ذره در میلیون است.

هیدورژن سیانید (HCN)
گازی مشهور و سمی است؛ بی رنگ و كمی شیرین با حداكثر میزان در معرض بودن 10 دقیقه به ازای 10 ذره در میلیون. بیشترین كاربرد آن در كارگاه های طلاسازی و در صنایع پوست است.

كلرید هیدروژن (HCL)
گازی با بوی تند و قدرت خورندگی بسیار و سرعت حل شدن بالا در آب كه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی كاربرد داشته و همچنین تولید می گردد. همچنین از احتراق PVC هم متصاعد می گردد.

ازن (O3)
یك گاز بی ثبات است كه مصرف آن به تدریج به دلیل خواص ضد عفونی كننده (بجای كلر) در صنایع آب و فاضلاب بیشتر می گردد.

گاز بیولوژیكی (Biogas)
یك گاز قابل احتراق است كه بیوگاز خوانده می شود و یا گاز زیستی كه ناشی از تخمیر و واكنش بیوشیمیایی مواد آلی از انواع مختلف چون محصولات گیاهی باقی مانده و كود و غیره است كه در تجهیزاتی خاص تشكیل می گردد. این تجهیزات، مخازن استوانه ای هستند كه در آنها تخمیر و تجزیه ارگانیك با سرعت بیشتر به جهت تولید بیوگاز صورت می گیرد. این فرآیند بدون اكسیژن بوده و فرآیند Anaerobic خوانده می شود.
بیوگاز اصولا از اجزاء ذیل تشكیل می گردد:


به دلیل بالا بودن میزان متان، بیوگاز منبعی غنی از انرژی محسوب می گردد. تنها مشكل همانگونه كه از جدول پیش ملاحظه می گردد، تشكیل همزمان سولفید هیدروژن H2S با غلظت بالاست. این امر باعث خوردگی و تخریب سریع تجهیزات كنترل گاز مذكور و تبدیل آن به انرژی الكتریكی می شود.
همانطور كه دیده شد بیوگاز یك گاز قابل انفجار (تقریبا 60% آن متان) و قابل نگهداری در محفظه می باشد. فشار و دمای داخلی این محفظه می بـایست بطور دایمی توسط فشار سنج و ترموستات حرارتی (35 درجه سانتی گراد) و یك آشكارساز گاز كـه بتـوانـد 0-100% متان را اندازه گیری نماید، تحت كنترل باشد.
سوخت ها می توانند به حالت جامد، مایع یا گاز باشند، ولی تمامی آنها حداقل دو عامل اصلی را كه با سوختن بیشترین حرارت را ایجاد می كنند دارا هستند؛ این دو عامل عبارتند از كربن و هیدروژن و در تمامی انواع سوخت با نسبت های متفاوت وجود دارند.
مشخصات گازها
تمام استفاده كنندگان گازهاي داخل سيلندر بايد ابتدا به طور كامل خطرهاي بالقوه و مشخصات گازهاي مورد استفاده و ذخيره شده در محل را بشناسند.
هر گازي مشخصات خاص خود را دارد كه بر عملكرد آنها تأثير مي گذارد. همچنين به هنگام تغيير فشارهاي خارجي ، خواص گازها تغيير مي كند.
يكي از خواص مهم گازها ، چگالي آنها نسبت به هوا مي باشد. زيرا ممكن است در صورت نشت بر سطح زمين جمع شوند. جدول زير چگالي برخي گازهاي معمولي را نشان مي دهد :
چگالي نسبت به هوا (تقريبي)
هيدروژن 06/0
هليم 1/0
نيتروژن 9/0
استيلن 9/0
پروپان 5/1
دي اكسيد كربن 5/1
آرگون 4/1
اكسيژن 1/1
هوا 1
اكثر گازها در حالت طبيعي بدون رنگ و بو مي باشند ، بنابراين در صورت نشتي هيچ گونه اخطاري وجود ندارد و اگر هم باشد ضعيف خواهد بود. به بيشتر گازهاي سوختني بوي خاصي اضافه مي كنند تا به كشف نشتي كمك كند.
نكته مهم : تمامي خواص گازهايي كه با آنها سر و كار داريم را بشناسيد.
در ادامه مطلب ، خواص اصلي گازهاي صنعتي متداول را به اختصار توصيف مي كنيم. به شدت پيشنهاد مي شود اين اطلاعات با استفاده از MSDS مناسب تكميل شوند.
