ایمنی گاز استیلن: راهنمای کامل نگهداری و استفاده مطابق با استانداردها

مقدمه

ایمنی گاز استیلن یک موضوع حیاتی در صنایع است؛ چرا که گاز استیلن (C₂H₂)، به عنوان یک ترکیب آلکین با پیوند سه‌گانه، به دلیل واکنش‌پذیری بالا و قابلیت اشتعال قوی، کاربرد گسترده‌ای در فرآیندهای جوشکاری، برش فلزات و تولید مواد شیمیایی ایفا می‌کند. این گاز عمدتاً از واکنش کاربید کلسیم با آب تولید می‌شود. با توجه به ناپایداری ذاتی استیلن در فشارهای بالا، نگهداری ایمن آن تنها با استفاده از سیلندرهای خاص مجهز به توده متخلخل و حلال استون امکان‌پذیر است که پایداری گاز را تضمین می‌کند. همچنین، شیرهای استیلن با طراحی ویژه خود، نقش مهمی در کنترل جریان، پیشگیری از برگشت شعله و تأمین ایمنی گاز استیلن دارند.

مطالعات بین‌المللی نیز به این ویژگی ناپایدار و خطرناک استیلن تأکید کرده‌اند. در یکی از منابع معتبر دانشگاه پنسیلوانیا آمده است:

“Acetylene is highly flammable and unstable under pressure or shock — cylinders must contain acetylene dissolved in acetone and packed in a porous mass, because ‘free’ acetylene above about 15 psi can undergo violent decomposition.”
(Occupational Safety Fact Sheet – Compressed Acetylene Gas, University of Pennsylvania, Environmental Health and Radiation Safety Department, 2018)
PDF مربوط به مقاله معتبر درباره ایمنی گاز استیلن

ترجمه فارسی
«استیلن بسیار قابل اشتعال و ناپایدار در برابر فشار یا شوک است — سیلندرهای استیلن باید حاوی گاز حل‌شده در استون و درون توده‌ای متخلخل باشند، زیرا استیلن آزاد در فشار بالاتر از حدود ۱۵ psi می‌تواند دچار تجزیه شدید و انفجار شود.»

ویژگی ها، کاربردها و نگاهی به تاریخچه گاز استیلن (C₂H₂)

استیلن گازی بی‌رنگ، سبک و بسیار قابل اشتعال است که به گروه آلکین‌ها تعلق دارد. این گاز به‌دلیل وجود پیوند سه‌گانه بین اتم‌های کربن، واکنش‌پذیری بالایی دارد و در صنایع مختلف جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است. استیلن عمدتاً از واکنش کاربید کلسیم با آب تولید می‌شود، اما روش‌های صنعتی‌تری هم برای استخراج آن از هیدروکربن‌ها وجود دارد.

تاریخچه گاز استیلن به سال ۱۸۳۶ بازمی‌گردد، زمانی که ادموند دیوی آن را به‌طور تصادفی کشف کرد. اما پیشرفت واقعی در شناخت و تولید استیلن در دهه‌های بعدی رخ داد. در سال ۱۸۶۰، مارسلین برتلوت با معرفی نام «استیلن» و بررسی ویژگی‌های آن، نقش مهمی در توسعه علمی این ماده ایفا کرد. نهایتاً در سال ۱۸۹۲، توماس ویلسون(Thomas_Willson) با ثبت یک روش ارزان برای تولید صنعتی استیلن، زمینه استفاده گسترده از آن را در صنایع فراهم کرد.

از مهم‌ترین کاربردهای استیلن می‌توان به استفاده در جوشکاری و برش فلزات اشاره کرد، جایی که ترکیب آن با اکسیژن شعله‌ای بسیار پرحرارت تولید می‌کند. همچنین این گاز درتولید مواد شیمیایی مانند پلاستیک‌ها (مانند PVC)، حلال‌ها و ترکیبات آلی نقش کلیدی دارد. در محیط‌های آزمایشگاهی نیز از استیلن به عنوان ماده‌ای واکنش‌پذیر در سنتزهای آلی استفاده می‌شود.

