福美鈉生產中二硫化碳的儲存與使用的安全措施

張芳軍，袁源

福美鈉生產中二硫化碳的儲存與使用的安全措施

張芳軍，袁源

（惠生工程（中國）有限公司河南化工設計院分公司，河南 鄭州 450018）

根據(jù)二硫化碳的基本性質及危害，介紹了在福美鈉生產中二硫化碳可以采取的儲存方式、二硫化碳儲罐設計應注意的問題以及在福美鈉生產過程中針對二硫化碳應采取的安全措施。

福美鈉；二硫化碳；安全措施

福美鈉具有廣泛的用途，在橡膠行業(yè)可用作終止劑和硫化促進劑，在工業(yè)水處理、石油及造紙等行業(yè)可用作殺菌滅藻劑，在農業(yè)生產上可用于生產殺蟲劑，在采礦業(yè)上用作選礦劑等，福美鈉還是多種殺菌劑的中間體。此外，福美鈉的另一個重要用途是作為重金屬沉淀劑，與重金屬離子在常溫下反應，生成穩(wěn)定性很高的螯合鹽沉淀物，從而達到去除廢水中重金屬離子的目的。隨著對環(huán)保重視程度的日益增加，福美鈉被列為重點發(fā)展產業(yè)。

制備福美鈉的化學反應式如下：

(CH3)2NH+CS2+NaOH→C3H6NS2Na+H2O。 （1）

1 二硫化碳的性質及危害

1.1 二硫化碳的性質

二硫化碳是生產福美鈉的基本原料之一，常溫下的二硫化碳為無色透明液體，有刺激性氣味，易揮發(fā)，不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多數(shù)有機溶劑，部分因含有硫磺及其他雜質而呈淺黃色。二硫化碳沸點46.3 ℃，閃點-30 ℃，爆炸上限（體積分數(shù)）50%，爆炸下限（體積分數(shù)）1.3%，相對水的密度1.26，相對蒸汽（空氣）密度為2.63，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高溫極易燃燒爆炸，根據(jù)《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》（GB 50160—2008），二硫化碳的火災危險性為甲B類可燃液體[1]。

1.2 二硫化碳的危害

二硫化碳急性輕度中毒表現(xiàn)為麻醉癥狀，出現(xiàn)頭昏、頭痛、眩暈、乏力、惡心、哭笑無常以及眼和上呼吸道黏膜刺激癥狀。重度中毒可呈短時間強烈興奮狀態(tài)，繼而出現(xiàn)幻覺、意識喪失、陣發(fā)性或強直性痙攣、體溫下降、瞳孔對光反射遲鈍或消失等急性中毒腦病的臨床表現(xiàn)，甚至呼吸衰竭死亡。皮膚接觸二硫化碳可引起局部紅斑，甚至大皰。慢性中毒表現(xiàn)有神經衰弱綜合征、植物神經功能紊亂、中毒性腦病、中毒性神經病。眼底檢查出現(xiàn)視網(wǎng)膜微動脈瘤[2]。

按《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》（GBZ 230—2010），二硫化碳的毒性已構成高度危害，在2011 年，國家安全監(jiān)督總局就將二硫化碳列為首批重點監(jiān)管的危險化學品[3]，根據(jù)《危險化學品重大危險源辨識》（GB 18218—2009），其臨界儲存量為50 t[4]。因此，在以二硫化碳為原料的福美鈉生產裝置中，對裝置的設計、生產、儲運要給予足夠的安全重視。

2 二硫化碳的儲存方式

2.1 原料庫儲存方式

原料庫適用于二硫化碳采取桶裝的儲存方式，桶裝容量一般為每桶200 kg，原料庫需考慮通風及空調設施，因桶裝量小，而且操作頻繁，安全性差，在使用過程中極易發(fā)生泄漏導致不安全事故的發(fā)生。因此，采用原料庫儲存桶裝二硫化碳的方式僅適用于二硫化碳用量小、儲存時間短而且因受限制不宜建二硫化碳儲罐區(qū)的小型企業(yè)使用。選用該儲存方式時應注意以下幾點：