گازهاي صنعتي به صورت زير طبقه بندي مي شوند :
1- اكسيد كننده ها :
اين گازها خود نمي سوزند ولي به عمل سوختن كمك مي كنند. با افزايش مقدار و نوع اكسيدكننده ها بسياري از اشيائي كه به طور طبيعي قابل اشتعال نيستند ، مي سوزند ؛ به طور مثال هوا با اكسيژن.
2- گازهاي بي اثر :
اين گازها به طور معمول با مواد ديگر واكنش نمي دهند ،‌به اشتعال كمك نمي كنند و موجودات زنده توانايي زنده ماندن در اين گازها را ندارند. گازهاي بي اثر بايد به عنوان گاز خفه تلقي شوند ، زيرا در صورت نشت جايگزين هوا مي شوند. بنابراين اكسيژن جو اطراف كاهش مي يابد. مانند گاز آرگوشيلد نيتروژن8.
3- گازهاي قابل اشتعال :
در صورت مخلوط شدن با اكسيد كننده و وجود منبع جرقه يا احتراق مناسب ، اين گازها مشتعل مي شوند. افزايش دماي مخلوط گاز قابل اشتعال و اكسيد كننده نيز مي تواند موجب احتراق شود. مثال : استيلن ، هيدروژن و پروپان.
4- گازهاي سمي :
اين گازها به طور بالقوه توانايي آسيب رساندن يا ايجاد مرگ را دارند ـ حتي در غلظت هاي پايين. مثال : منو اكسيد كربن ، كلر و آمونياك.
5- گازهاي خورنده :
اين گازها از لحاظ شيميايي با مواد ديگر واكنش مي دهند و باعث فرسايش مي شوند. همچنين ممكن است گازهاي سمّي ايجاد نمايند. مثال : كلر و دي اكسيد گوگرد.
6- گازهاي آتش زا9 :
اين گازها در صورت تماس با هوا به طور خود به خودي و آني مشتعل مي شوند. مثال : سيلان و فسفين.
گازهاي قابل اشتعال
معمول ترين گازهاي سوختني مورد استفاده براي برش و جوشكاري در صنعت استيلن پروپان مي باشند.
احتراق ، فرآيندي شيميايي مي باشد كه طي آن از شعله ، گرما آزاد مي شود. اين فرآيند خودپرور مي باشد ؛ به عبارت ديگر در صورت شروع شدن ، ادامه پيدا مي كند. جهت ايجاد احتراق سه چيز به طور همزمان بايد وجود داشته باشد :
1- ماده سوختني ؛ 2- اكسيژن ؛ 3- منبع جرقه يا احتراق.
با برداشتن هريك از اين عوامل ، ‌احتمال وقوع احتراق يا انفجار از بين مي رود ، به اين صورت كه :
1- تغذيه ماده سوختني را قطع كنيم ؛ 2- آن را با كاهش اكسيژن خفه كنيم ؛ 3- منبع جرقه يا حرارت را حذف كنيم.
يادآوري : تمام خواص گازهايي كه با آنها سر و كار داريد را بشناسيد.
حدود اشتعال پذيري
مخلوط هاي گازهاي قابل اشتعال و هوا فقط با نسبت هاي مشخص مشتعل مي شوند. وجود هوا يا گاز سوختني بيش از حد در اين مخلوط به عدم اشتعال منجر مي گردد. گستره يا محدوده ي اشتعال يا انفجار پذيري هميشه نسبت به هوا تعيين مي گردد ، زيرا درصد اكسيژن موجود در هوا ميزاني مشخص است. در اكسيژن خالص گستره ي اين محدوده افزايش مي يابد.
اشتعال پذيري مخلوط هاي منفجره هوا و مواد سوختني بر حسب نوع سوخت تغيير مي كند :
محدوده اشتعال پذيري استيلن 2 تا 82 درصد و پروپان 10 تا 21 درصد مي باشد. اساساً با وجود 2 درصد استيلن (98 درصد هوا) تا 82 درصد استيلن (18 درصد هوا) در فضاي يك اتاق ، يك مخلوط قابل اشتعال خواهيم داشت.
در تئوري ، در صورت وجود 50 درصد هوا و50 درصد پروپان در يك اتاق و زدن كبريت ، به اين دليل كه اين مخلوط هوا/ سوخت در محدوده اشتعال پذيري آن نمي باشد ، اين مخلوط مشتعل نخواهد شد. ولي به اين دليل كه پروپان از هوا خيلي سنگين تر است ، پروپان زير هوا قرار خواهد گرفت و در ارتفاع مشخصي در اتاق ، مخلوطي قابل اشتعال وجود خواهد داشت.
