余明義 榮明杰

摘 要：根據(jù)化學(xué)原料藥車間桶裝危險(xiǎn)品加料的特性，分析了加料過程中的危險(xiǎn)性，并從工藝需求、安全、環(huán)保、職業(yè)衛(wèi)生等方面闡述了設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，同時(shí)總結(jié)了3種典型的加料方式。

關(guān)鍵詞：原料藥;桶裝液體;加料方式;工藝設(shè)計(jì)

中圖分類號：TQ460.6? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）07-0083-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.07.023

0? ? 引言

化學(xué)原料藥車間生產(chǎn)過程中所使用的液體物料種類繁多，大部分具有易燃易爆、腐蝕性、有毒等危險(xiǎn)特性。對于使用頻繁、使用量大的液體物料通常儲存在裝置罐區(qū)，并通過管道密閉輸送至車間使用崗位;對于部分使用量小的危險(xiǎn)品，常常采用桶裝儲存在危險(xiǎn)品庫，并將料桶轉(zhuǎn)運(yùn)至車間再抽料至使用點(diǎn)，料桶在加料過程中存在人工開蓋、管道連接、液體輸送等環(huán)節(jié)，此過程容易引起物料暴露、空氣吸入、靜電釋放，從而導(dǎo)致車間環(huán)境污染、安全破壞、操作人員健康損害等，因此料桶儲存量雖小，但整個(gè)加料過程中的安全設(shè)計(jì)不容忽視。根據(jù)桶裝液體加料過程的特點(diǎn)和危險(xiǎn)性，本文針對危險(xiǎn)品桶裝物料加料設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了闡述。

1? ? 桶裝液體加料設(shè)計(jì)要點(diǎn)

根據(jù)液體物料特性和加料過程的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮降低物料暴露、火災(zāi)、爆炸、有毒、腐蝕等安全風(fēng)險(xiǎn)，主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。

1.1? ? 安全、環(huán)保、職業(yè)衛(wèi)生設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）料桶材質(zhì)的選擇：對于腐蝕性液體，所選料桶材質(zhì)應(yīng)能滿足耐酸堿腐蝕，防止泄漏的要求，一般選用塑料桶;對于易燃或可燃性液體物料，所選料桶材質(zhì)應(yīng)能迅速導(dǎo)除物料輸送中所產(chǎn)生的靜電，避免靜電累積，發(fā)生靜電釋放，因此應(yīng)盡量選擇導(dǎo)電性良好的金屬桶或?qū)ъo電塑料桶。

（2）靜電消除措施：料桶應(yīng)考慮靜電接地設(shè)計(jì)，工藝專業(yè)給電氣專業(yè)提條件，將導(dǎo)靜電的扁鐵引至抽料桶附近。抽料前，將靜電夾一端夾在可導(dǎo)電的料桶上，另一端夾在導(dǎo)靜電的扁鐵上，并做好管道跨接措施，防止靜電累積，產(chǎn)生靜電火花。

（3）氮?dú)舛栊曰Ｗo(hù)：根據(jù)美國NFPA 77—2007標(biāo)準(zhǔn)的定義，如果液體物質(zhì)的電導(dǎo)率大于104 pS/m，屬于導(dǎo)電性的液體;如果電導(dǎo)率小于104 pS/m而大于50 pS/m，屬于半導(dǎo)電性的液體;當(dāng)電導(dǎo)率小于50 pS/m時(shí)，就屬于非導(dǎo)電性的液體[1]。對于易燃或可燃液體物料，抽料時(shí)料桶應(yīng)采用低壓氮?dú)獗Ｗo(hù)措施，避免空氣進(jìn)入，特別是對于電導(dǎo)率小于104 pS/m的低閃點(diǎn)易燃液體，不能有效導(dǎo)出液體里的靜電荷，必須在氮封條件下使用，如甲苯、正己烷等。

（4）控制流速：由于物料在管道中流動(dòng)所產(chǎn)生的靜電量與危險(xiǎn)化學(xué)品流速的二次方成正比，所以在操作中控制物料流速可有效減少靜電的產(chǎn)生。設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)介質(zhì)特性、流量、安全流速，計(jì)算選擇合適的管徑。一般易燃易爆工藝介質(zhì)的流速應(yīng)控制在1 m/s以內(nèi)[2]。

