應(yīng)仲毅

（浙江天成工程設(shè)計(jì)有限公司，浙江杭州310023）

化學(xué)工程

溴素儲(chǔ)罐區(qū)工藝設(shè)計(jì)

應(yīng)仲毅

（浙江天成工程設(shè)計(jì)有限公司，浙江杭州310023）

溴為乙類(lèi)強(qiáng)氧化劑，腐蝕性極強(qiáng)且具有較高的毒性，目前很多企業(yè)采用陶瓷壇裝溴，具有極大的安全隱患；溴儲(chǔ)存、輸送設(shè)備的材料、工藝的選擇不合理均會(huì)引發(fā)重大安全生產(chǎn)事故。結(jié)合工藝設(shè)計(jì)實(shí)例，從材質(zhì)、工藝設(shè)計(jì)、自動(dòng)化控制儀表及設(shè)備布置方面提出一些建議。

溴；PVDF；鹵素；工藝設(shè)計(jì)

溴在化學(xué)元素周期表中位于第4周期、第ⅦA族，呈暗琥珀紅色的非金屬液體，常溫下會(huì)揮發(fā)成棕紅色的氣體。

鹽鹵和海水是提取溴的主要來(lái)源，從制鹽工業(yè)的廢鹽汁直接電解可得。溴素主要以Br-的形式存在于海水中。

物理特性如下：沸點(diǎn)：58.78℃，比重（20℃/4℃，相對(duì)水）3.119，蒸汽密度（g/L，0℃，1 atm）7.139；凝固點(diǎn)-7.27℃；無(wú)爆炸極限、無(wú)閃點(diǎn)。具有吸濕性，固態(tài)溴幾乎是黑色的，溴在低溫固化為帶有金屬光澤的暗紅色針狀晶體；微溶于水，互溶于四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、二硫化碳、烷基溴、醚、甲醇；可溶于鹽酸。

1 主要儲(chǔ)存設(shè)備

（2）搪玻璃儲(chǔ)罐：搪玻璃鋼制儲(chǔ)罐是目前較為普遍的溴素儲(chǔ)存容器，目前國(guó)產(chǎn)搪玻璃罐裝溴不適用于公路運(yùn)輸，存在較大安全隱患與沿途巨大的環(huán)境毒害風(fēng)險(xiǎn)。靜態(tài)儲(chǔ)存溴的襯搪玻璃鋼設(shè)備必須能承受20，000 V的火花試驗(yàn)，最高工作溫度為138℃。

（3）ISO Tank溴集裝罐：ISO Tank溴集裝罐是美國(guó)雅寶公司國(guó)際貿(mào)易中的典型散裝溴可移動(dòng)罐柜。

（4）其他：鉛和襯鉛是常用的材料，可用于干溴（含水量低于30 ppm），且儲(chǔ)存溫度在58.8℃下的儲(chǔ)存；蒙氏合金、哈氏合金（B/C）等材質(zhì)容器可用于常溫、常壓下的溴素和干溴儲(chǔ)存；襯鎳儲(chǔ)罐可儲(chǔ)存溫度不高于400℃的溴素和干溴。

2 溴素工藝設(shè)計(jì)

（1）溴素或者危險(xiǎn)性類(lèi)別為乙類(lèi)，介質(zhì)危害程度為高度危害。

（2）經(jīng)濟(jì)的溴素儲(chǔ)存至少設(shè)置三只儲(chǔ)罐，其中兩只用于溴素儲(chǔ)存，一只作為事故應(yīng)急罐。用于事故罐、事故高位罐或卸料時(shí)的意外溢料。

（3）槽罐裝溴素裝卸物料時(shí)應(yīng)采用密閉的方式進(jìn)行。槽罐車(chē)可采用干燥的氮?dú)膺M(jìn)行壓送卸料；儲(chǔ)罐區(qū)溴素輸送采用隔膜計(jì)量泵或者氮?dú)鈮核汀?/p>

（4）罐區(qū)應(yīng)設(shè)置溴素尾氣處理裝置。用于溴素裝卸、儲(chǔ)罐放空和車(chē)間工藝用溴轉(zhuǎn)輸。也可用于事故應(yīng)急處理。任何含溴尾氣必須經(jīng)吸收系統(tǒng)處理后才能高空排放。

經(jīng)核算，機(jī)組90%THA負(fù)荷以上工況時(shí)，0號(hào)高壓加熱器投入運(yùn)行給水溫度升高有限，且影響機(jī)組出力，優(yōu)化方案考慮90%THA負(fù)荷以上工況切除0號(hào)高壓加熱器。

