37%甲醛溶液儲罐的安全設施設計探究

葛京京

(新地能源工程技術有限公司,河北 石家莊 050000)

甲醛溶液是一種重要的有機原料,近年來,隨著我國建筑、電子等行業的迅猛發展,對膠黏劑、樹脂塑料等產品的需求量急劇增加,這也促使國內甲醛及其相關產品,如酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂、多聚甲醛和三羥甲基丙烷的生產量大幅攀升。甲醛一般運輸形式為水溶液,市售濃度以37%為主。根據《危險化學品目錄》(2015版),甲醛溶液(別名:福爾馬林溶液)屬于危險化學品(危險化學品序號:1173);根據《高毒物品目錄(2003年版)》,甲醛屬于高毒物料、第1類致癌物。甲醛作為原料使用量比較大,如果泄漏會使操作人員中毒、環境污染[1-3],對企業、人員以及環境造成嚴重后果,因此,做好甲醛儲罐的安全設施設計非常重要。

1 37%甲醛的危險性分析

物理特性以及危險性:甲醛是刺激性和窒息性的無色氣體,商品是水溶液。相對密度(水=1)為0.84,爆炸極限為:7%～73%,閃點為83 ℃(CC)(37%水溶液)。37%甲醛溶液的火災類別為丙類。

GHS危險性類別:急性毒性-經皮,類別3;急性毒性-經口,類別3;急性毒性-吸入,類別3;皮膚腐蝕/刺激,類別1B;皮膚致敏物,類別1;嚴重眼損傷/眼刺激,類別1;致癌性,類別1A;生殖細胞致突變性,類別2;特異性靶器官毒性-一次接觸,類別3 (呼吸道刺激);危害水生環境-急性危害,類別2。

職業接觸限值MAC:0.5 mg/m3。

根據《職業性接觸毒物危害程度分級》GBZ 230—2010:6危害程度等級劃分和毒物危害指數計算,甲醛溶液的毒物危害程度分級為:極度危害(Ⅰ級)。THI的計算過程如表1所示。

表1 37%甲醛溶液的職業性接觸毒物危害程度分級計算

表1(續)

根據《職業性接觸毒物危害程度分級》GBZ 230—2010 5.1.5:屬于明確人類致癌物的,直接列為極度危害,因此無論通過THI計算還是根據致癌性直接定級,甲醛都屬于極度危害。

綜上所述,在物理危害方面,甲醛為爆炸物、易燃液體;在健康危害方面,甲醛的職業性接觸毒物危害程度為極度危害(Ⅰ級),并且具有人類致癌性;在環境危害方面,甲醛危害水生環境-急性(短期)的危險類別為2級。

甲醛儲罐主要存在的危險有害因素:火災、爆炸、中毒窒息、化學灼傷、車輛傷害、泵輸送過程的噪聲危害。

2 甲醛儲罐安全設施設計及分析

2.1 甲醛溶液儲罐工藝設計

甲醛是一種極易發生聚合反應的羰基化合物,且容易歧化生成甲酸,從而形成腐蝕性物質,對儲罐造成腐蝕[4],因此37%甲醛儲罐材質選用S30408不銹鋼。37%的甲醛水溶液儲存期不宜超過一個月[5]。甲醛溶液在溫度高時容易遇水發生坎尼扎羅反應,生成甲醇和甲酸,在溫度低時生成多聚甲醛[4]。37%甲醛儲罐的儲存溫度為40 ℃,儲罐內設置蒸汽內盤管,防止溫度低甲醛聚合產生云團狀的多聚甲醛[4]。液位計進行蒸汽保溫伴熱。甲醛儲罐罐底設計1%～2%坡向罐底出口的坡度,出口管的低點安裝放凈閥。由于甲醛溶液為極度危害,因此對輸送泵的密閉性要求很高,輸送泵推薦選用防爆型屏蔽泵或者防爆型密閉離心泵,配置備用泵。泵出口的切斷閥后宜設置固定式的吹掃接頭,以確保密閉吹掃[6]。

甲醛罐區及裝卸站系統:甲醛儲罐設置現場壓力表以及壓力高限報警,壓力高高關閉甲醛計量罐循環泵和甲醛儲罐進口切斷閥;壓力低低關閉甲醛裝車泵、甲醛投料泵、車間甲醛供料泵和甲醛儲罐出口的切斷閥?，F場和控制室均可以讀取甲醛儲罐的壓力。