هشدار : اين اصل را آزمايش نكنيد ، بلكه سعي كنيد تمام خواص گازهايي را كه با آنها سروكار داريد را بشناسيد.
سرعت اشتعال
تمام سوختها با ميزان يا « سرعت اشتعال » مشخصي مي سوزند. همان طوري كه شعله در امتداد يك كبريت مي سوزد و پيش مي رود ، شعله در امتداد مخلوط هوا/ سوخت نيز با سرعت معيني مي سوزد.
تناسب هوا/ سوخت در سرعت اشتعال آن مؤثر است. در صورت جايگزيني اكسيژن خالص با هوا ، سرعت اشتعال به شدت افزايش خواهد يافت.
سرعت جريان مخلوط اكسيژن/ سوخت بايد طوري تنظيم شود كه شعله به نازل11 ( سرلوله )‌نزديك باشد. در صورتي كه سرعت جريان مخلوط بيش از حد باشد ( بيشتر از سرعت اشتعال )‌ ، شعله از نازل دور مي شود كه ( Blow off ) نام دارد.
در صورتي كه سرعت جريان مخلوط كم باشد ممكن است شعله وارد مشعل شود و باعث « پس زنش» شعله شود. بسته به سرعت حركت مخلوط ممكن است شعله درون مشعل نگاه داشته شود و منجر به « پس زنش مداوم » شود. در صورتي كه سرعت مخلوط از اين ميزان هم كمتر شود ، « برگشت شعله » رخ مي دهد. به عبارت ديگر شعله يا به سمت سيلندر سوخت حركت خواهد كرد و به منظور ادامه اشتعال ، اكسيژن مورد نياز خود را به دنبال خواهد كشيد و يا به سمت سيلندر اكسيژن حركت خواهد كرد و سوخت را به دنبال خود خواهد كشيد.
بايد وسيله جلوگيري از برگشت شعله به رگولاتورهاي اكسيژن و سخت متصل شود تا از برگشت شعله محافظت شود. در صورت بروز برگشت شعله ،‌شعله با سرعتي در حدود 2200 كيلومتر در ساعت در امتداد مخلوط اكسيژن/ سوخت حركت خواهد كرد.
گازهاي خنثي يا بي اثر
گازهاي بي اثر معمولاً با مواد ديگر واكنش نمي دهند و به همين دليل است كه در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرند. گازهاي بي اثري كه معمولاً در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از : نيتروژن ، آرگون و دي اكسيد كربن. كاربرد اصلي آنها جايگزيني اكسيژن جهت ايجاد جو خنثي مي باشد.
دي اكسيد كربن
دي اكسيد كربن (Co2) گازي بي رنگ است. در حالت مايع معمولاً تحت فشار بخار 9/50 بار و دماي 0c15 نگهداري مي شود (فشار حقيقي به دماي گاز بستگي دارد).
در حالت گازي در سيلندرهاي سياه با اتصالات دست راست18 نگهداري مي شوند.
سيلندرهاي Co2 حالت مايع ، سياه با يك نوار عمودي سفيد مي باشد. سيلندرهاي Co2 نبايد در معرض مستقيم نور خورشيد قرار گيرند، زيرا موجب افزايش دماي آنها مي شود كه منجر به فشار بيش از حد درون سيلندر خواهد شد.
اثرات و علائم دي اكسيد كربن (تحت فشارهاي يك اتمسفري)
يك درصد حجم : افزايش ناچيز و نامحسوس سرعت تنفس.
دو درصد حجم : تنفس عميق تر مي شود ؛ ‌سرعت تنفس 50 % نسبت به حالت عادي افزايش مي يابد. طولاني شدن زمان مواجهه (چندين ساعت) مي تواند منجر به احساس سر درد و خستگي شود.
سه درصد حجم : تنفس سخت مي شود ؛ سرعت تنفس دو برابر معمول مي شود. علاوه بر حالت مستي و احساس خفگي خفيف ، علائم شبيه به مورد قبل.
پنج تا ده درصد حجم : بوي تندي قابل احساس است. تنفس بسيار دشوار مي شود كه منجر به خستگي فيزيكي مي شود. سردرد ، اختلال بينايي ، احساس صداي سوت كشيدن ، گيجي و اختلال حواس ، بيهوشي در عرض چند دقيقه.
ده تا صد درصد حجم : بيهوشي سريع اتفاق مي افتد و خطر مرگ به علت نارسايي تنفسي وجود دارد. با افزايش غلظت حتي اگر اكسيژن كاهش پيدا نكند خطر مرگ بيشتر مي شود. غلظت 20 تا 30 درصدي فوراً خطر مرگ ايجاد مي كند.