（5）溴儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置液位就地、集中報(bào)警、指示，并與溴素儲(chǔ)罐進(jìn)口切斷閥連鎖，防止儲(chǔ)罐內(nèi)溴素超液位。也可以設(shè)置大型電子稱(chēng)量系統(tǒng)提供可靠的液面或重量指示。

（6）建議在儲(chǔ)罐的液溴出口管道上安裝一只可遙控的氣動(dòng)切斷閥，以備緊急狀態(tài)或發(fā)生管道泄漏時(shí)使用。

（7）溴素儲(chǔ)罐建議設(shè)置裝卸平臺(tái)方便操作。儲(chǔ)罐區(qū)應(yīng)按要求設(shè)置應(yīng)急設(shè)施（如噴淋洗眼器等）、應(yīng)急藥品等。

（8）槽罐裝溴素卸車(chē)時(shí)，卸車(chē)口與罐區(qū)管道應(yīng)采用襯氟金屬軟管連接。

（9）溴素在環(huán)境溫度低于-7℃以下將凝固，為避免凍結(jié)，建議罐區(qū)設(shè)置熱水系統(tǒng)。

（10）溴輸送管道、管件建議采用PVDF或其它氟塑料。當(dāng)pH值較高時(shí)（pH＞11）時(shí)，則不應(yīng)該使用PVDF。

（11）儲(chǔ)罐不宜在底部開(kāi)孔，管道、儀表孔建議均為頂開(kāi)，防止腐蝕泄漏。

（12）溴素儲(chǔ)存宜采用臥罐，建議容積8～10 m3（23 t，即一個(gè)最大ISO Tank罐的載重量），可同時(shí)滿足國(guó)產(chǎn)溴或進(jìn)口集裝罐散裝溴的配套要求。

（13）儲(chǔ)罐可安裝傳統(tǒng)使用的碳鋼安全閥，安全閥前必須串聯(lián)鉭防爆膜，防止溴蒸汽對(duì)安全閥的腐蝕。

（14）罐區(qū)溴素尾氣處理系統(tǒng)設(shè)備宜選用搪玻璃或氟塑料。吸收液可用NaOH和NaHSO3混合溶液。尾氣吸收塔應(yīng)配套一組尾氣引風(fēng)機(jī)，推薦材質(zhì)PP。

（15）溴素儲(chǔ)罐區(qū)應(yīng)按要求設(shè)置危險(xiǎn)化學(xué)品安全周知卡。周知卡載明溴素危險(xiǎn)性、預(yù)防及應(yīng)急救治措施等內(nèi)容。

（16）溴素的危害和腐蝕性極大，必須采取嚴(yán)格的自控防范措施。主要參數(shù)及控制應(yīng)集中于控制室。儀表選型考慮防腐蝕，就地儀表箱必須全密封。

溴素儲(chǔ)罐工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 溴素儲(chǔ)罐工藝流程簡(jiǎn)圖

3 罐區(qū)布置設(shè)計(jì)

（1）溴素罐區(qū)及其裝卸設(shè)施應(yīng)嚴(yán)格按照《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工業(yè)企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于溴素具有較強(qiáng)的生態(tài)毒性，設(shè)置罐區(qū)時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離應(yīng)用水源、地下水保護(hù)區(qū)及居民點(diǎn)。

（2）在總圖布置時(shí)應(yīng)考慮場(chǎng)地風(fēng)向。溴素具有強(qiáng)氧化性、腐蝕性，應(yīng)布置在場(chǎng)地的全年下風(fēng)向，一旦溴素泄漏可向上風(fēng)向疏散。

（3）場(chǎng)地內(nèi)嚴(yán)禁明火，不得與易燃、可燃介質(zhì)同罐組儲(chǔ)存。

圖2 溴素儲(chǔ)罐區(qū)布置圖

（4）溴素罐區(qū)單獨(dú)設(shè)置時(shí)應(yīng)設(shè)置防火堤，罐區(qū)設(shè)置應(yīng)符合《儲(chǔ)罐區(qū)防火堤設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。防火堤內(nèi)的有效容積應(yīng)為防火堤內(nèi)所有儲(chǔ)罐容積的110%，并用防滲、防腐材料鋪砌。

（5）儲(chǔ)罐基礎(chǔ)需進(jìn)行地基承載力及穩(wěn)定性計(jì)算，并滿足地基變形要求，必要時(shí)每年應(yīng)測(cè)定基礎(chǔ)下沉狀況。罐區(qū)內(nèi)所有的混凝土構(gòu)筑物都要用酚醛環(huán)氧樹(shù)脂涂料防腐，以提高混凝土的耐久性。