سیلندرهای استیلن از چه موادی ساخته شده اند؟

تمام سیلندرهای استیلن حاوی یک ماده متخلخل به نام توده یکپارچه هستند که به شکل لانه زنبوری طراحی شده است. این سیلندرها همچنین حاوی حلالی به نام استون وهستند که توسط توده متخلخل جذب می‌شود. استیلن در استون حل می‌شود و این ترکیب را در شرایط پایدار نگه می‌دارد. عملکرد توده متخلخل شامل توزیع یکنواخت استون در سراسر سیلندر و جلوگیری از ایجاد حفره‌های بزرگ داخلی است که این امر احتمال تجزیه را کاهش می‌دهد و در صورت وقوع، تجزیه را کنترل می‌کند.

توده متخلخل دارای هزاران منفذ کوچک است که با تقسیم استیلن به واحدهای کوچک‌تر، به عنوان یک تثبیت‌کننده عمل می‌کند. در صورت بروز تجزیه، استیلن موجود در برخی از این واحدها به آرامی تجزیه می‌شود، در حالی که دیواره ‌های سلول‌ها گرما را تا حدی جذب می‌کنند که دیگر تجزیه ادامه نیابد. اگر شعله‌ای ایجاد شود، این منافذ کوچک به عنوان بازدارنده عمل می‌کنند.

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که اگر تجزیه‌ای رخ دهد و سیلندر به طور طبیعی خنک شود، توده متخلخل می‌تواند شعله را خاموش کند و در نتیجه، سیلندر دیگر خطری ایجاد نخواهد کرد.

این روش ذخیره‌سازی به سیلندر اجازه می‌دهد تا استیلن بیشتری را در فشار کمتری نگه‌ دارد.

همچنین سیلندرهای استیلن دارای یک قطعه ی ایمنی به نام سوپاپ ذوب شونده هستند که در دمای بالا ذوب می‌شود و مسیر خروج گاز را باز می‌کند تا فشار داخل سیلندر کاهش یابد و از انفجار جلوگیری کند. این سوپاپ معمولاً سر سیلندر نصب شده و هنگام آتش‌سوزی یا افزایش دما، به ‌صورت اضطراری فعال می‌شود.

استیلن در سیلندرهای اخرایی رنگ نگهداری می شوند.

شیر سیلندرهای گاز استیلن

شیر استیلن یکی از عناصر کلیدی ایمنی در کار با گاز استیلن محسوب می‌شود، چرا که این گاز بسیار ناپایدار، قابل انفجار و آتش‌زا است. در ادامه، توضیحات جامع‌تری درباره ساختار، استانداردها و نکات ایمنی شیر استیلن ارائه خواهد شد.

شیر استیلن یک نوع شیر ویژه است که معمولاً مطابق با استانداردهای DIN1 یا BS4 ساخته می‌شوند.

اجزای اصلی شیر گاز استیلن

اجزای اصلی شیر استیلن شامل قسمت‌هایی است که برای کنترل و انتقال گاز به کار می‌روند. این اجزا عبارتند از:

بدنه شیر: معمولا از جنس برنج ساخته شده و وظیفه نگهداری سایر اجزا و اتصالات به سیلندر را بر عهده دارد. در برخی موارد از روکش کروم، نیکل ویا استنلس استیل جهت مقاومت در برابر خوردگی نیز استفاده می شود.

دسته تنظیم(شفت): جهت تنظیم مقدار خروجی گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

واشرها و آب‌بندی‌ها: برای جلوگیری از نشت گاز به کار گرفته می‌شوند.

فیلتر: وظیفه حذف ذرات ناخالصی یا آلودگی‌ها از جریان گاز را بر عهده دارد.

کلاهک محافظ: محافظت شیر در برابر ضربه وآسیب های مکانیکی در حمل و نقل را برعهده دارد.

این اجزا در کنار یکدیگر تضمین‌کننده عملکرد ایمن و مؤثر شیرهای استیلن هستند.

در ادامه به مشخصات فنی شیر استیلن می پردازیم.