وزن ويژه Co2 52/1 مي باشد ، لذا از هوا سنگين تر است. بنابراين در غلظت هاي بالا در پايين اتاق مي نشيند و جايگزين اكسيژن شده و منجر به خفگي مي شود.
ميزان Co2 موجود در هوا ppm 350 تا 03/0 % مي باشد. به اين دليل كه ميزان وجود اين گاز سرعت تنفس انسان را تنظيم مي كند ، ‌افزايش غلظت Co2 باعث افزايش سرعت تنفس مي شود.
اكسيژن
اكسيژن همچون اكثر گازهاي ديگر ، بي رنگ و بي مزه مي باشد. اين گاز در سيلندرهاي سياه با اتصالات دست راست نگهداري مي شود. معمولاً به اكسيژن O2 مي گويند.
اكسيژن حدود 9/30 % هواي جو را تشكيل مي دهد و براي ادامه حيات ضروري مي باشد.
وقتي نفس مي كشيم 9/20 % هواي دم اكسيژن ، 78 % نيتروژن و 1 % آرگون مي باشد. بقيه هواي تنفسي گازهاي مختلف با درصد پايين19 مي باشند. در هواي بازدم ما 16 % اكسيژن ، 78 % نيتروژن ، 1 % آرگون و 5 % دي اكسيد كربن موجود مي باشد.
دليلي كه تنفس مصنوعي دهان به دهان تا اين حد مؤثر است ،‌ اين است كه از 16 % اكسيژن باقي مانده ، بدن فقط نياز به 5 % دارد كه وارد جريان خون مي شود و 5 % دي اكسيد كربن به عنوان پسماند20 ، با بازدم خارج مي شود.
اكسيژن قابل اشتعال نيست ولي به اشتعال ، بسيار كمك مي كند. از هوا سنگين تر است ، ‌بنابراين در صورت نشت ممكن است فضاي اطراف غني از اكسيژن شود. هواي غني از اكسيژن خطري بارز است. هميشه براي شناسايي نشتي از روشهاي تأييد شده شناسايي نشتي استفاده كنيد و به هيچ وجه از آب كف استفاده نكنيد.
مواد قابل اشتعال در هوا ، در جو غني شده از اكسيژن بسيار سريع تر و شديدتر مي سوزند. به عنوان مثال ، پروپان در هوا با دماي تقريبي0c 1900 مي سوزد ، درحاليكه مخلوط پروپان با اكسيژن با دماي شعله ي 0c3900 مي سوزد.
موادي كه معمولاً قابل اشتعال تلقي نمي شوند در محيط هايي كه درصد اكسيژن آن از 9/30 % بيشتر باشد ، ممكن است مشتعل شوند.
در صورتي كه لباس فرد آغشته به اكسيژن شود بايد حداقل 15 دقيقه در هواي آزاد قدم بزند و از هر منبع جرقه و اشتعال دوري كند تا اكسيژن به طور كامل تهويه شود.
نكته مهم : اكسيژن تحت فشار با روغن ،‌گريس ، مواد قيري ومحلول ها به شدت واكنش مي دهد كه شامل موادي از قبيل صابون ، كره و برخي كرم هاي دست نيز مي شود.
در برخي شرايط در صورتي كه روغن يا گريس با نشتِ اكسيژنِ پرفشار تماس پيدا كند ، ممكن است شعله ور شود و حرارت بالا و انرژي زيادي توليد كند. اين آزاد شدن انرژي به سرعت انجام مي گيرد و شبيه به انفجار مي باشد. بنابراين تمامي تجهيزات ، شيرها و سيلندرها بايد از روغن و گريس تميز نگه داشته شوند.
هشدار : هميشه براي آزمايش نشتيِ تجهيزات اكسيژن از روشهاي تأييد شده جهت انجام اين كار استفاده نماييد. هرگز از آب كف استفاده نكنيد ، زيرا ممكن است پايه آن روغني باشد. تنها از مواد تأييد شده براي نگهداريتجهيزات اكسيژن استفاده نماييد. از نوار تفلن يا مواد ايجاد اتصال استفاده نكنيد ، زيرا ممكن است حاوي روغن باشند.
نكته : تأمين كنندگان و توليدكنندگان گاز مي توانند از نوار تفلن مخصوص اكسيژن در اتصالات استفاده كنند.
يادآوري : هيچ سيلندري خالي نمي باشد و حداقل با فشار جو حاوي گاز مي باشد.