溴素儲(chǔ)罐區(qū)布置圖見(jiàn)圖2。

4 結(jié)束語(yǔ)

溴火災(zāi)危險(xiǎn)性類(lèi)別為乙類(lèi)，危害程度為高度危害。《國(guó)際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》IMDG CODE規(guī)定溴必須采用適用于高度危險(xiǎn)貨物的I類(lèi)包裝，并列為高度危險(xiǎn)物質(zhì)，如果吸入或吞咽可能會(huì)致人死亡；皮膚接觸可能會(huì)造成嚴(yán)重的灼傷；與眼睛接觸可能會(huì)引起失明。

溴素罐區(qū)的工藝設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)備、管道、管件的選材應(yīng)合理。儲(chǔ)罐應(yīng)按要求設(shè)置壓力、液位等自動(dòng)化控制系統(tǒng)，確保罐區(qū)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]GB 50016-2014，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2]HG/T 20570-1995，工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].

[3]蘇長(zhǎng)流，李振明，阮繼鋒，等.溴素儲(chǔ)存設(shè)施的安全技術(shù)規(guī)范研究[J].安全，2013，34（8）：30-33.

Abstrac:Br is B strong oxidant,highly corrosive and high toxicity,many enterprises use ceramic jars of bromine,with a great security risk;bromine storage,transportation equipment,material process unreasonable selection will cause major accidents in production.Based on the example of process design,some suggestions were discussed in terms of material,process design,automatic control instrument and equipmentlayout.

鉑納米催化劑研究獲重大突破

由湖南大學(xué)和清華大學(xué)訪學(xué)教授、加州大學(xué)洛杉磯分?；瘜W(xué)系教授段鑲鋒及該校材料系教授黃昱領(lǐng)導(dǎo)的包括中國(guó)、美國(guó)及意大利科學(xué)家在內(nèi)的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)，研發(fā)出表面呈鋸齒狀的超細(xì)鉑納米線催化劑，大大增加了燃料電池催化劑的表面活性和比表面積，將其總體催化活性提升了50多倍。該成果于11月18日凌晨在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志。燃料電池汽車(chē)因零排放和高能效而備受關(guān)注，卻因燃料電池價(jià)格高昂而推廣受阻，其中一個(gè)重要原因在于燃料電池需要昂貴的鉑作催化劑。據(jù)段鑲鋒介紹：鉑的催化活性由表面活性和比表面積所決定，以往的研究，多從改善鉑的化學(xué)環(huán)境等方面提升其表面活性，或通過(guò)調(diào)整鉑的納米結(jié)構(gòu)等幾何手段提升其比表面積，很難將二者兼顧；材料的催化活性一般與表面原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，材料做得越小，參與化學(xué)反應(yīng)的表面原子越多，但材料穩(wěn)定性卻變差，經(jīng)常會(huì)因發(fā)生團(tuán)聚而失去表面活性或比表面積，該研究的突破在于首次同時(shí)實(shí)現(xiàn)了最高的比表面積和表面活性。研究人員告訴記者，鋸齒狀超細(xì)納米線同時(shí)具備了作為高效電化學(xué)催化劑的幾個(gè)特性。首先，其鋸齒狀的表面缺陷結(jié)構(gòu)與特殊化學(xué)環(huán)境可有效降低反應(yīng)的活化能，提供眾多高效反應(yīng)活性位點(diǎn)，極大地提高表面催化活性；另外，它所具備的特殊的一維納米線結(jié)構(gòu)可以有效降低超細(xì)納米結(jié)構(gòu)團(tuán)聚幾率，從而提供超高的、穩(wěn)定的比表面積；同時(shí)，一維納米結(jié)構(gòu)優(yōu)異的導(dǎo)電性及其與催化劑載體的“多點(diǎn)接觸”可以?xún)?yōu)化電化學(xué)反應(yīng)電子輸運(yùn)的過(guò)程，提高鉑催化劑的利用效率。據(jù)悉，該成果將大幅降低燃料電池成本，具有廣闊的應(yīng)用前景；同時(shí)，該研究方法對(duì)類(lèi)似納米催化劑研究亦有廣泛借鑒意義。

（來(lái)源：http：//news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/11/361323.shtm）

Bromine Tank Process Design

（Zhejiang Stanchion Engineering Design Co.,Ltd.,HangZhou，ZheJiang 310012，China）

bromine;PVDF;halogen;process design

1006-4184（2016）11-0045-03

2016-03-25

應(yīng)仲毅（1984-），男，浙江永康人，工程師，主要從事化工工藝設(shè)計(jì)工作。E-mail：yingzhongyi126@126.com。