甲醛儲罐設置現場雙液位計、液位顯示報警、液位顯示報警聯鎖,液位高高關閉甲醛儲罐進口切斷閥以及輸入泵;液位低低關閉甲醛儲罐出口切斷閥以及輸出泵。 現場和控制室均可以讀取甲醛儲罐的液位。

甲醛儲罐側面設置現場溫度計以及溫度顯示報警儀,現場和控制室均可以讀取甲醛儲罐的溫度。

儲罐側面設置取樣口,取樣口最好設置雙閥,取樣口加護罩,防止物料泄漏。

儲罐頂部設置氮氣管線,氮氣管線上設置有壓力表和自力式調節閥。

安全泄放:甲醛儲罐頂部設置防爆阻火呼出閥,并在防爆阻火呼出閥前引出分支管線,設有阻火器和氮封閥,分別經放空管線與其他甲醛放空管合并后經全廠外管去尾氣處理裝置。

2.2 甲醛儲罐平面布置設計

設備布置的時候要注意甲醛儲罐屬于極度危害的物品,不與可燃液體儲罐布置在一個防火堤。

儲罐按照規范要求設置防火堤和隔堤,防火堤和隔堤均設置人行臺階,保證人員疏散需求。

防火堤內地面具有防腐蝕、防滲透功能。

罐區內設置集水坑,坡向集水坑內。

2.3 防雷、防靜電設計

根據甲醛儲罐按二類防雷設防,罐頂、罐壁厚度大于4 mm,且危險氣體放空口加有阻火器的,不裝設接閃器,可利用罐頂做接閃器,罐體做引下線,基礎內筋做接地極,直接接地,且與廠區接地網可靠連接,連接點不少于兩處。在罐區梯子入口處設置防爆接觸式人體靜電消除器。

儲罐設置防靜電接地,接地點一般不少于兩點。金屬管線直線段每隔20 m接地一次,在接地點采用多股軟銅線跨接,交叉敷設的管線其間距小于100 mm時,采用多股軟銅線跨接,并接地;法蘭、閥門、裝卸口處采用多股軟銅線跨接,軟銅線截面≥10 mm2。且裝卸口處加裝靜電接地報警儀。

2.4 有毒氣體探測器設計

甲醛為高毒物質,在甲醛儲罐、泵、裝卸站等容易泄漏的區域設置有毒氣體檢測報警控制系統(GDS),該系統獨立于DCS、SIS系統,探測器帶現場聲光報警器。進入罐區人員,配備便攜式的有毒氣體探測器。其供電負荷為一級負荷中特別重要的負荷考慮,宜采用UPS電源裝置供電。罐區屬于釋放源處于露天設備區,有毒氣體探測器水平距離范圍不大于4 m。

2.5 應急噴淋洗眼器設計

甲醛為腐蝕性、高毒性物質,應該在甲醛儲罐、泵、裝卸站等容易泄漏的位置按照規范設置應急噴淋洗眼器。洗眼器的用水引自廠區內的生活給水管道,水量滿足洗眼器用水要求,水壓約為0.2～0.3 MPa,服務半徑應小于15 m,洗眼器型號參考BY-ES200。

2.6 消防設計

裝置區及罐區的道路成環狀布置,滿足消防道路要求。

根據規范計算一次的消防用水量,應該設置移動式冷卻水系統,計算出設計流量。

根據建規8.3.10,選擇設置固定式泡沫滅火系統、移動式泡沫滅火系統還是半固定泡沫滅火系統。計算出儲罐抗溶性泡沫混合液供給強度、供給時間、泡沫混合液設計流量、一次滅火用泡沫液量,滅火劑采用抗溶性氟蛋白泡沫液,混合比6%。

泡沫消防站設置1臺PHYM壓力式泡沫比例混合裝置,充裝5.0 m3抗溶性氟蛋白泡沫液,發泡倍數低于20,混合比6%,控制閥為電動閥,可以在消防控制室遠程開啟。

根據《建筑滅火器配置設計規范》GB 50140—2005,確定滅火器的規格型號,將滅火器的銘牌向外,穩固擺放。在滅火器箱內設置手提式滅火器,底部距離地面0.30 m,并且應有固定措施,滅火器的箱子不能上鎖。

2.7 三廢設計

2.7.1 廢氣

液體罐區及裝卸站的廢氣主要為罐區無組織排放廢氣,治理措施如下:內浮頂罐設氮封,固定頂儲罐設置呼吸閥、排氣管,儲罐大、小呼吸廢氣均通過管道引入廢氣處理系統進行處理,以減少儲罐的大、小呼吸廢氣排放。