كمبود اكسيژن
اکثر گازهای صنعتی بی رنگ ، بی بو و بی مزه هستند . این گازها قابل تنفس نیستند و موجودات زنده در بسیاری از آنها نمی توانند زنده بمانند ، مانند :
* آرگون
* هلیم
* نیتروژن
* دی اکسید کربن
* پروپان
این گازها خفه کننده می باشند و درصورت ورود به فضایی با تهویه نامناسب به سرعت جایگزین هوای موجود خواهند شد که به کاهش اکسیژن فضا و کمبود اکسیژن منجر می شود .
ترکیبات مختلف آرگون و هلیم مانند آرگوشیلد و هلیشیلد گازهایی بی اثر در نظر گرفته می شوند و ممکن است باعث خفگی شوند . همیشه از تهویه مناسب در محل کار اطمینان حاصل نمایید و با استفاده از تجهیزات تأیید شده وجود نشتی را امتحان کنید .
انسانها در برابر کمبود اکسیژن از خود واکنشهای متفاوتی نشان می دهند . شرحی کلی از اثرات احتمالی متعاقباً درج شده است . ممکن است حتی با دو دم و بازدم در هوای کم اکسیژن بی هوشی و طی چند دقیقه مرگ رخ دهد .
محل کار باید دارای تهویه مناسب باشد . به دلیل اینکه بسیاری از گازهای مصرفی کمی سنگین تر از هوا هستند و در ارتفاع کم تجمع می یابند ، ممکن است استفاده از تهویه پر فشار ضروری باشد . در صورتی که کارکنان در فضایی محدود یا با تهویه نامناسب کار می کنند ، پیشنهاد می شود آنالیزگر دستی اکسیژن همیشه به همراه داشته باشند و از روش کمک یار استفاده کنند . در این روش یک کارگر در هوای تازه به سر می برد و ایمنی فرد دیگر را تضمین می کند .
تمام کارمندان فنی آزمایشگاه باید دستورالعمل های اضطراری را به طور کامل آموزش ببینند .
اثرات کمبود اکسیژن بر بدن انسان به ازای مقادیر مختلف اکسیژن در فشار یک اتمسفر
14% - 21% و کمتر : افزایش ضربان قلب ، خستگی .
11% - 14% و کمتر : حرکت فیزیکی و عملیات ذهنی به سختی انجام می شود .
8 % - 11% و کمتر : احتمال سردرد ، سرگیجه و بی هوشی پس از مدتی کوتاه .
6% - 8 % و کمتر : پس از چند دقیقه بی هوشی ، درصورتی که بلافاصله اقدام شود بهوش آوری امکان پذیر است .
0% - 6% : بی هوشی تقریباً بلافاصله ، مرگ یا آسیب شدید مغزی .
بطور کلی کمبود اکسیژن باعث :
*کاهش هوشیاری ذهنی
* و اختلال در قضاوت و عملکرد می شود.
این موارد پس از زمان بسیار کوتاهی بدون اطلاع فرد و هشدار قبلی اتفاق می افتد .
خلاصه خواص اکسیژن ( O2)
طریقه تولید : تقطیر اتمسفری – جداسازی هوا
رنگ سیلندر : سیاه
اتصالات : راست گرد
وزن مولکولی : 32
نقطه ذوب : 0c219-
نقطه جوش : 0c183-
دمای بحرانی : 0c118
جرم ویژه : 1/1 ( هوا 1)
رنگ : بی رنگ
بو : بی بو
خواص : احتراق را ممکن می سازد .
استیلن
استیلن بوی سیر طبیعی دارد و در سیلندرهای خرمایی مایل به قرمز با اتصالات چپ گرد نگهداری می شود . علاوه بر اینکه شدیداً قابل اشتعال است ، خفه کننده نیز می باشد . حدود اشتعال پذیری آن بین 2% تا 82 % می باشد . بنابراین فقط باید در محل هایی که تهویه مناسب دارند استفاده گردد . تمامی تجهیزات باید با وسایل تأیید شده آزمایش نشتی شوند .