مشخصات فنی شیر استیلن

یکی از مهم‌ترین مشخصات این شیر، نوع اتصال آن است که به صورت چپ‌گرد طراحی شده است تا از اتصال اشتباه با سیلندرهای اکسیژن یا سایر گازهای فشرده جلوگیری شود؛ این طراحی ویژه نقش مهمی در پیشگیری از حوادث احتمالی ناشی از ترکیب نادرست گازها ایفا می‌کند. فشار کاری سیلندر استیلن معمولاً حدود ۱۵ بار (۲۲۰ psi) است که نشان‌دهنده فشار نسبتاً پایین این گاز نسبت به سایر گازهای صنعتی می‌باشد؛ این موضوع در طراحی شیر نیز لحاظ شده تا ضمن حفظ ایمنی، عملکرد مطلوبی در شرایط عملیاتی مختلف فراهم گردد. همچنین، محدوده دمای کاری شیر بین ۲۰- درجه سانتی‌گراد تا ۶۰+ درجه سانتی‌گراد تعریف شده است، که این گستره دمایی امکان استفاده از سیلندر استیلن را در شرایط محیطی مختلف و متنوع تضمین می‌کند. به طور کلی، طراحی فنی شیر سیلندر استیلن با تمرکز بر ایمنی، دوام و سازگاری با شرایط کاری ویژه این گاز، استانداردهای لازم را برای استفاده مطمئن در صنایع مختلف فراهم می‌آورد.

ایمنی سیلندر های گاز استیلن

استیلن چقدر ایمن است؟

اگر استیلن به درستی جابجا، نگهداری و حمل و نقل شود، کاملاً ایمن است و بیش از ۱۶۰ سال است که به عنوان یک منبع ارزشمند در صنعت شناخته می‌شود.

قبل از استفاده از سیلندرها، حتماً اطمینان حاصل کنید که به‌طور کامل آموزش دیده‌اید و با تجهیزات مورد استفاده آشنایی دارید. همچنین، پیش از شروع کار، محل کار را از نظر تهویه مناسب و تمیزی بررسی کرده و ارزیابی‌های لازم در مورد خطرات را انجام دهید.

تشخیص گاز استیلن ساده است، زیرا حتی در غلظت‌های زیر ۲٪ نیز بویی مشابه با سیر تولید می‌کند.

نکات مهم در نگهداری ایمن سیلندرهای استیلن

• سیلندرهای استیلن به‌طور خاص برای استفاده در حالت عمودی طراحی شده‌اند تا از واژگون شدن جلوگیری شود و ریسک نشت حلال، به‌خصوص در تماس با مواد متخلخل، کاهش یابد.
• گازهای قابل اشتعال باید طبق مقررات مربوطه از مواد اکسیدکننده فاصله داشته باشند. همچنین، این گازها نباید در نزدیکی شعله‌های مستقیم، منابع حرارتی و سیستم‌های الکتریکی بدون گواهی ضد انفجار یا تجهیزات الکتریکی بدون اتصال به زمین نگهداری شوند.
• محل نگهداری سیلندرها باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که امکان تجمع آب و رطوبت در اطراف پایه سیلندر وجود نداشته باشد، زیرا این امر می‌تواند موجب خوردگی و آسیب‌دیدگی گردد.
• سیلندرها باید در محیطی با تهویه مناسب و دور از منابع حرارتی، مواد قابل اشتعال و مواد خورنده نگهداری شوند.
• فاصله سیلندرهای استیلن از منابع اکسیژن باید حداقل ۶ متر (۲۰ فوت) باشد یا در صورت مجاورت، توسط دیوار مقاوم در برابر آتش به ارتفاع ۵ فوت از یکدیگر جدا گردند.
• در زمان عدم استفاده، سیلندرهای گاز می‌بایست در فضایی ایمن، دارای تهویه مناسب و مجهز به قفل نگهداری شوند.
• نگهداری سیلندرهای استیلن در ساختمان‌های مسکونی، اتاق‌های فاقد تهویه، زیرزمین‌ها و اماکن عمومی به‌هیچ‌وجه مجاز نمی‌باشد.
• کلیه سیلندرهای پر و خالی باید با شیرهای کامل بسته شده نگهداری شوند.
• سیلندرهای استیلن می‌بایست مجهز به درپوش‌های محافظ شیر باشند، در خصوص سیلندرهای کوچک فاقد درپوش، احتیاط و مراقبت ویژه‌ای الزامی است.
• سیلندرها باید در سازه‌ای مقاوم نگهداری شوند که از آن‌ها در برابر ضربات فیزیکی و شرایط نامساعد جوی محافظت نماید.
• در نزدیک محل استفاده از سیلندرها، باید دوشهای آب نصب شوند.
• محل نگهداری باید با علائم هشداردهنده «سیگار کشیدن ممنوع» مشخص شده و از هرگونه منبع احتراق پاک‌سازی گردد.
• برای شناسایی نشت گازهای قابل اشتعال، نباید از شعله استفاده کرد. به جای آن، باید از یک آشکارساز نشت مخصوص گازهای قابل اشتعال یا محلول‌های آشکارساز نشت (مانند مایع یا کف و …) بهره گرفت.
• به‌صورت دوره‌ای وضعیت کلی سیلندرها و وجود نشتی‌ها بازرسی و ارزیابی گردد تا ایمنی حفظ شود.
• دسترسی آسان به محل نگهداری برای انجام امور تحویل، بازرسی و خدمات اضطراری باید به‌طور کامل فراهم گردد.
• گاز استیلن را هرگز از یک سیلندر به سیلندری دیگر انتقال ندهید، ممکن است انفجار یا آتش سوزی رخ دهد.

