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、環保、職業衛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，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、液體輸送等環節，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、環保、職業衛生設計要點

（1）料桶材質的選擇：對于腐蝕性液體，所選料桶材質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，所選料桶材質應能迅速導除物料輸送中所產生的靜電，避免靜電累積，發生靜電釋放，因此應盡量選擇導電性良好的金屬桶或導靜電塑料桶。

（2）靜電消除措施：料桶應考慮靜電接地設計，工藝專業給電氣專業提條件，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，產生靜電火花。

（3）氮氣惰性化保護：根據美國NFPA 77—2007標準的定義，如果液體物質的電導率大于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生。設計應根據介質特性、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的流速應控制在1 m/s以內[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，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。部分地區已明確規定不得采用真空抽料的情況，如臨海市規定[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。”

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保安全問題。設計時，應根據具體物料、風險識別等，選擇合適的輸送方式。

（6）職業衛生：料桶在開蓋、管道對接過程中存在物料暴露的風險，可能會對車間環境造成污染，對人員健康產生危害，設計時應盡可能將料桶集中隔離、密閉輸送，將揮發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，也可與自控閥聯鎖實現自動控制加料。

1.2.2? ? 管道殘留

采用泵輸送，停泵后，管道內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液體殘留問題。

1.2.3? ? 自動控制

將計量系統與進料自控閥、輸送泵、氮氣吹掃閥等進行聯鎖控制，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，操作人員根據電子秤的重量，調節手動閥的開度，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，對車間環境造成破壞，而且多層廠房的原料藥車間料桶轉運復雜，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，一般不小于6次/h[5]，同時設置排氣罩，解決有害氣體散發問題;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），采用輕質板隔間，人員進入側使用軟簾隔斷，頂部設置排風口和風機，BOOTH內設置氧含量檢測儀監測氧濃度，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鎖反應釜進料切斷閥，實現準確自動計量，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，根據車間大小可設置一組或多組，隔間內也可設置轉接站，供多功能車間使用。

3? ? 結語

本文從安全、職業健康、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，應根據物料性質、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] 粟鎮宇.非導電性易燃液體的靜電危害及控制[J].現代職業安全，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：化學工業出版社，2009.

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

[4] 化工企業安全衛生設計規范：HG 20571—2014[S].

[5] 化工采暖通風與空氣調節設計規范：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。