1）二硫化碳儲存于陰涼、通風的原料庫，遠離火種、熱源，庫房內溫度保持在5～20 ℃之間[1]。容器內用水進行液封。儲存區(qū)應備有二硫化碳泄漏應急處理設備和合適的收容材料，庫房要具備有良好的通風，定期檢查是否有二硫化碳的泄漏現(xiàn)象。

2）原料庫四周應有防火安全標志，提示注意防火重點區(qū)，在庫房周圍30 m范圍內禁止一切動火。

3）保持容器密封，實桶應單層立放。二硫化碳應與氧化劑、胺類、堿金屬、食用化學品分開存放，切忌混合堆放。

4）原料庫內采用防爆型照明、通風設施，禁止使用易產生火花的機械設備和工具。

2.2 罐區(qū)儲罐儲存方式

罐區(qū)儲罐儲存方式即二硫化碳儲罐安裝在地下，在儲存過程中始終使二硫化碳儲罐處于水封的保護之下。儲罐儲存安全性高，操作簡便，適用于二硫化碳使用量較大的裝置。存放過程中應嚴格采取以下措施：

1）二硫化碳儲罐安裝在地下水池，儲罐上方需設置通風陰涼的棚子進行防曬。為了防止夏天高溫，儲罐用循環(huán)水進行冷卻降溫。二硫化碳密度比水大，而且不溶于水，一旦發(fā)生泄漏時只能沉在水層下面，因此可以降低其危險性。

2）二硫化碳儲罐遮陽棚按《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB 50057—2010）的規(guī)定設置可靠的防雷設施，同時設置防靜電措施。

3）二硫化碳儲罐內設置水封，寒冷地區(qū)要采取防凍措施，防止水結冰。

2.3 二硫化碳儲罐的設計

二硫化碳屬于甲B類可燃液體，儲存甲B類液體應采用浮頂或內浮頂罐，按規(guī)定，對于有特殊要求的物料或儲罐容積小于等于200 m3的儲罐，在采取相應安全措施后可以采用其他型式的儲罐。采用固定頂罐儲存二硫化碳時，因二硫化碳沸點為46.3 ℃，閃點為-30 ℃，因此應采取減少日曬升溫的措施[1]。按《危險化學品重大危險源辨識》（GB 18218-2009），當二硫化碳儲存量超過50 t即構成了重大危險源，因此在二硫化碳儲罐及罐區(qū)設計時需要考慮采取以下安全措施：

1）儲罐材質可采用碳鋼。

2）儲罐采用地下罐型式，設置循環(huán)水冷卻系統(tǒng)作為二硫化碳的水封，同時須設置水封液位計監(jiān)控水封的高度。

3）二硫化碳的取樣分析須采用密閉采樣器，防止二硫化碳的泄漏。

4）二硫化碳儲罐須設置二硫化碳就地及遠傳液位計。

5）進出儲罐的二硫化碳管道上設置緊急切斷閥。

6）二硫化碳儲罐設置液位高高報警及聯(lián)鎖，液位高高報警聯(lián)鎖關閉儲罐二硫化碳進口控制閥。

7）儲罐設置二硫化碳液位低低報警，液位低低報警聯(lián)鎖停二硫化碳儲罐進料泵。

8）儲罐二硫化碳液位高高、低低報警信號需采用單獨的液位測量儀表。

9）儲罐設置就地及遠傳溫度表，監(jiān)測二硫化碳及水封的溫度。

10）按照《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》（GB/T 50493—2019），在二硫化碳罐區(qū)液體取樣口，經常拆卸的法蘭和經常操作的閥門組、泵的動密封等易泄漏位置設置可燃和有毒氣體檢測報警器[6]，巡檢操作人員須配備便攜式二硫化碳氣體檢測報警儀。

11）發(fā)生二硫化碳液體泄漏時, 要防止二硫化碳沿明溝外流或者流入下水道等有限性空間發(fā)生不安全事故。

12）根據(jù)二硫化碳的物性，在罐區(qū)操作區(qū)須設置安全噴淋洗眼器。

13）根據(jù)生產裝置特點，罐區(qū)的布置嚴格執(zhí)行《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》（GB 50160—2008）的要求。