اقدامات کنترلی در خنک‌سازی سیلندرهای تحت حرارت بالا

برای حفظ ایمنی کارکنان و جلوگیری از خطر انفجار سیلندرها، رعایت نکات ایمنی الزامی است. در صورتی که سیلندر به دلیل قرارگیری در معرض آتش یا افزایش دما داغ شده باشد، باید با حفظ فاصله ایمن، به طور مداوم و به میزان کافی با آب سرد خنک شود. در این شرایط، تمامی کارکنان منطقه باید به سرعت تخلیه شوند و فرایند خنک‌سازی تنها زمانی متوقف گردد که آب به‌طور مداوم و حداقل برای چند دقیقه بر روی سطح سیلندر پاشیده شده و سیلندر به وضوح مرطوب باقی بماند. پس از این مراحل، سیلندر باید به مدت ۲۴ ساعت در آب غوطه‌ور بماند تا از خنک بودن کامل و ایمنی آن اطمینان حاصل شود.

دستورالعمل‌های ایمنی مرتبط با شیر سیلندر استیلن

شیر سیلندر استیلن باید به میزان ۱.۵ تا ۲ دور باز شود و از باز کردن کامل آن خودداری گردد. این اقدام جهت تسهیل بستن سریع شیر در شرایط اضطراری و افزایش ایمنی کاربران الزامی است.

به ‌هیچ‌وجه استفاده از روغن، گریس یا هرگونه ماده روان‌کننده بر روی شیر سیلندر استیلن مجاز نمی‌باشد، زیرا استفاده از این مواد می‌تواند منجر به واکنش‌های خطرناک از جمله انفجار گردد.

در صورت مشاهده هرگونه نشت گاز یا خرابی در شیر، از هرگونه اقدام تعمیراتی توسط افراد غیرمتخصص و غیرمجاز خودداری نموده و جهت تعمیرات تنها به تکنسین‌های دارای صلاحیت و مجوز مراجعه گردد.

حمل و نقل سیلندر گاز استیلن

نکات ایمنی در حمل و جابجایی سیلندرهای گاز استیلن ( مطابق با استاندارد۷۵۶۶)

برای جابجایی سیلندرها، از چرخ دستی مخصوص استفاده کنید و اطمینان حاصل کنید که شیرها بسته و درپوش‌ها به درستی نصب شده‌اند.

سیلندرها را به‌طور محکم ببندید تا از حرکت آن‌ها در حین حمل و نقل جلوگیری شود.

سیلندرهای استلن را به هیچ عنوان رها نکنید، نکشید یا به طور ناگهانی و نامناسب نچرخانید، هنگام جابه جایی باید انها را به آرامی و به صورت عمودی حمل کنید تا از آسیب به شیر و بدنه جلوگیری شود.

بلافاصله پس از رسیدن به مقصد، سیلندرها را تخلیه کنید.

سیلندرهای استیلن باید توسط وسیله نقلیه تأمین‌کننده حمل شوند. به شدت توصیه می‌شود که از وسیله نقلیه‌ای با فضای باز یا تهویه مناسب بهره ببرید.

همیشه اطمینان حاصل کنید که سیلندرهای گاز در حین حمل و نقل، ترجیحاً به صورت ایستاده و جدا از محفظه راننده، ثابت و ایمن هستند.

هرگز در حین حمل سیلندرهای استیلن سیگار نکشید.

هرگز وسیله نقلیه حاوی سیلندرهای استیلن را در مکان‌های بسته یا سرپوشیده (مانند گاراژ عمومی) پارک نکنید.

