程義平王煥平羅勇余露

（1. 中國醫(yī)藥集團聯(lián)合工程有限公司，湖北武漢 430077；2. 浙江仙琚制藥股份有限公司，浙江臺州 317300）

氫氧發(fā)生器在安瓿水針生產(chǎn)的安全性探討

程義平1王煥平2羅勇1余露1

（1. 中國醫(yī)藥集團聯(lián)合工程有限公司，湖北武漢 430077；2. 浙江仙琚制藥股份有限公司，浙江臺州 317300）

針對氫氧發(fā)生器在安瓿水針生產(chǎn)中的安全問題，從合理布局、必要的安全措施和安全的輸送管道三個方面探討如何在工程設計中提高生產(chǎn)中的安全性，為水針生產(chǎn)企業(yè)提供了參考。

氫氧發(fā)生器；安全性；水針生產(chǎn)；套管

電解水技術在醫(yī)藥生產(chǎn)中典型的應用就是利用氫氧發(fā)生器產(chǎn)生的氫氣和氧氣為安瓿瓶的拉絲封口提供清潔高效的燃料。隨著氫氧發(fā)生器被廣泛地應用于安瓿瓶拉絲封口的生產(chǎn)中，氫氧發(fā)生器設備及氫氧氣輸送管路系統(tǒng)在生產(chǎn)中的安全性也引起了人們的高度重視。

1 氫氧發(fā)生器工作原理及爆炸危險性

1.1 氫氧發(fā)生器工作原理

氫氧發(fā)生器是利用水在堿性催化劑（如氫氧化鈉或氫氧化鉀）作用下，在電解槽兩端通直流電，使水發(fā)生電化學反應生成氫氣和氧氣，夾帶堿液的氫氣和氧氣冷卻后進入儲液罐進行氣水分離，分離后的堿液回電解槽繼續(xù)使用，分離出的氫氧混合氣先冷卻，再經(jīng)洗氣罐清洗，得到的純凈氫氧混合氣經(jīng)過安全閥與阻火器到達使用點，經(jīng)點火形成氫氧火焰，1 mol氫氣在氧氣中充分燃燒可釋放出285.8 kJ的高熱量，燃燒后生產(chǎn)水蒸氣排掉。原理見圖1所示。

圖1 氫氧發(fā)生器原理Fig.1 Diagram of hydrogen and oxygen generator

1.2 氫氧發(fā)生器的爆炸危險性

電解槽是氫氧發(fā)生器的重要組成部分，電解槽內(nèi)電解液泄漏可能導致電極碰撞而產(chǎn)生火花，電解槽內(nèi)污物沉積可能導致內(nèi)部電極短路而產(chǎn)生火花，從而引爆槽內(nèi)氫氧混合氣。電解槽內(nèi)的高濃度堿液對儀表及閥門有腐蝕性，可能導致氫氧氣的泄漏。當氫氧混合氣在使用點的燃燒速度大于混合氣的流出速度時，會導致火焰回燒，回火進入氣體軟管，可導致軟管燒損或爆裂。氫氧氣發(fā)生器的輸出管路上會配兩級濕式阻火器（也稱水封），水封能阻止回火，但氫氧混合氣被點燃后，不是慢速的回火而是瞬間的爆炸，爆炸產(chǎn)生的壓力會破壞水封從而改變電解槽內(nèi)的壓力，造成槽內(nèi)的氫氧氣混合，增加發(fā)生爆炸的危險性。

2 降低爆炸危險性的措施

2.1 合理布局氫氧發(fā)生間

2.1.1 氫氧發(fā)生間防爆隔離

放置氫氧發(fā)生器的房間是否按防爆來設計，是個頗有爭議的問題。目前在建和已建成的絕大多數(shù)水針生產(chǎn)車間內(nèi)放置氫氧發(fā)生器的房間均未嚴格按照防爆區(qū)來設計，原因是認為氫氧發(fā)生器產(chǎn)氫氣量極少，且即產(chǎn)即用，沒有儲存的過程，爆炸危險性較小。下面我們分析一下放置氫氧發(fā)生器的房間爆炸危險性：目前水針生產(chǎn)過程使用的氫氧發(fā)生器氫氣產(chǎn)量在0～7 000 L/h，而氫氣的爆炸極限為4.0 ％～75.6 ％時，氫氧發(fā)生器外型尺寸：長1.05m，寬0.63m，高0.92m，假設放置氫氧發(fā)生器的房間長2.5m，寬2.5m，高2.8m，則房間容積為17.5m3，只需要0.7m3的氫氣，即可能發(fā)生爆炸。氫氣在空氣中的最小點火能量為0.019 mJ，相當于一枚圖釘從1m高處自由落下的能云。一旦輸送氫氧氣的管路或閥門因老化或者腐蝕發(fā)生泄漏，便可能發(fā)生爆炸。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》（GB 50016—2014）條文說明表1生產(chǎn)的火災危險性分類舉例，電解水或電解食鹽廠房被歸入甲類生產(chǎn)的火災危險類中。氫氧發(fā)生器的工作原理就是電解水，所以筆者認為應該將氫氧發(fā)生器的生產(chǎn)區(qū)定性為甲類火災危險區(qū)，氫氧發(fā)生間與其他丙、戊類生產(chǎn)區(qū)應采用防爆隔離。

2.1.2 氫氧發(fā)生間位置布局

水電解制氫裝置的氫氣、氧氣排出口與總管之間，須設置直通室外的放空管，開機前需要用氮氣將管道內(nèi)的氫氧混合氣置換并排至室外，所以放置氫氧發(fā)生器的房間應該設置在廠房靠外墻或屋頂?shù)奈恢?，便于氫、氧氣排空管可以不穿越其它無關房間順利排至室外。放置氫氧發(fā)生器的房間離氫氧氣使用點越近越好，以不超過60m為宜，以減短輸送氫氧氣管道的長度，減少輸送過程中氫氧氣泄露的風險。