استیلن از طریق واکنش شیمیایی آب و کاربید کلسیم تولید می شود .گاز حاصله ، استیلن خام (C2H2) با افزایش فشار ناپایدار می شود و در فشارهای بالای (bar 0.6 ( 9 psi ) منفجره تلقي می شود . برای پر کردن سیلندرهای استیلن با حجم کافی و فشار مناسب باید استیلن را در شرایط کنترل شده نگهداری نمود . به عبارتی استیلن را در استن که مایع است حل می کنند . سیلندرهای استیلن حاوی ماده ای متخلخل به نام ماده یکپارچه می باشد که معمولاً از ذغال کلسیم سیلیکات تهیه می شود و ساختاری مانند بتن با حالت تخلخل اسفنج دارد.استن نصف خلأ موجود در ماده را پر می کند . گاز استیلن در استن حل می شود و حجمش در اثر حل شدن استیلن ، زیاد می شود تا اینکه تمام خلأ های موجود در ماده متخلخل توسط محلول استن و استیلن پر شود. اگر این ماده اسفنجی داخل سیلندر نبود ، استن در پایین سیلندر جمع می شد و گاز استیلن در بالای آن قرار می گرفت که وضعیتی ناپایدار را بوجود می آورد. برای جلوگیری از بروز این وضعیت ناپایدار ، ماده متخلخل استن را نگه می دارد و استن گاز استیلن را نگه می دارد .چون سیلندرها حاوی استن مایع می باشند، باید در وضعیت ایستاده حمل شوند و درصورتی که سیلندر بطور افقی حمل شود، باید قبل از استفاده حداقل 1 ساعت در حالت قائم قرار بگیرد تا از خارج شدن استن توسط فشار گاز جلوگیری شود.در غیر این صورت استن ، به عنوان حلال ، به دیافراگم های لاستیک مصنوعی و پایه شیر رگلاتورها و تجهیزات فردی صدمه وارد می کند و ممکن است لازم شود رگلاتور و یا تجهیزات ضد فلاشبک و شیلنگ ها وغیره تعویض شوند.
هدف از تجهیزات ایمنی سیلندرها جلوگیری از بالا رفتن فشار ناشی از آتش و گرما و آزاد سازی سریع محتویات در شرایط نامطلوب است.
انواع مختلف تجهیزات ایمنی سیلندر ها عبارتند از :
* شیر سیلندر دارای سوپاپ ضد انفجاری که در فشار ( bar82.7 ( 1200psi محتویات را تخلیه می کند .
* سوپاپ زودگداز که معمولاً در شانه سیلندر قرار دارد و در دمای حدود 100 ذوب می شود .
* شیر سیلندر دارای تجهیزات کاهش فشار اتوماتیک که در فشار(bar 25.8 ( 375psi عمل می کند.
سیلندر های استیلن معمولاً دارای نوعی تجهیزات ایمنی مانند سوپاپ ضدانفجار و سوپاپ زودگداز می باشند . این تجهیزات در شیر ، شانه یا پایین سیلندر جاسازی می شوند .
همیشه از تهویه مناسب محل کار اطمینان حاصل نمایید .
جرم ویژه استیلن 905/0 می باشد.از هوا سبکتر است بنابراین بالا می رود و در سوراخهای سقف و ارتفاعات بالای فضا تجمع می یابد .
توجه : سیلندر هیچ گاه خالی نیست و در آن حداقل 1 اتمسفر گاز وجود دارد .
استیلن با برخی مواد سازگار نیست . با نقره ، جیوه و مس واکنش می دهد و استیلید تولید می کند که در اثر ضربه منفجر می شود. استیلن با هر ماده ای که میزان مس آن از 70 % بیشتر باشد استیلید مس ایجاد می کند. بنابراین تجهیزات استیلن دارای مس خالص نیستند . این بهترین دلیل برای آن است که از تجهیزات، تنها در مورد کاری خودشان استفاده شود .
در فشارهای بالا، استیلن به عنوان ماده منفجره در نظر گرفته می شود. سیلندرها هرگز نباید تحت گرمای شدیدقرار گیرند زیرا افزایش بیش از حد گرما یا فشار باعث تجزیه گرمایی استیلن می شود .
قبل از حرکت دادن سیلندری که تحت گرما یا ضربه قرار گرفته است ، باید ابتدا با پشت دست افزایش گرمای سیلندر را امتحان کنید .حتی با وجود تجزیه گاز ممکن است دما و فشار سیلندر طبیعی به نظر برسد، ولی در صورت حرکت دادن چنین سیلندری ممکن است منفجر شود و افرادی که در اطراف هستند شدیداً مجروح و یا کشته شوند .
هیچ گاه نزدیک سیلندری که در آتش سوزی یا حرارت قرار داشته است نشوید و آن را نیز حرکت ندهید .
