河南高纯氮窒息事故的危害
据全球化工统计,在化工行业,每年死于氮气窒息的人数远远超过其他有毒气体中毒和火灾的人数,氮气已成为化工行业的危险气体。以下是一些典型的事故案例:
2006年2月20日,大庆市石油管理局化工集团甲醇分公司合成氨装置火炬系统水封罐维修过程中发生氮气窒息事故,造成3人死亡。事故原因是施工人员擅自打开密封罐基础槽水坑入口处的水泥盖板,准备在罐底水坑取水,但吸入河南高纯氮,晕倒窒息。
2008年2月23日,河南濮阳中原大化集团有限公司新建年产30万吨甲醇项目,在生产准备过程中发生氮气窒息事故,造成3人死亡,1人受伤。事故原因是在调试氮气储罐控制系统时,连接管道上的电磁阀误操作,使储罐内的氮气串入煤灰过滤器下部膨胀节吹扫氮气管道。此外,吹扫氮气管道的两个阀门中的一个没有关闭,另一个阀门中的施工产物没有严格关闭,导致氮气串入煤灰过滤器。
2020年10月30日,陕西神木陕西精益化工有限公司煤焦油预处理装置污水处理罐(长4米,直径2.4米)发生氮气窒息事故,造成3人死亡,1人受伤。事故的初步原因是值班人员在没有检测分析罐内气体和操作许可证的情况下,从人孔进入罐内检查时窒息;同行没有正确佩戴防护措施进行救援,造成人员伤亡扩大。
1998年3月27日,路易斯安那州Hahnvile联合碳化物公司Taft/Star加工厂发生氮气窒息事故,造成一名联合碳化物公司工人死亡,一名承包商严重受伤。事故原因是工人在清洁供氧混合器时,用黑色塑料薄膜建造了一个黑暗的工作区,不知不觉地形成了一个临时的封闭空间,与供氧混合器相连的管道中含有高浓度的氮气,导致工人窒息。
氮气窒息不仅可能发生在封闭的空间内,还可能发生在通风不良或氮气泄漏的空间内:
氮气是一种无色无味的惰性气体,不能仅仅通过感官来判断空气中氮气的浓度是否超标。当空气中氮气浓度过高时,即氧气含量降至19.5%以下时,就会发生窒息事故。当工作空间中的氧气浓度低于10%时,人们可以立即窒息而死。氮气泄漏可能来自生产装置、工艺管道、安全装置等。如果不及时发现和控制,周围空间的氧气含量可能会降低。如果通风不良或新鲜空气被阻断,空间中的氧气含量可能会降低。因此,氮气窒息的条件是降低空间中的氧气含量,而不是封闭空间。
氮气的窒息机理虽然是窒息性气体,但与二氧化碳的窒息机理不同:
氮气的窒息机制是由于其浓度的增加,导致空气中氧含量的降低。当空气中的氧含量低于18%时,就会发生窒息事故。吸入纯氮时,严重缺氧会导致窒息甚至死亡。
河南二氧化碳的窒息机制是由于血液中二氧化碳分压升高引起的。当空气中二氧化碳浓度超过5%时,就会发生窒息事故。吸入纯二氧化碳时,严重酸中毒会导致窒息甚至死亡。
因此,氮的窒息机理是缺氧的,而二氧化碳的窒息机理是酸中毒的。
需要注意的是,纯氮特别危险,吸入纯氮会使人在几秒钟内失去意识,导致所谓的“闪电死亡”。
河南高纯氮会排除空气中的氧气,导致缺氧。人体对氧浓度的变化不敏感,但对二氧化碳浓度的变化非常敏感。吸入纯氮时,体内的二氧化碳会正常从肺部排出,体内的二氧化碳浓度一直处于正常状态,所以不会有窒息感。当人体吸入无氧气体时,整个血液循环系统会发生非常奇怪的变化。正常情况下,红细胞在肺部获得氧气,然后将氧气输送到全身各个组织供其使用。但当肺部充满无氧气体或二氧化碳气体时,这个过程就会逆转,红细胞会从身体组织(尤其是脑组织)中抽出氧气,全力支撑无氧气体的肺部,也就是说全身的氧气会被血液循环系统泵送到肺部。
同时,氮也会欺骗我们的大脑,让它命令肺停止呼吸,因为人体的呼吸是由大脑的延髓控制的,它根据血液中的二氧化碳和氧气的分压来调节呼吸频率和深度。当血液中的二氧化碳分压升高时,延髓会刺激呼吸肌肉加速呼吸,排出多余的二氧化碳;当人体吸入纯氮时,血液中的二氧化碳分压不会升高,而是保持在正常水平,因此延髓不会感觉到缺氧的危险信号,也不会加速呼吸。然而,血液中的氧分压会迅速下降,导致脑细胞缺血缺氧和功能丧失。这样,延髓也会停止工作,无法控制呼吸肌肉,导致肺部停止呼吸。这会导致人们在吸入纯氮的几秒钟内失去意识,处于无法自救的昏迷状态。这样,即使人们被转移到有新鲜空气的环境中,人们也无法独立恢复呼吸。
因此,氮气窒息不一定只发生在有限的空间内。在恶劣情况下,如果工人打开带压氮气管道的法兰连接开口,大量氮气瞬间涌出,在工人的呼吸区形成纯氮气区,他可能会以这种方式吸入纯氮气。
在氮气窒息事故中,如果救援人员采取措施不当,自我保护不足,很容易生活。这是因为:
氮气是一种无色无味的气体,不易检测到。如果救援人员不知道现场有氮气泄漏或更换,进入事故现场时可能会吸入高浓度氮气,导致缺氧窒息。
氮气窒息的症状并不明显。根据一些从氮气窒息事故中获救的人描述的经验,他们没有感到明显的窒息反应或疼痛,甚至在早期阶段感到快乐,然后出现意识模糊、呼吸停止等危急情况,很快就失去了意识和自救能力。如果救援人员没有及时发现自己或他人的异常反应,他们可能会错过治疗和自救机会。
氮气窒息事故经常发生在有限的空间内,如储罐、管道、阀井等。这些空间通风不畅,空间狭窄,进出困难,不利于救援人员的安全疏散和救援物资的运输。如果救援人员没有采取有效的安全措施,如佩戴防护设备、通风、设置监护人员等,他们可能会处于危险之中。
因此,遵守的铁律之一是:不采取自己的保护措施,特别是在呼吸保护方面,禁止盲目救援。此外,所有有限的空间操作都在开始前制定紧急救援计划。