2.7.2 廢水

罐區的廢水主要來自設備及地面沖洗水、洗眼器廢水,廢水送至廠區生產污水處理,處理后同時滿足《污水綜合排放標準》(GB 8798—1996)表4 中三級標準、《石油化學工業污染物排放標準》(GB 31571—2015)表1間接排放和表3標準以及園區污水處理廠進水水質標準,經園區管網送園區污水處理廠進一步處理。

2.8 應急救援設施設計以及個體防護裝備

企業應配備必要的應急救援器材和個人防護用品,應急救援器材在專用儲柜內存放,儲柜放在便于存取的地點,防毒器具要鉛封存放,設置明顯標識,并定期維護與檢查。編制應急救援預案定期組織人員進行逃生演練,以便事故時能及時自救。

甲醛儲罐區主要存在毒性、腐蝕性、噪聲等危害,應針對這些職業危害進行個體防護裝備的配備,對有可能接觸甲醛的場所,配備必要的過濾式防毒面具(濾毒罐類型為3號A型,防有機氣體,標色為棕色)、安全防護眼鏡、勞防手套、護耳器、安全帽等勞動保護用品,并建立勞動防護用品的管理制度以及女職工的勞動保護制度。個體防護裝備放置在門衛值班室內。

甲醛儲罐在檢修過程會存在密閉空間作業,作業人員會有缺氧窒息和急性中毒的職業危害,應嚴格按照《密閉空間作業職業危害防護規范》的要求進行操作,需要制定密閉空間作業職業衛生操作規程,在保證各項防護措施到位的情況下才可以進入密閉空間進行作業,并且采取雙人以上作業,有一人監護,以降低急性中毒事故的發生。需要在有限空間作業場所的出入口設置“密閉空間作業危險”、“進入需許可”等警示標識。

在儲罐附近設置“當心腐蝕”、“穿防護服”、“戴防護手套”、“穿防護鞋”、“戴防護眼鏡”、“戴防毒口罩”、“噪聲有害”“戴護耳器”等警示標識。

甲醛儲罐區、泵區、裝卸區等甲醛存在的場所設置甲醛的高毒物品告知卡,設置紅色區域警示線。

高毒物品作業人員進行上崗前體檢,接受安全、職業衛生知識的培訓。企業應建立高毒物品的安全管理制度,制定應急預案以及定期組織演練。工廠一旦發生泄漏、火災等事故,現場人員應沿安全疏散通道逃到安全避難所。疏散人員首先要根據風向標指示逃到事故現場的上風向。如現場情況緊急,可就近佩戴自給式空氣呼吸器、過濾式防毒面具(全面罩)等防護用品。

根據《工業企業設計衛生標準》GBZ1—2010,8.2,使用甲醛的企業應設置氣防站,每班組設置1名急救人員,急救人員應具有急救知識和技能的培訓。

廠區應該在最高建筑上面設置風向標。

2.9 安全管理機構的設置

廠區應設置具有獨立管理職能的安全生產管理機構,不足50人的工廠應至少配備1名專職安全管理人員,多于50人的工廠專職安全管理人員的人數不少于企業勞動定員總數的2%,并且專職安全管理員需從事化工生產相關工作2年以上經歷,具有化工或安全管理相關的專業中專以上的學歷,取得安全管理人員資格證書。危險化學品企業需要按照規定配備化工相關專業注冊安全工程師。

企業的主要負責人、主管負責人、安全生產管理人員必須具備化工、安全、化學等相關專業大專及以上學歷或化工類中級及以上職稱。企業主要負責人以及安全生產管理人員必須經具有相應培訓資質的單位培訓,取得上崗資格證后方可任職。

對職工要加強職業培訓、教育,使其具備相適應的能力。要加強對新職工的專業培訓、安全教育和考核,新進人員必須經過嚴格的專業培訓和三級安全教育,并且考試合格以后才可以上崗。

3 結論

綜上所述,本文總結了37%甲醛儲罐的安全設施設計要點和注意事項。安全設施設計僅提出裝置需配置的安全設施,企業還應建立一系列的安全管理制度,認真落實各項安全管理制度,才能確保生產安全。分析以往發生的各類事故,從中找出發生事故的原因和規律,制定有效的事故預防措施。消防設施按消防安全的要求加強管理,并定期維護保養,使其處于良好狀態,以備急用。安全生產是一個動態的過程,通過“人防、技防”消除所有安全隱患,只有這樣才能保證安全生產的最終實現。