مشخصات استیلن
جرم مولکولی : 26.04
نقطه جوش ( اتمسفر ) : 0c84-
چگالی ( 15 و atm 1 ) : Kg/m3 109/1
دمای بحرانی : 0c35.2
حدود اشتعال پذیری در هوا : 2% تا 82%
دمای جرقه زنی : 0c325
جرم ویژه : 0.905
رنگ و بو : بی رنگ با بوی سیر طبیعی
رنگ سیلندر : خرمایی مایل به قرمز
اشتعال پذیری : قابل اشتعال
ویژگی های خاص :تجزیه گرمایی در اثر گرما یا ضربه – با مس ، نقره و جیوه استفاده نشود.
اسیتیلید های منفجره با ضربه تولید می کند.
از واکنش آب و کاربید کلسیم تولید می شود.
پروپان
پروپان یکی از گازهای مایع حاصل از نفت خام ( LPG ) است که به عنوان یکی از فراورده های فرعی صنعت پتروشیمی بشمار می آید . این گاز هیدروکربنی وقتی تحت فشار قرار می گیرد مایع می شود و حاصل ، یک سوخت مایع با قابلیت حمل و نقل آسان و سیالیت گاز می باشد.
پروپان همانند بسیاری از گازها در حالت طبیعی ، بی رنگ و بی بو می باشد . برای تسهیل در شناسایی نشت پروپان به آن بوی نا خوشایندی اضافه می کنند که شبیه بوی ماهی و شیرینی می باشد . پروپان شدیداً قابل اشتعال است و حدود اشتعال پذیری آن تقریباً بین 2% تا 10% می باشد .
این گاز در سیلندر های قرمز رنگ با اتصالات چپ گرد نگهداری می شود ولی ممکن است در حالت مایع از اتصالات راست گرد استفاده شود .
پروپان در حالت مایع تحت فشار تقریبی 7 bar ( 100psi ) نگهداری می شود . وقتی شیر کنترل سیلندر جهت کاهش فشار باز می شود مایع داخل سیلندر مانند آب می جوشد . آب در 100 از خود بخار آزاد می کند.
نقطه جوش پروپان 42- سانتیگراد می باشد . به دلیل اینکه سیلندر عایق بندی ندارد گرمای کافی برای به جوش آوردن مایع ، از طریق دیواره سیلندر جذب می شود . با به جوش آمدن پروپان مایع ، بخار ( گاز) ایجاد می شود .
در صورتی که سرعت خروجی گاز سیلندر زیاد باشد ، مایع در حال جوش به گرمای بیشتری نیاز پیدا خواهد داشت . این گرما از هوای اطراف سیلندر جذب می شود و رطوبت جمع شده در اطراف سیلندر در اثر تماس هوای نسبتاً گرم تر با سطح سرد سیلندر به برفک تبدیل می شود . در صورت تجمع برفک به روی سطح سیلندر ، سرعت جوش کاهش می یابد ، بنابراین از فشار گاز داخل سیلندر نیز کاسته می شود .
هیچگاه نباید سرعت خروجی گاز ازحد مجاز تجاوز کند و هیچگاه اقدام به گرم کردن سیلندر نکنید.
در اثر مصرف گاز ، پروپان داخل سیلندر می جوشد و مایع کاهش می یابد. وقتی شیر کنترل بسته باشد فشار داخل سیلندر افزایش می یابد و مایع دیگر نمی جوشد. به عبارتی دیگر با اینکه گاز در حال مصرف شدن است ، فشار داخل سیلندر همیشه حدود 7 bar خواهد بود.
همانطور که مقدار کمی آب جوش بخار زیادی تولید می کند ، یک واحد حجم از پروپان مایع به هنگام تبخیر حدود 250 واحد گاز پروپان تولید می کند .
پروپان در تماس با مواد گوناگون واکنش های متفاوتی از خود نشان می دهد . به عنوان مثال با برخی ترکیب های نفتی و لاستیک طبیعی به عنوان حلال رفتار می کند لذا مواد مخصوص مقاومی را می طلبد. بطور مثال پروپان به شیلنگ های مخصوص ( نارنجی رنگ ) نیاز دارد .
پروپان مایع در صورت تماس با پوست منجمد می شود زیرا سرعت جذب گرمای مورد نیاز برای تبخیر بسیار بالا می باشد .
