靜電現(xiàn)象的產生

靜電現(xiàn)象（圖2）任何物質都是由原子組合而成，而原子的基本結構為質子、中子及電子?？茖W家們將質子定義為正電，中子不帶電，電子帶負電。在正常狀況下，一個原子的質子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負電平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是由于外界作用如摩擦或以各種能量如動能、位能、熱能、化學能等的形式作用會使原子的正負電不平衡。在日常生活中所說的摩擦實質上就是一種不斷接觸與分離的過程。有些情況下不摩擦也能產生靜電，如感應靜電起電，熱電和壓電起電、亥姆霍茲層、噴射起電等。任何兩個不同材質的物體只要接觸后分離就能產生靜電，流動的空氣當然能產生靜電。為什么流動空氣會產生靜電呢？因為空氣也是由原子組合而成，所以可以這么說，在人們生活的任何時間、任何地點都有可能產生靜電。要完全消除靜電幾乎不可能，但可以采取一些措施控制靜電使其不產生危害。當兩種物體相互摩擦時，一種物體中的電子因受原子核的束縛較弱，跑到另一個物體上去，使得到電子的物體由于其中的負電荷多于正電荷，因而顯出帶負電;失去電子的物體由于其中的正電荷多于負電荷，因而顯出帶正電，這就是摩擦起電現(xiàn)象。如玻璃棒與綢子摩擦，玻璃棒帶正電。由此物體所帶的電稱為“靜電”，當其積聚到一定程度時就會發(fā)生火花放電現(xiàn)象。這種現(xiàn)象與生活生產密切相連，往往會帶來一些不便或危害。靜電的危害很多，它的第一種危害來源于帶電體的互相作用。在飛機機體與空氣、水氣、灰塵等微粒摩擦時會使飛機帶電，如果不采取措施，將會嚴重干擾飛機無線電設備的正常工作，使飛機變成聾子和瞎子;在印刷廠里，紙頁之間的靜電會使紙頁粘合在一起，難以分開，給印刷帶來麻煩;在制藥廠里。由于靜電吸引塵埃，會使藥品達不到標準的純度;在放電視時熒屏表面的靜電容易吸附灰塵和油污，形成一層塵埃的薄膜，使圖像的清晰程度和亮度降低;就在混紡衣服上常見而又不易拍掉的灰塵，也是靜電搗的鬼。靜電的第二大危害，是有可能因靜電火花點燃某些易燃物體而發(fā)生爆炸。漆黑的夜晚，我們脫尼龍、毛料衣服時，會發(fā)出火花和“叭叭”的響聲，這對人體基本無害。但在手術臺上，除電火花會引起麻醉劑的爆炸，傷害醫(yī)生和病人;在煤礦，則會引起瓦斯爆炸，會導致工人死傷，礦井報廢。總之，靜電危害起因于用電力和靜電火花，靜電危害中最嚴重的靜電放電引起可燃物的起火和爆炸。人們常說，防患于未然，防止產生靜電的措施一般都是降低流速和流量，改造起電強烈的工藝環(huán)節(jié)，采用起電較少的設備材料等。最簡單又最可靠的辦法是用導線把設備接地，這樣可以把電荷引人大地，避免靜電積累。細心的乘客大概會發(fā)現(xiàn);在飛機的兩側翼尖及飛機的尾部都裝有放電刷，飛機著陸時，為了防止乘客下飛時被電擊，飛機起落架上大都使用特制的接地輪胎或接地線;以泄放掉飛機在空中所產生的靜電荷。我們還經常看到油罐車的尾部拖一條鐵鏈，這就是車的接地線。適當增加工作環(huán)境的濕度，讓電荷隨時放出，也可以有效地消除靜電。潮濕的天氣里不容易做好靜電試驗，就是這個道理?？