氫氧發(fā)生器在安瓿水針生產(chǎn)的安全性探討

程義平王煥平羅勇余露

（1. 中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)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(tái)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(guó)醫(yī)藥集團(tuán)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(tái)州 317300）

針對(duì)氫氧發(fā)生器在安瓿水針生產(chǎn)中的安全問(wèn)題，從合理布局、必要的安全措施和安全的輸送管道三個(gè)方面探討如何在工程設(shè)計(jì)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(shù)在醫(yī)藥生產(chǎn)中典型的應(yīng)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(yīng)用于安瓿瓶拉絲封口的生產(chǎn)中，氫氧發(fā)生器設(shè)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(xiǎn)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(xué)反應(yīng)生成氫氣和氧氣，夾帶堿液的氫氣和氧氣冷卻后進(jìn)入儲(chǔ)液罐進(jìn)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(guò)安全閥與阻火器到達(dá)使用點(diǎn)，經(jīng)點(diǎn)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(jiàn)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(xiǎn)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(dǎo)致電極碰撞而產(chǎn)生火花，電解槽內(nèi)污物沉積可能導(dǎo)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(duì)儀表及閥門(mén)有腐蝕性，可能導(dǎo)致氫氧氣的泄漏。當(dāng)氫氧混合氣在使用點(diǎn)的燃燒速度大于混合氣的流出速度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致火焰回?zé)?，回火進(jìn)入氣體軟管，可導(dǎo)致軟管燒損或爆裂。氫氧氣發(fā)生器的輸出管路上會(huì)配兩級(jí)濕式阻火器（也稱水封），水封能阻止回火，但氫氧混合氣被點(diǎn)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(huì)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(xiǎn)性。

2 降低爆炸危險(xiǎn)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(lái)設(shè)計(jì)，是個(gè)頗有爭(zhēng)議的問(wèn)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(yán)格按照防爆區(qū)來(lái)設(shè)計(jì)，原因是認(rèn)為氫氧發(fā)生器產(chǎn)氫氣量極少，且即產(chǎn)即用，沒(méi)有儲(chǔ)存的過(guò)程，爆炸危險(xiǎn)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(xiǎn)性：目前水針生產(chǎn)過(guò)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(shí)，氫氧發(fā)生器外型尺寸：長(zhǎng)1.05m，寬0.63m，高0.92m，假設(shè)放置氫氧發(fā)生器的房間長(zhǎng)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(diǎn)火能量為0.019 mJ，相當(dāng)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(mén)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(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016—2014）條文說(shuō)明表1生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)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(zāi)危險(xiǎn)類中。氫氧發(fā)生器的工作原理就是電解水，所以筆者認(rèn)為應(yīng)該將氫氧發(fā)生器的生產(chǎn)區(qū)定性為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)，氫氧發(fā)生間與其他丙、戊類生產(chǎn)區(qū)應(yīng)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(shè)置直通室外的放空管，開(kāi)機(jī)前需要用氮?dú)鈱⒐艿纼?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(yīng)該設(shè)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(wú)關(guān)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(diǎn)越近越好，以不超過(guò)60m為宜，以減短輸送氫氧氣管道的長(zhǎng)度，減少輸送過(guò)程中氫氧氣泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.3 氫氧發(fā)生間內(nèi)的安全措施

（1）房間應(yīng)有氫氣濃度探測(cè)及報(bào)警裝置。

（2）為氫氧發(fā)生器配備獨(dú)立的空氣過(guò)流開(kāi)關(guān)，容量大于25kW。設(shè)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(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明。此房間內(nèi)敷設(shè)導(dǎo)線或電纜用的保護(hù)鋼管在其引向電器設(shè)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(yīng)設(shè)與氫氣濃度探測(cè)及探測(cè)與報(bào)警裝置連鎖的事故排風(fēng)裝置。

2.2 氫氧氣體輸送管道的安全設(shè)計(jì)