（5）設(shè)計(jì)合適的抽料方式：常見輸送方式有正壓和負(fù)壓輸送。正壓輸送一般采用隔膜泵、磁力泵或氮?dú)鈮毫系确绞?負(fù)壓輸送一般采用真空抽料，在崗位設(shè)備上采用真空將液體物料抽吸進(jìn)設(shè)備。兩種方式對比如下：

1）料桶—輸送泵（或氮?dú)猓褂脥徫唬毫贤安捎玫蛪旱獨(dú)獗Ｗo(hù)，通過輸送泵抽物料至使用崗位。常見的輸送泵為氣動(dòng)隔膜泵，以氣源為動(dòng)力，具有抽吸干凈、避免做防爆電器、避免超壓、管道設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)，此方法可長距離輸送;也可采用氮?dú)鈮毫?，需要考慮料桶耐壓。氣動(dòng)隔膜泵加料適用范圍廣，但少數(shù)特殊物料不宜采用此方法輸送，如：（a）高危害性物料，如強(qiáng)腐蝕性、高毒性物料，少量泄漏會導(dǎo)致嚴(yán)重后果，泵輸送泄漏風(fēng)險(xiǎn)高，軟管對接處若未對接完好，液體存在泄漏甚至噴射出來的風(fēng)險(xiǎn)，如氯磺酰異氰酸酯、溴丙烯等;（b）受熱或撞擊易爆炸物料，如高濃度過氧化氫、疊氮化合物等，不宜采用泵輸送。對于以上兩種物料，應(yīng)采用真空抽料方式。

2）真空抽料：該方法也是一種較為安全可靠的輸送方式，需要在崗位設(shè)備上接入真空系統(tǒng)，負(fù)壓吸入料桶中的物料。此方法能避免正壓輸送帶來的泄漏噴射風(fēng)險(xiǎn)，但同時(shí)也存在以下缺點(diǎn)：（a）對于低沸點(diǎn)、易揮發(fā)物料，如二氯甲烷、鹽酸等，真空抽料會造成物料損失，同時(shí)提高尾氣濃度，增大尾氣處理負(fù)荷;（b）布局限制，由于受真空度的限制，桶料與使用點(diǎn)之間的位差不宜過大，特別是對于比重較大的液體物料;（c）對于可燃液體，在加料前，設(shè)備均已采用氮?dú)庵脫Q惰性化，真空抽料存在軟管對接處泄漏空氣進(jìn)入，造成氮?dú)庵脫Q失效的風(fēng)險(xiǎn)。部分地區(qū)已明確規(guī)定不得采用真空抽料的情況，如臨海市規(guī)定[3]：“可燃、易燃液體的輸送不得采用壓縮空氣或真空的方式抽壓，應(yīng)采用便攜式泵或固定泵輸送?！?/p>

正壓輸送通用性強(qiáng)，但存在泄漏噴射風(fēng)險(xiǎn)，負(fù)壓輸送能避免液體泄漏，但對于可燃液體存在空氣吸入風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)保安全問題。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體物料、風(fēng)險(xiǎn)識別等，選擇合適的輸送方式。

（6）職業(yè)衛(wèi)生：料桶在開蓋、管道對接過程中存在物料暴露的風(fēng)險(xiǎn)，可能會對車間環(huán)境造成污染，對人員健康產(chǎn)生危害，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能將料桶集中隔離、密閉輸送，將揮發(fā)出的物料量降至最低。對于劇毒、高活性的液體物料，應(yīng)避免人員直接接觸，根據(jù)活性物料的OEB等級采用相應(yīng)的隔離器，同時(shí)做好人員防護(hù)措施;具有化學(xué)灼燒危險(xiǎn)的物料，還應(yīng)設(shè)計(jì)洗眼器、淋洗器等安全防護(hù)措施，洗眼器、淋洗器的服務(wù)半徑應(yīng)不大于15 m[4]。

1.2? ? 工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.2.1? ? 計(jì)量方式

料桶采用地秤或電子秤稱重，通過減差法或流量計(jì)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)量，但稱量法更準(zhǔn)確可靠，且稱重設(shè)備不與物料直接接觸，無腐蝕問題。無論是稱重還是流量計(jì)量均可人工手動(dòng)控制，也可與自控閥聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制加料。