蒲腥藛T研究的抗靜電劑，則能很好地消除絕緣體內部的靜電。然而，任何事物都有兩面性。對于靜電這一隱蔽的搗蛋鬼。只要摸透了它的脾氣，揚長避短，也能讓它為人類服務。比如，靜電印花、靜電噴涂、靜電植絨、靜電除塵和港電分選技術等，已在工業(yè)生產和生活中得到廣泛應用。靜電也開始在淡化海水，噴灑農藥、人工降雨、低溫冷凍等許多方面大顯身手，甚至在字宙飛船上也安裝有靜電加料器等靜電裝置。五、工廠中的靜電印刷廠的車間里面，紙張和紙張的摩擦使其沾在一起;紙張和機器及油墨之間的摩擦，常常使其吸在鉛板或印刷機的圓筒上面，嚴重影響連續(xù)印刷。在印染廠里，棉紗、毛線、人造纖維上的靜電，會吸引空氣中的塵埃，從而使印染質量下降。有些工廠由于原料入料、物料攪拌、成品輸送或分裝等摩擦產生靜電，嚴重者造成火災。防止方法：1.增加工作地點和居室的空氣濕度，以減少靜電的產生。2.在機器設備上增加接地線，及時把靜電導入大地。天然氣和油田混合烴在管道輸送中通過離心泵增壓；在槽車頂部充裝等都可產生大量靜電。天然氣和油田混合烴均屬易燃易爆物品，靜電過多積累，就會引起事故。通常情況下，靜電是指在一定的容積中或表面上存在的正負電荷的代數(shù)和。它和動電荷（電流）的區(qū)別是靜電處于相對靜止狀態(tài)，可以長時間保持，除非因放電或泄漏而消失。靜電是一個相當古老的課題，人們對電的認識最初就來自物體的靜帶電。在我們生活中,用塑料梳子梳頭時或脫下合成纖維衣料的衣服時，經常聽到輕微的放電聲，這就是靜電現(xiàn)象。雷電是一種自然界的靜電現(xiàn)象。在石油化工企業(yè)生產中的靜電現(xiàn)象也很多，特別是儲存和輸送過程中經常遇到有害的靜電。要知道靜電是如何產生的，就必須要懂得接觸電位差和雙電荷層的定義。原子核對其周圍的電子有束縛力，而且不同物質束縛電子的能力是不同的。這個束縛能力用逸出功來衡量。兩種物質緊密接觸時，電子從逸出功小的一方向逸出功大的一方轉移，接觸面上出現(xiàn)電位差，這種電位差就叫做接觸電位差。在接觸電位差出現(xiàn)的同時，接觸面上逸出功小的一方失去電子出現(xiàn)正電荷層，逸出功大的一方獲得電子出現(xiàn)負電荷層，這就是雙電荷層。簡單的說，就是兩種物質緊密接觸時，其中一個物體失去電子帶正電，另一個獲得電子帶負電。當緊密接觸的兩種物質分離時即可產生靜電。根據(jù)電泳、電毛細和電滲現(xiàn)象的實驗證明，當天然氣、油田混合烴在固體表面上或固體管道內流動時，在固體表面上一個分子直徑大小的范圍內吸附著一層離子，這就是一個固定的電荷層，不隨液流移動。在固定電荷層中正電層較厚，可達上百個分子直徑或更多，可因液體流動而相對固體的荷電層滑移，稱之為自由電荷層。天然氣、油田混合烴流動使帶正電的自由電荷層相對帶負電的固定電荷層滑移，這就造成了電荷的聚集，產生高壓靜電。靜電電荷的多少不僅僅決定于靜電的產生，還決定于靜電的消散。生產中常見的甲烷、乙烯、丙烷、丁烯、丁烷、油田混合烴、穩(wěn)定輕烴、苯等都容易產生和聚集靜電。天然氣、油田混合烴由于各種機械運動、接觸、分離、沉降、噴射、飛濺等帶電現(xiàn)象按機械運動的形式分類如下。天然氣、油田混合烴流動摩擦帶電流體流動摩擦帶電是工業(yè)生產中常見的一種靜電帶電型式，尤其在石油企業(yè)中更常見。