ایمنی سیلندرهای گاز پس از حادثه

پس از یک ضربه شدید (مانند تصادف جاده‌ای)، حتی اگر سیلندر نشتی نداشته باشد و علائمی از گرمایش داخلی (مانند نقاط داغ) نشان ندهد، به عنوان یک اقدام احتیاطی، نباید از سیلندر استفاده کرد تا زمانی که توسط تأمین‌کننده آن از نظر آسیب‌دیدگی بررسی شود.

ارزیابی کلاس خطر و لوزی خطر (NFPA) گاز استیلن

در سیستم استاندارد NFPA 704  که به منظور طبقه‌بندی و ارزیابی سریع خطرات مرتبط با مواد شیمیایی طراحی شده است، گاز استیلن در دسته مواد با ریسک بسیار بالا قرار می‌گیرد. این سیستم با استفاده از یک لوزی چهارخانه، میزان خطرات مختلف شامل سلامت، اشتعال‌پذیری، ناپایداری و خطرات خاص را به صورت عددی و رنگی نشان می‌دهد:

اقدامات پیشگیری و کمک‌های اولیه در مواجهه با تماس های مخاطره آمیز

تماس با مواد سمی و شیمیایی از طریق راه‌های مختلفی مانند استنشاق، تماس با پوست و چشم‌ها ممکن است رخ دهد که هرکدام علائم خاصی دارند و نیازمند اقدام‌های پیشگیرانه و کمک‌های اولیه تخصصی هستند.

در مواجهه با استنشاق این مواد، کاهش اکسیژن‌رسانی به خون از علائم جدی است که می‌تواند تهدیدکننده حیات باشد. پیشگیری شامل انتقال سریع فرد به محیطی با هوای تازه و استفاده از تجهیزات تنفسی محافظ است. در صورت بروز اختلالات تنفسی یا ایست تنفسی، انجام تنفس مصنوعی و تجویز اکسیژن اضطراری ضروری است و حتماً باید تحت مراقبت پزشکی قرار گیرد.

تماس مواد تحریک‌کننده با پوست معمولاً موجب تحریکات خفیف می‌شود؛ بنابراین استفاده از دستکش و لباس محافظ برای جلوگیری از تماس مستقیم اهمیت ویژه‌ای دارد. در صورت تماس، شستشوی پوست با آب و صابون به مدت حداقل ۱۵ دقیقه اولین گام حیاتی برای کاهش اثرات سمی است. همچنین باید لباس‌های آلوده با احتیاط از تن خارج شوند تا از انتشار ماده سمی جلوگیری شود. در صورت ادامه علائم یا بروز التهاب شدید، مراجعه به پزشک توصیه می‌شود.

تماس مواد شیمیایی با چشم‌ها باعث تحریک شدید و التهاب می‌شود که اگر سریع درمان نشود، می‌تواند به آسیب دائمی بینایی منجر شود. استفاده از عینک ایمنی هنگام کار با این مواد، راهکار اصلی پیشگیری است. در صورت بروز تماس، شستشوی فوری و مداوم چشم‌ها با آب به مدت ۱۵ دقیقه ضروری است. اگر علائم تحریک ادامه پیدا کند یا شدت یابد، معاینه توسط پزشک متخصص چشم الزامی است.

سخن پایانی

با توجه به ویژگی‌های منحصربه‌فرد و خطرات بالقوه گاز استیلن، توجه دقیق به استانداردهای ایمنی در تمامی مراحل تولید، ذخیره‌سازی، حمل و نقل و مصرف این گاز ضروری است. استفاده از سیلندرهای مجهز به توده متخلخل و استون، به همراه شیرهای تخصصی دارای مکانیزم‌های پیشگیری از برگشت شعله، از بروز حوادث ناخواسته جلوگیری می‌کند. همچنین آموزش کامل کاربران و رعایت دقیق دستورالعمل‌های ایمنی، مهم‌ترین عوامل کاهش ریسک و تضمین سلامت کارکنان و محیط کار به شمار می‌روند. با گسترش کاربردهای استیلن در صنایع مختلف، تقویت فرهنگ ایمنی و به‌روزرسانی مستمر تجهیزات و استانداردها، کلید حفظ بهره‌وری و ایمنی پایدار در این حوزه خواهد بود.