37%甲醛溶液储罐的安全设施设计探究

葛京京

(新地能源工程技术有限公司,河北 石家庄 050000)

甲醛溶液是一种重要的有机原料,近年来,随着我国建筑、电子等行业的迅猛发展,对胶黏剂、树脂塑料等产品的需求量急剧增加,这也促使国内甲醛及其相关产品,如酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲醛树脂、多聚甲醛和三羟甲基丙烷的生产量大幅攀升。甲醛一般运输形式为水溶液,市售浓度以37%为主。根据《危险化学品目录》(2015版),甲醛溶液(别名:福尔马林溶液)属于危险化学品(危险化学品序号:1173);根据《高毒物品目录(2003年版)》,甲醛属于高毒物料、第1类致癌物。甲醛作为原料使用量比较大,如果泄漏会使操作人员中毒、环境污染[1-3],对企业、人员以及环境造成严重后果,因此,做好甲醛储罐的安全设施设计非常重要。

1 37%甲醛的危险性分析

物理特性以及危险性:甲醛是刺激性和窒息性的无色气体,商品是水溶液。相对密度(水=1)为0.84,爆炸极限为:7%～73%,闪点为83 ℃(CC)(37%水溶液)。37%甲醛溶液的火灾类别为丙类。

GHS危险性类别:急性毒性-经皮,类别3;急性毒性-经口,类别3;急性毒性-吸入,类别3;皮肤腐蚀/刺激,类别1B;皮肤致敏物,类别1;严重眼损伤/眼刺激,类别1;致癌性,类别1A;生殖细胞致突变性,类别2;特异性靶器官毒性-一次接触,类别3 (呼吸道刺激);危害水生环境-急性危害,类别2。

职业接触限值MAC:0.5 mg/m3。

根据《职业性接触毒物危害程度分级》GBZ 230—2010:6危害程度等级划分和毒物危害指数计算,甲醛溶液的毒物危害程度分级为:极度危害(Ⅰ级)。THI的计算过程如表1所示。

表1 37%甲醛溶液的职业性接触毒物危害程度分级计算

表1(续)

根据《职业性接触毒物危害程度分级》GBZ 230—2010 5.1.5:属于明确人类致癌物的,直接列为极度危害,因此无论通过THI计算还是根据致癌性直接定级,甲醛都属于极度危害。

综上所述,在物理危害方面,甲醛为爆炸物、易燃液体;在健康危害方面,甲醛的职业性接触毒物危害程度为极度危害(Ⅰ级),并且具有人类致癌性;在环境危害方面,甲醛危害水生环境-急性(短期)的危险类别为2级。

甲醛储罐主要存在的危险有害因素:火灾、爆炸、中毒窒息、化学灼伤、车辆伤害、泵输送过程的噪声危害。

2 甲醛储罐安全设施设计及分析

2.1 甲醛溶液储罐工艺设计

甲醛是一种极易发生聚合反应的羰基化合物,且容易歧化生成甲酸,从而形成腐蚀性物质,对储罐造成腐蚀[4],因此37%甲醛储罐材质选用S30408不锈钢。37%的甲醛水溶液储存期不宜超过一个月[5]。甲醛溶液在温度高时容易遇水发生坎尼扎罗反应,生成甲醇和甲酸,在温度低时生成多聚甲醛[4]。37%甲醛储罐的储存温度为40 ℃,储罐内设置蒸汽内盘管,防止温度低甲醛聚合产生云团状的多聚甲醛[4]。液位计进行蒸汽保温伴热。甲醛储罐罐底设计1%～2%坡向罐底出口的坡度,出口管的低点安装放净阀。由于甲醛溶液为极度危害,因此对输送泵的密闭性要求很高,输送泵推荐选用防爆型屏蔽泵或者防爆型密闭离心泵,配置备用泵。泵出口的切断阀后宜设置固定式的吹扫接头,以确保密闭吹扫[6]。

甲醛罐区及装卸站系统:甲醛储罐设置现场压力表以及压力高限报警,压力高高关闭甲醛计量罐循环泵和甲醛储罐进口切断阀;压力低低关闭甲醛装车泵、甲醛投料泵、车间甲醛供料泵和甲醛储罐出口的切断阀。现场和控制室均可以读取甲醛储罐的压力。