3 二硫化碳在福美鈉生產過程中的安全設計

二硫化碳、二甲胺溶液、液堿分別計量后在反應釜內進行反應合成福美鈉，該反應是放熱反應。通過控制二硫化碳的加料速度及移取反應熱來控制反應溫度，同時二甲胺溶液用量應過量，以保證二硫化碳100%轉化。

二硫化碳采用罐區(qū)儲罐的儲存方式時，二硫化碳的輸送可以采用水壓泵從罐區(qū)輸送，但是受下游裝置操作壓力及設備布置的影響，在水壓輸送無法滿足要求時可采用屏蔽泵加壓的方式輸送。

1）根據(jù)二硫化碳的使用量選擇經濟合理的管道直徑，一般控制二硫化碳溶液流速不超過1 m·s-1[7]，以避免二硫化碳在管道中的流速過快。

2）福美鈉生產裝置在寒冷地區(qū)時，對二硫化碳輸送管道須設置防凍措施。

3）在福美鈉合成過程中采用帶夾套的密閉反應器，二硫化碳、二甲胺溶液、液堿采用計量罐的加料方式，嚴格控制二硫化碳的用量及加入速度，反應器夾套采用冷凍液移取反應熱，反應釜內采取準確可靠的溫度監(jiān)測措施，以控制反應溫度，防止反應超溫及二硫化碳轉化不完全。

4）二硫化碳計量罐同樣也必須設置水封、水噴淋系統(tǒng)及防日曬設施，同時須設置二硫化碳泄漏自動報警裝置和事故通風設施。

5）根據(jù)《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》 （GB 50058—2014），二硫化碳爆炸危險區(qū)域內的用電設備防爆等級不低于dⅡCT5。

6）在福美鈉生產區(qū)域內二硫化碳的作業(yè)場所不得進食、喝水、吸煙，須佩戴防護手套、防護眼鏡、防護面罩和防靜電工作服。

7）不得采用排放到污水管或雨水管的方式處置二硫化碳廢棄物，以防發(fā)生不安全事故。

4 結 論

二硫化碳的工作場所有害因素職業(yè)接觸限值PC-TWA（時間加權平均容許質量濃度）為5 mg·m-3，PC-STEL（短時間接觸容許質量濃度）為10 mg·m-3，具有較高的職業(yè)危害[2]。因此，在福美鈉裝置的設計過程中，設計單位應從可行性研究、基礎設計開始，對福美鈉生產工藝流程及各個原料、產品的物性、儲存量進行全流程的危險及可操作分析（HAZOP）、重大危險源辨識，切實做好本質安全設計，生產單位在福美鈉生產過程中務必加強安全管理，降低事故發(fā)生概率。

［1］GB50160—2008，石油化工企業(yè)設計防火標準（2018年版）[S]．

［2］孫萬付主. 危險化學品安全技術全書（第三版）[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2017.

［3］國家安全生產監(jiān)督管理總局.國家安全監(jiān)管總局關于公布首批重點監(jiān)管的危險化學品名錄的通知 安監(jiān)總管三〔2011〕95號.

［4］GB 18218—2018，危險化學品重大危險源辨識[S].

［5］國家安全生產監(jiān)督總局、住房建設部.關于進一步加強危險化學品建設項目安全設計管理的通知-安監(jiān)總管三〔2013〕76號．

［6］GB/T 50493—2019，石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準[S].

［7］中石化上海工程有限公司. 化工工藝設計手冊（第五版）下冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2019．

Safety Measures for Storage and Use of Carbon Disulfide in the Production of Sodium Dimethyldithiocarbamate

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（Henan Chemical Design Institute Branch of Wison Engineering Ltd., Zhengzhou Henan 450018, China）

According to the physical properties and hazards of carbon disulfide, the storage methods for carbon disulfide in the production of sodium dimethyldithiocarbamate were introduced, as well as the problems that should be paid attention to in the design of carbon disulfide storage tank and the safety measures for carbon disulfide in the production of sodium dimethyldithiocarbamate.

Sodium dimethyldithiocarbamate; Carbon disulfide; Safety measures

2021-04-20

張芳軍（1975-），男，河南省開封市人，工程師，研究方向：化工工藝設計。

TQ127.12

A

1004-0935（2021）11-1701-03