1.2.2? ? 管道殘留

采用泵輸送，停泵后，管道內(nèi)仍然殘留著液體物料，會引起計(jì)量偏差，理想情況下可將料桶運(yùn)至使用崗位附近抽料，從而有效縮短輸送管路距離，減少殘留。但原料藥車間使用點(diǎn)多，一般采用集中輸送方式，有些使用點(diǎn)輸送距離太遠(yuǎn)，可采用氮?dú)獯祾?、真空抽吸等方式來解決管道內(nèi)液體殘留問題。

1.2.3? ? 自動(dòng)控制

將計(jì)量系統(tǒng)與進(jìn)料自控閥、輸送泵、氮?dú)獯祾唛y等進(jìn)行聯(lián)鎖控制，在操作人員開蓋、管道對接完畢后，一鍵啟動(dòng)輸送泵，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量、停泵、吹掃工序等自動(dòng)化控制加料工藝。

2? ? 典型加料方式

2.1? ? 崗位加料

此方法為傳統(tǒng)加料方式，首先料桶運(yùn)至使用崗位旁，打開排氣罩形成局部負(fù)壓，再開蓋、管道對接，并做好靜電接地、管道跨接等安全措施，抽料過程（圖1、圖2）料桶中通入低壓氮?dú)庋a(bǔ)氣，操作人員根據(jù)電子秤的重量，調(diào)節(jié)手動(dòng)閥的開度，直至關(guān)閉閥門，抽料完畢后，氮?dú)獯祾吣┒斯艿?。該方法的?yōu)點(diǎn)是料桶離使用點(diǎn)近、管道殘留少;但敞開操作有害氣體會逸出，對車間環(huán)境造成破壞，而且多層廠房的原料藥車間料桶轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)雜，靜電接地點(diǎn)較多。

2.2? ? 集中加料

（1）設(shè)置桶裝液體加料間：對于多層廠房，加料間一般設(shè)置在廠房一層（圖3），可避免桶裝危險(xiǎn)品上樓，縮短料桶的運(yùn)輸路線。此房間需增加換氣次數(shù)，一般不小于6次/h[5]，同時(shí)設(shè)置排氣罩，解決有害氣體散發(fā)問題;但輸送泵后管道路線長、殘留多，影響計(jì)量準(zhǔn)確性。

（2）加料BOOTH：目前比較普遍的一種加料方式（圖4），采用輕質(zhì)板隔間，人員進(jìn)入側(cè)使用軟簾隔斷，頂部設(shè)置排風(fēng)口和風(fēng)機(jī)，BOOTH內(nèi)設(shè)置氧含量檢測儀監(jiān)測氧濃度，防止氮?dú)庑孤┰斐扇藛T窒息;并設(shè)置可燃?xì)怏w探測儀，監(jiān)測可燃?xì)怏w濃度，防止形成爆炸性混合氣體。使用時(shí)操作人員先在BOOTH外打開排風(fēng)機(jī)，再進(jìn)入房間，從而在斷面風(fēng)速下，保護(hù)人員操作時(shí)不暴露在危險(xiǎn)環(huán)境中。管道采用軟管對接料桶、采用硬管接至反應(yīng)釜或高位槽，加料時(shí)采用地秤或電子秤聯(lián)鎖反應(yīng)釜進(jìn)料切斷閥，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確自動(dòng)計(jì)量，加料結(jié)束后，管道末端采用氮?dú)獯祾呋蛘婵粘槲?，將管道中殘留液體排盡。BOOTH設(shè)置靈活，根據(jù)車間大小可設(shè)置一組或多組，隔間內(nèi)也可設(shè)置轉(zhuǎn)接站，供多功能車間使用。

3? ? 結(jié)語

本文從安全、職業(yè)健康、工藝設(shè)計(jì)要求等方面分析了化學(xué)原料藥車間料桶加料設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)物料性質(zhì)、工藝需求、風(fēng)險(xiǎn)識別等因素，選擇合適的加料方式，盡量采取密閉化、集中化、自動(dòng)控制加料的方式，以減少環(huán)境污染、人員健康損害，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，介紹的3種加料方式，可以為工程設(shè)計(jì)提供參考。

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[2] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊[M].4版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[3] 臨海市危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)設(shè)備及自動(dòng)化提升實(shí)施方案：臨政辦發(fā)〔2018〕156號[A].

[4] 化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)范：HG 20571—2014[S].

[5] 化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范：HG/T 20698—2009[S].

收稿日期：2022-01-12

作者簡介：余明義（1986—），男，湖北荊門人，碩士，工藝工程師，研究方向：原料藥工藝設(shè)計(jì)。