根據(jù)《氫氧站設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，氫氣管道嚴(yán)禁穿過(guò)生活間、辦公室、并不得穿過(guò)不使用氫氣的房間。當(dāng)氫氧混合氣管道需要穿過(guò)技術(shù)夾層、走廊上空等區(qū)域時(shí)，為避免氫氧混合氣泄漏到環(huán)境中，需要采用套管來(lái)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(cè)和處理泄漏的機(jī)制。本文提供一種更安全的做法，在套管內(nèi)設(shè)置氫氣探測(cè)器，在套管兩端設(shè)置電動(dòng)閥，將套管一端的電動(dòng)閥與事故排風(fēng)機(jī)連接，并且將氫氣探測(cè)器與事故風(fēng)機(jī)連鎖。無(wú)氫氧氣泄露時(shí)，電動(dòng)閥關(guān)閉，當(dāng)氫氧氣泄漏時(shí)，氣體探測(cè)器發(fā)出信號(hào)，與之連鎖的電動(dòng)閥和事故排風(fēng)機(jī)開(kāi)啟，降低套管內(nèi)泄漏氫氧氣的濃度，避免安全事故，通過(guò)排風(fēng)將氫氧氣濃度降低到安全范圍后，維修人員進(jìn)行檢修，及時(shí)排除危險(xiǎn)。套管詳細(xì)做法見(jiàn)圖2。

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

3 結(jié)束語(yǔ)

安全生產(chǎn)是保障社會(huì)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(guò)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(gè)方面來(lái)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(yīng)用[J] .科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，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(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2014.

[3]水電解氫氧發(fā)生器技術(shù)要求[S].

[4]水電解制氫設(shè)系統(tǒng)技術(shù)要求[S].

工程碩士實(shí)踐教學(xué)用書(shū)《石油化工裝置設(shè)備設(shè)計(jì)》出版

受全國(guó)工程碩士教指委、上海市教委和華東理工大學(xué)委托，中石化上海工程有限公司負(fù)責(zé)編寫(xiě)的工程碩士實(shí)踐教學(xué)用書(shū)《石油化工裝置設(shè)備設(shè)計(jì)》于2017年6月由華東理工大學(xué)正式出版。

中石化上海工程有限公司董事長(zhǎng)、總經(jīng)理吳德榮任主編，多名設(shè)計(jì)大師和國(guó)家注冊(cè)資深設(shè)計(jì)專家參與，歷時(shí)1年精心編纂，融入了多年工程建設(shè)的智慧和經(jīng)驗(yàn)，吸收了工程技術(shù)人員的最新創(chuàng)新成果，依據(jù)既注重基本理論，又著力實(shí)踐應(yīng)用原則，使教材基于理論，源于實(shí)踐，學(xué)以致用，力求將專家、學(xué)者、行家里手在長(zhǎng)期工程實(shí)踐活動(dòng)中積累的心得體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)介紹給廣大青年學(xué)子，藉此希望能對(duì)工程碩士培養(yǎng)教育和工程實(shí)踐企業(yè)基地建設(shè)工作有所啟發(fā)、借鑒和指導(dǎo)。

全書(shū)共5章，主要介紹石油化工裝置中的靜設(shè)備設(shè)計(jì)、機(jī)泵設(shè)計(jì)、工業(yè)爐設(shè)計(jì)、固體物料處理系統(tǒng)等內(nèi)容。該書(shū)資料詳實(shí)，內(nèi)容豐富，具有應(yīng)用性強(qiáng)、章節(jié)分明、解釋準(zhǔn)確等特點(diǎn)，既可作為相關(guān)領(lǐng)域工程碩士實(shí)踐教學(xué)用書(shū)，亦可供從事化工裝置工藝設(shè)計(jì)的工程技術(shù)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(shè)計(jì)》、《化工裝置工藝設(shè)計(jì)（上、下）》、《油氣儲(chǔ)運(yùn)工程設(shè)計(jì)》、《石油化工裝置設(shè)備設(shè)計(jì)》4種工程碩士實(shí)踐教學(xué)用書(shū)。

（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(xiàng)目的設(shè)計(jì)、咨詢、項(xiàng)目管理工作。