化學原料藥車間桶裝液體加料設計要點分析

余明義 榮明杰

摘 要：根據(jù)化學原料藥車間桶裝危險品加料的特性，分析了加料過程中的危險性，并從工藝需求、安全、環(huán)保、職業(yè)衛(wèi)生等方面闡述了設計中的要點，同時總結了3種典型的加料方式。

關鍵詞：原料藥;桶裝液體;加料方式;工藝設計

中圖分類號：TQ460.6? 文獻標志碼：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品，常常采用桶裝儲存在危險品庫，并將料桶轉(zhuǎn)運至車間再抽料至使用點，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，但整個加料過程中的安全設計不容忽視。根據(jù)桶裝液體加料過程的特點和危險性，本文針對危險品桶裝物料加料設計要點進行了闡述。

1? ? 桶裝液體加料設計要點

根據(jù)液體物料特性和加料過程的特點，設計時應考慮降低物料暴露、火災、爆炸、有毒、腐蝕等安全風險，主要設計要點如下。

1.1? ? 安全、環(huán)保、職業(yè)衛(wèi)生設計要點

（1）料桶材質(zhì)的選擇：對于腐蝕性液體，所選料桶材質(zhì)應能滿足耐酸堿腐蝕，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)應能迅速導除物料輸送中所產(chǎn)生的靜電，避免靜電累積，發(fā)生靜電釋放，因此應盡量選擇導電性良好的金屬桶或?qū)ъo電塑料桶。

（2）靜電消除措施：料桶應考慮靜電接地設計，工藝專業(yè)給電氣專業(yè)提條件，將導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電的料桶上，另一端夾在導靜電的扁鐵上，并做好管道跨接措施，防止靜電累積，產(chǎn)生靜電火花。

（3）氮氣惰性化保護：根據(jù)美國NFPA 77—2007標準的定義，如果液體物質(zhì)的電導率大于104 pS/m，屬于導電性的液體;如果電導率小于104 pS/m而大于50 pS/m，屬于半導電性的液體;當電導率小于50 pS/m時，就屬于非導電性的液體[1]。對于易燃或可燃液體物料，抽料時料桶應采用低壓氮氣保護措施，避免空氣進入，特別是對于電導率小于104 pS/m的低閃點易燃液體，不能有效導出液體里的靜電荷，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所產(chǎn)生的靜電量與危險化學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。設計應根據(jù)介質(zhì)特性、流量、安全流速，計算選擇合適的管徑。一般易燃易爆工藝介質(zhì)的流速應控制在1 m/s以內(nèi)[2]。

（5）設計合適的抽料方式：常見輸送方式有正壓和負壓輸送。正壓輸送一般采用隔膜泵、磁力泵或氮氣壓料等方式;負壓輸送一般采用真空抽料，在崗位設備上采用真空將液體物料抽吸進設備。兩種方式對比如下：

1）料桶—輸送泵（或氮氣）—使用崗位：料桶采用低壓氮氣保護，通過輸送泵抽物料至使用崗位。常見的輸送泵為氣動隔膜泵，以氣源為動力，具有抽吸干凈、避免做防爆電器、避免超壓、管道設計簡單等優(yōu)點，此方法可長距離輸送;也可采用氮氣壓料，需要考慮料桶耐壓。氣動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，如強腐蝕性、高毒性物料，少量泄漏會導致嚴重后果，泵輸送泄漏風險高，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險，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，需要在崗位設備上接入真空系統(tǒng)，負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險，但同時也存在以下缺點：（a）對于低沸點、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，同時提高尾氣濃度，增大尾氣處理負荷;（b）布局限制，由于受真空度的限制，桶料與使用點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，設備均已采用氮氣置換惰性化，真空抽料存在軟管對接處泄漏空氣進入，造成氮氣置換失效的風險。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，應采用便攜式泵或固定泵輸送?！?/p>

正壓輸送通用性強，但存在泄漏噴射風險，負壓輸送能避免液體泄漏，但對于可燃液體存在空氣吸入風險和環(huán)保安全問題。設計時，應根據(jù)具體物料、風險識別等，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險，可能會對車間環(huán)境造成污染，對人員健康產(chǎn)生危害，設計時應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，應避免人員直接接觸，根據(jù)活性物料的OEB等級采用相應的隔離器，同時做好人員防護措施;具有化學灼燒危險的物料，還應設計洗眼器、淋洗器等安全防護措施，洗眼器、淋洗器的服務半徑應不大于15 m[4]。

1.2? ? 工藝設計要點

1.2.1? ? 計量方式

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

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，會引起計量偏差，理想情況下可將料桶運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多，一般采用集中輸送方式，有些使用點輸送距離太遠，可采用氮氣吹掃、真空抽吸等方式來解決管道內(nèi)液體殘留問題。

1.2.3? ? 自動控制

將計量系統(tǒng)與進料自控閥、輸送泵、氮氣吹掃閥等進行聯(lián)鎖控制，在操作人員開蓋、管道對接完畢后，一鍵啟動輸送泵，實現(xiàn)自動計量、停泵、吹掃工序等自動化控制加料工藝。

2? ? 典型加料方式

2.1? ? 崗位加料

此方法為傳統(tǒng)加料方式，首先料桶運至使用崗位旁，打開排氣罩形成局部負壓，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）料桶中通入低壓氮氣補氣，操作人員根據(jù)電子秤的重量，調(diào)節(jié)手動閥的開度，直至關閉閥門，抽料完畢后，氮氣吹掃末端管道。該方法的優(yōu)點是料桶離使用點近、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)運復雜，靜電接地點較多。

2.2? ? 集中加料

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

（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，人員進入側(cè)使用軟簾隔斷，頂部設置排風口和風機，BOOTH內(nèi)設置氧含量檢測儀監(jiān)測氧濃度，防止氮氣泄漏造成人員窒息;并設置可燃氣體探測儀，監(jiān)測可燃氣體濃度，防止形成爆炸性混合氣體。使用時操作人員先在BOOTH外打開排風機，再進入房間，從而在斷面風速下，保護人員操作時不暴露在危險環(huán)境中。管道采用軟管對接料桶、采用硬管接至反應釜或高位槽，加料時采用地秤或電子秤聯(lián)鎖反應釜進料切斷閥，實現(xiàn)準確自動計量，加料結束后，管道末端采用氮氣吹掃或真空抽吸，將管道中殘留液體排盡。BOOTH設置靈活，根據(jù)車間大小可設置一組或多組，隔間內(nèi)也可設置轉(zhuǎn)接站，供多功能車間使用。

3? ? 結語

本文從安全、職業(yè)健康、工藝設計要求等方面分析了化學原料藥車間料桶加料設計時，應根據(jù)物料性質(zhì)、工藝需求、風險識別等因素，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，降低安全風險，介紹的3種加料方式，可以為工程設計提供參考。

[參考文獻]

[1] 粟鎮(zhèn)宇.非導電性易燃液體的靜電危害及控制[J].現(xiàn)代職業(yè)安全，2012（7）：98-101.

[2] 中國石化集團上海工程有限公司.化工工藝設計手冊[M].4版.北京：化學工業(yè)出版社，2009.

[3] 臨海市危險化學品企業(yè)設備及自動化提升實施方案：臨政辦發(fā)〔2018〕156號[A].

[4] 化工企業(yè)安全衛(wèi)生設計規(guī)范：HG 20571—2014[S].

[5] 化工采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(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：原料藥工藝設計。