甲醛储罐设置现场双液位计、液位显示报警、液位显示报警联锁,液位高高关闭甲醛储罐进口切断阀以及输入泵;液位低低关闭甲醛储罐出口切断阀以及输出泵。 现场和控制室均可以读取甲醛储罐的液位。

甲醛储罐侧面设置现场温度计以及温度显示报警仪,现场和控制室均可以读取甲醛储罐的温度。

储罐侧面设置取样口,取样口最好设置双阀,取样口加护罩,防止物料泄漏。

储罐顶部设置氮气管线,氮气管线上设置有压力表和自力式调节阀。

安全泄放:甲醛储罐顶部设置防爆阻火呼出阀,并在防爆阻火呼出阀前引出分支管线,设有阻火器和氮封阀,分别经放空管线与其他甲醛放空管合并后经全厂外管去尾气处理装置。

2.2 甲醛储罐平面布置设计

设备布置的时候要注意甲醛储罐属于极度危害的物品,不与可燃液体储罐布置在一个防火堤。

储罐按照规范要求设置防火堤和隔堤,防火堤和隔堤均设置人行台阶,保证人员疏散需求。

防火堤内地面具有防腐蚀、防渗透功能。

罐区内设置集水坑,坡向集水坑内。

2.3 防雷、防静电设计

根据甲醛储罐按二类防雷设防,罐顶、罐壁厚度大于4 mm,且危险气体放空口加有阻火器的,不装设接闪器,可利用罐顶做接闪器,罐体做引下线,基础内筋做接地极,直接接地,且与厂区接地网可靠连接,连接点不少于两处。在罐区梯子入口处设置防爆接触式人体静电消除器。

储罐设置防静电接地,接地点一般不少于两点。金属管线直线段每隔20 m接地一次,在接地点采用多股软铜线跨接,交叉敷设的管线其间距小于100 mm时,采用多股软铜线跨接,并接地;法兰、阀门、装卸口处采用多股软铜线跨接,软铜线截面≥10 mm2。且装卸口处加装静电接地报警仪。

2.4 有毒气体探测器设计

甲醛为高毒物质,在甲醛储罐、泵、装卸站等容易泄漏的区域设置有毒气体检测报警控制系统(GDS),该系统独立于DCS、SIS系统,探测器带现场声光报警器。进入罐区人员,配备便携式的有毒气体探测器。其供电负荷为一级负荷中特别重要的负荷考虑,宜采用UPS电源装置供电。罐区属于释放源处于露天设备区,有毒气体探测器水平距离范围不大于4 m。

2.5 应急喷淋洗眼器设计

甲醛为腐蚀性、高毒性物质,应该在甲醛储罐、泵、装卸站等容易泄漏的位置按照规范设置应急喷淋洗眼器。洗眼器的用水引自厂区内的生活给水管道,水量满足洗眼器用水要求,水压约为0.2～0.3 MPa,服务半径应小于15 m,洗眼器型号参考BY-ES200。

2.6 消防设计

装置区及罐区的道路成环状布置,满足消防道路要求。

根据规范计算一次的消防用水量,应该设置移动式冷却水系统,计算出设计流量。

根据建规8.3.10,选择设置固定式泡沫灭火系统、移动式泡沫灭火系统还是半固定泡沫灭火系统。计算出储罐抗溶性泡沫混合液供给强度、供给时间、泡沫混合液设计流量、一次灭火用泡沫液量,灭火剂采用抗溶性氟蛋白泡沫液,混合比6%。

泡沫消防站设置1台PHYM压力式泡沫比例混合装置,充装5.0 m3抗溶性氟蛋白泡沫液,发泡倍数低于20,混合比6%,控制阀为电动阀,可以在消防控制室远程开启。

根据《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140—2005,确定灭火器的规格型号,将灭火器的铭牌向外,稳固摆放。在灭火器箱内设置手提式灭火器,底部距离地面0.30 m,并且应有固定措施,灭火器的箱子不能上锁。

2.7 三废设计

2.7.1 废气

液体罐区及装卸站的废气主要为罐区无组织排放废气,治理措施如下:内浮顶罐设氮封,固定顶储罐设置呼吸阀、排气管,储罐大、小呼吸废气均通过管道引入废气处理系统进行处理,以减少储罐的大、小呼吸废气排放。