其實質也是接觸與分離的過程。由于天然氣、油田混合烴的運動，便在其中帶有靜電荷。油田混合烴、穩(wěn)定輕烴噴射帶電油田混合烴、穩(wěn)定輕烴從噴嘴高速噴出后成為霧狀液滴而帶電。當有壓力的油田混合烴、穩(wěn)定輕烴從噴嘴或管口噴出以后，在出口處呈束狀的液體與空氣的接觸中分裂成許許多多的小液滴，其中比較大的液滴很快地沉降，其他微小的液滴停滯在空氣中形成小液滴云，這個小液滴云是帶有大量電荷的電荷云。穩(wěn)定輕烴沖擊，飛濺帶電穩(wěn)定輕烴經過頂部注入儲罐、槽車中裝油，油柱下落后對罐壁或油面發(fā)生沖擊，引起飛沫，氣泡和霧滴帶電，穩(wěn)定輕烴從管道口噴射出后遇到了壁或者板，穩(wěn)定輕烴向上氣濺，飛散成許多微小的液滴，這些微小的液滴已帶有電荷并在其空間形成了電荷云。油田混合烴、穩(wěn)定輕烴沉降帶電在絕緣性液體，如非純凈的油田混合烴、穩(wěn)定輕烴中，含有固體顆粒雜質或水分，當這些小顆粒或由小水滴聚成的大水滴在油田混合烴、穩(wěn)定輕烴中發(fā)生沉降時將產生靜電。在天然氣、油田混合烴和穩(wěn)定輕烴生產過程中，主要是輸送、儲存、裝車以及在倒罐的環(huán)節(jié)中，由于油品物理性質的決定，在上述的生產過程中具備了液體靜電起電以及積聚條件，由于靜電火花或靜電電場力的作用，在生產過程中靜電會造成不同形式的危害。靜電主要造成爆炸和火災、電擊兩種形式的危害。(1)爆炸和火災爆炸和火災是靜電危害中最為嚴重的。靜電電量雖然不大，但因其電壓很高而容易發(fā)生火花放電。如果所在場所有天然氣、油田混合烴或穩(wěn)定輕烴與空氣形成爆炸性混合物，即可由靜電火花引起爆炸或火災。當帶靜電的人體接近接地體或接地體的人體接近帶靜電物體時，都可能發(fā)生火花放電，導致爆炸或火災。(2)電擊人在工作過程中，由于衣服等固體物質的接觸和分離，以及靜電感應等原因均可產生靜電。當人體與其他物體之間放電時，人即遭到電擊。因為這種電擊是通過放電造成的，所以電擊時人的感覺與放電量有關。當人體電容為900微微法時，靜電放電電擊程度隨人體電壓變化。由于靜電電量小，生產工藝過程中產生的靜電所引起的電擊不致直接使人致命。但人體可能因電擊引起墜落、摔倒等二次事故。電擊還可能引起工作人員精神緊張，妨礙正常工作。我們結合壓氣站采取了以下措施以消除靜電產生的危害，以保障壓氣站的安全穩(wěn)定運行。防止人體帶電。一個穿著化纖衣物和穿膠皮鞋的人在地面走動時，人體的靜電電壓高達5000?15000伏，人體的電容量一般為100?200微微法，放電時的能量超過了5毫焦耳，足可以引燃可燃氣體。所以壓氣站所有職工必須穿戴工作服和工鞋，杜絕穿化纖衣服、膠皮鞋，以減少在人體上產生的靜電。在充裝油田混合烴和穩(wěn)定輕烴時，流速嚴格控制在5米/秒以內；當氣候干燥濕度在40%以下時，在充裝現(xiàn)場必須灑上水；因油罐車在急剎車時會產生大量的靜電，因此在罐車進入站內必須嚴禁急剎車，以減少靜電的產生。為防止靜電火化的發(fā)生，要求在充裝油田混合烴和穩(wěn)定輕烴時將油管線與罐車用跨線連接，并連接到接地上以導除靜電；接地線在連接或摘除時會發(fā)生火花，在罐車裝完后必須關閉入口蓋后