معمولاً پروپان در حالت گازی 1.5 برابر هوا وزن دارد . در صورت نشت ، در پایین ترین سطح فضا جمع می شود و ممکن است در گودالها ، زیرزمین و فاضلاب و آبراه ها تجمع پیدا کند . برطرف کردن نشتی گاز پروپان مشکل می باشد ، بنابراین هیچ گاه نباید آن را در زیر زمین نگهداری نمود . این کار در فضاهای محدود ممکن است موجب خفگی نیز شود . در طبقات پایین ( زیر زمین ) باید از وجود تهویه مناسب اطمینان حاصل نمایید . پروپان مایع حدود نصف وزن آب را دارد بنابراین استفاده از خاموش کننده آبی برای اطفاء حریق پروپان مناسب نمی باشد و باید از خاموش کننده خشک استفاده شود .
سیلندر های پروپان دارای شیر فلکه و حفاظ شیر می باشند . به دلیل نسبت انبساط 1 به 250 در صورتی که سیلندر تحت گرمای بیش از حد قرار گیرد ، فشار داخل سیلندر به شدت افزایش می یابد . بیشتر شیر سیلندر های پروپان دارای سوپاپ کاهش فشار نیز می باشند و در صورتی که فشار از 26 bar تجاوز کند این سوپاپ عمل می کند .
سیلندر های پروپان باید در حالت عمودی ، حمل و نقل و استفاده شوند . در غیر این صورت مایع ممکن است بر کارایی سوپاپ کاهش فشار اثر منفی بگذارد که به صورت بالقوه خطرناک است .
چون پروپان به صورت مایع نگهداری می شود ، تخلیه سیلندر می تواند به صورت گازی یا مایع باشد . بعضی سیلندر ها طوری طراحی شده اند که در حالت افقی مورد استفاده قرار گیرند و تخلیه آنها به صورت مایع می باشد که به عنوان مثال در لیفتراک ها کاربرد دارد.
خلاصه ای از خواص پروپان (H6 LPG ) C3
منشأ :محصول فرعی صنعت نفت
رنگ سیلندر :قرمز با بقل نویسی
اتصالات : چپ گرد
جرم مولکولی : 44.1
نقطه جوش : 0c42.1-
فشار بخار ( 15 ) : bar7.5
مشخصات فیزیکی :
چگالی گاز ( هوا = 1 ) :1.5
جرم مخصوص ( هوا =1 ) :1.6 – 1.42
دمای بحرانی : 96.8
حدود اشتعال پذیری در هوا :2% - 10%
دمای خود اشتعالی : 467.8
رنگ و بوی مشخصه :بی رنگ و بوی ماهی / شیرینی
گازهای LPG دیگر شامل بوتان و اتان می باشد که هر کدام مشخصات خاص خود را دارند .
هيدروژن
هیدروژن گازی بی رنگ و بی بو و بی مزه است که در سیلندرهای قرمز با اتصالات چپ گرد نگهداری می شود. این گاز سبکترین گاز شناخته شده می باشد که چگالی آن 0.06 (هوا=1) می باشد.هیدروژن به شدت قابل اشتعال می باشد و راحتتر از هرگاز معمولی دیگر مشتعل می شود.در فشارهای بالا ، یک نشتی ممکن است خود به خود مشتعل شود.
تذکر: هیدروژن مشتعل در هوا شعله ای تقریباً نامرئی دارد.
"اسنیفت کردن" سیلندر گاز عملی معمول می باشد ولی هیچ گاه سیلندر های هیدروژن را اسنیفت نکنید زیرا ممکن است بلافاصله مشتعل شود.
مشخصات فیزیکی هیدروژن
جرم ملکولی 2.016
نقطه ذوب 252.8-
نقطه جوش 15
جرم ویژه(هوا=1) 0.0852 kg/m³
نقطه بحرانی
حدود اشتعال پذیری در هوا 75% - 4%
دمای خود اشتعالی
رنگ و بوی مشخص ندارد
رنگ سیلندر قرمز
تذکر: مشخصات تمام گازهایی که با آنها کار می کنید را بشناسید.

گازگرفتگی در معادن زیرزمینی
اگر سیستم تهویه مناسب باشد، درصد اکسیژن و گازهای مضر از حد مجاز تجاوز نمیکند. در اثر آتشسوزی ممکن است علاوه
بر افزایش غلظت گازهای مضر، درصد اکسیژن نیز کاهش یابد که این امر باعث خفگی یا گازگرفتگی افراد میشود. حد خطرناک
گازهای مضر در استاندارد گازهای خطرناک برای انسان و سلامتی که به وسیله موسسه ملی ایمنی و بیماریهای شغلی
تعیین شده در جدول1-1 ارایه شده است .
افزایش گازهای دیگر باعث کاهش درصد اکسیژن محیط میشود که علایم کاهش آن بر بدن انسان - به شرح جدول 1-2 است.