2.7.2 废水

罐区的废水主要来自设备及地面冲洗水、洗眼器废水,废水送至厂区生产污水处理,处理后同时满足《污水综合排放标准》(GB 8798—1996)表4 中三级标准、《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)表1间接排放和表3标准以及园区污水处理厂进水水质标准,经园区管网送园区污水处理厂进一步处理。

2.8 应急救援设施设计以及个体防护装备

企业应配备必要的应急救援器材和个人防护用品,应急救援器材在专用储柜内存放,储柜放在便于存取的地点,防毒器具要铅封存放,设置明显标识,并定期维护与检查。编制应急救援预案定期组织人员进行逃生演练,以便事故时能及时自救。

甲醛储罐区主要存在毒性、腐蚀性、噪声等危害,应针对这些职业危害进行个体防护装备的配备,对有可能接触甲醛的场所,配备必要的过滤式防毒面具(滤毒罐类型为3号A型,防有机气体,标色为棕色)、安全防护眼镜、劳防手套、护耳器、安全帽等劳动保护用品,并建立劳动防护用品的管理制度以及女职工的劳动保护制度。个体防护装备放置在门卫值班室内。

甲醛储罐在检修过程会存在密闭空间作业,作业人员会有缺氧窒息和急性中毒的职业危害,应严格按照《密闭空间作业职业危害防护规范》的要求进行操作,需要制定密闭空间作业职业卫生操作规程,在保证各项防护措施到位的情况下才可以进入密闭空间进行作业,并且采取双人以上作业,有一人监护,以降低急性中毒事故的发生。需要在有限空间作业场所的出入口设置“密闭空间作业危险”、“进入需许可”等警示标识。

在储罐附近设置“当心腐蚀”、“穿防护服”、“戴防护手套”、“穿防护鞋”、“戴防护眼镜”、“戴防毒口罩”、“噪声有害”“戴护耳器”等警示标识。

甲醛储罐区、泵区、装卸区等甲醛存在的场所设置甲醛的高毒物品告知卡,设置红色区域警示线。

高毒物品作业人员进行上岗前体检,接受安全、职业卫生知识的培训。企业应建立高毒物品的安全管理制度,制定应急预案以及定期组织演练。工厂一旦发生泄漏、火灾等事故,现场人员应沿安全疏散通道逃到安全避难所。疏散人员首先要根据风向标指示逃到事故现场的上风向。如现场情况紧急,可就近佩戴自给式空气呼吸器、过滤式防毒面具(全面罩)等防护用品。

根据《工业企业设计卫生标准》GBZ1—2010,8.2,使用甲醛的企业应设置气防站,每班组设置1名急救人员,急救人员应具有急救知识和技能的培训。

厂区应该在最高建筑上面设置风向标。

2.9 安全管理机构的设置

厂区应设置具有独立管理职能的安全生产管理机构,不足50人的工厂应至少配备1名专职安全管理人员,多于50人的工厂专职安全管理人员的人数不少于企业劳动定员总数的2%,并且专职安全管理员需从事化工生产相关工作2年以上经历,具有化工或安全管理相关的专业中专以上的学历,取得安全管理人员资格证书。危险化学品企业需要按照规定配备化工相关专业注册安全工程师。

企业的主要负责人、主管负责人、安全生产管理人员必须具备化工、安全、化学等相关专业大专及以上学历或化工类中级及以上职称。企业主要负责人以及安全生产管理人员必须经具有相应培训资质的单位培训,取得上岗资格证后方可任职。

对职工要加强职业培训、教育,使其具备相适应的能力。要加强对新职工的专业培训、安全教育和考核,新进人员必须经过严格的专业培训和三级安全教育,并且考试合格以后才可以上岗。

3 结论

综上所述,本文总结了37%甲醛储罐的安全设施设计要点和注意事项。安全设施设计仅提出装置需配置的安全设施,企业还应建立一系列的安全管理制度,认真落实各项安全管理制度,才能确保生产安全。分析以往发生的各类事故,从中找出发生事故的原因和规律,制定有效的事故预防措施。消防设施按消防安全的要求加强管理,并定期维护保养,使其处于良好状态,以备急用。安全生产是一个动态的过程,通过“人防、技防”消除所有安全隐患,只有这样才能保证安全生产的最终实现。