2.1.3 氫氧發(fā)生間內(nèi)的安全措施

（1）房間應有氫氣濃度探測及報警裝置。

（2）為氫氧發(fā)生器配備獨立的空氣過流開關，容量大于25kW。設備接地線接地電阻小于4 Ω，接地線截面積大于10mm2，房間內(nèi)燈具安裝在較低處，房間內(nèi)應設置應急照明。此房間內(nèi)敷設導線或電纜用的保護鋼管在其引向電器設備接頭部要做好隔離密封。

（3）氫氧發(fā)生器房間配備二氧化碳、干粉等滅火器材。

（4）房間內(nèi)應設與氫氣濃度探測及探測與報警裝置連鎖的事故排風裝置。

2.2 氫氧氣體輸送管道的安全設計

根據(jù)《氫氧站設計規(guī)范》相關規(guī)定，氫氣管道嚴禁穿過生活間、辦公室、并不得穿過不使用氫氣的房間。當氫氧混合氣管道需要穿過技術夾層、走廊上空等區(qū)域時，為避免氫氧混合氣泄漏到環(huán)境中，需要采用套管來輸送氫氧混合氣的管道。普通套管，僅能防止氫氧氣泄漏到環(huán)境中，缺乏有效的監(jiān)測和處理泄漏的機制。本文提供一種更安全的做法，在套管內(nèi)設置氫氣探測器，在套管兩端設置電動閥，將套管一端的電動閥與事故排風機連接，并且將氫氣探測器與事故風機連鎖。無氫氧氣泄露時，電動閥關閉，當氫氧氣泄漏時，氣體探測器發(fā)出信號，與之連鎖的電動閥和事故排風機開啟，降低套管內(nèi)泄漏氫氧氣的濃度，避免安全事故，通過排風將氫氧氣濃度降低到安全范圍后，維修人員進行檢修，及時排除危險。套管詳細做法見圖2。

圖2 套管做法示意Fig.2 Schematic diagram of casing

3 結(jié)束語

安全生產(chǎn)是保障社會各行各業(yè)穩(wěn)定繁榮的大前提，是企業(yè)發(fā)展的根本。氫氧發(fā)生器的使用，既為水針拉絲灌封提供了高效和清潔的能源，也在使用過程中埋下了安全隱患。本文從合理的房間布置、必要的安全措施和安全的輸送管道三個方面來提高水針的拉絲灌封生產(chǎn)的安全性，為水針生產(chǎn)企業(yè)提供參考。

[1]胡雪林.氫氧火焰在連鑄坯切割中的安全應用[J] .科技創(chuàng)新導報，2012（28）：77.

[2]雷春元.氫氧發(fā)生器電解槽氣壓控制系統(tǒng)研究[D]. 長沙：中南大學，2014.

[3]水電解氫氧發(fā)生器技術要求[S].

[4]水電解制氫設系統(tǒng)技術要求[S].

工程碩士實踐教學用書《石油化工裝置設備設計》出版

受全國工程碩士教指委、上海市教委和華東理工大學委托，中石化上海工程有限公司負責編寫的工程碩士實踐教學用書《石油化工裝置設備設計》于2017年6月由華東理工大學正式出版。

中石化上海工程有限公司董事長、總經(jīng)理吳德榮任主編，多名設計大師和國家注冊資深設計專家參與，歷時1年精心編纂，融入了多年工程建設的智慧和經(jīng)驗，吸收了工程技術人員的最新創(chuàng)新成果，依據(jù)既注重基本理論，又著力實踐應用原則，使教材基于理論，源于實踐，學以致用，力求將專家、學者、行家里手在長期工程實踐活動中積累的心得體會和經(jīng)驗介紹給廣大青年學子，藉此希望能對工程碩士培養(yǎng)教育和工程實踐企業(yè)基地建設工作有所啟發(fā)、借鑒和指導。

全書共5章，主要介紹石油化工裝置中的靜設備設計、機泵設計、工業(yè)爐設計、固體物料處理系統(tǒng)等內(nèi)容。該書資料詳實，內(nèi)容豐富，具有應用性強、章節(jié)分明、解釋準確等特點，既可作為相關領域工程碩士實踐教學用書，亦可供從事化工裝置工藝設計的工程技術人員作參考。

迄今，中石化上海工程有限公司已編纂出版《石油化工裝置配管工程設計》、《化工裝置工藝設計（上、下）》、《油氣儲運工程設計》、《石油化工裝置設備設計》4種工程碩士實踐教學用書。

（魏永忠）

Discussion of Safety in Use of Hydrogen-oxygen Generator in Production of Ampere Liquid Injection Agent

Cheng Yiping1, Wang Huanping2, Luo Yong1, Yu Lu1
（1. SINO PHARMENGIN Corporation, Wuhan 215600; 2. Zhejiang Xianju Pharmaceutical Co., Ltd, Taizhou 317300）

With respect to the issue of safety in the production of ampere liquid injection agent, it was discussed from the aspects of layout, safety measures and transportation pipeline, which may be referenced by the enterprises for the production of liquid injection agent.

hydrogen and oxygen generator; security; production of liquid injection agent; casing

R 944.1+2

：A

：2095-817X（2017）04-0051-003

2016-07-10

程義平（1982—），女，工程師，從事醫(yī)藥工程項目的設計、咨詢、項目管理工作。