AHF罐區(qū)儲罐儲送方式探討

尚　勇　　許建湘（中核二七二鈾業(yè)有限責(zé)任公司，湖南　衡陽　421004）

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AHF罐區(qū)儲罐儲送方式探討

尚勇許建湘
（中核二七二鈾業(yè)有限責(zé)任公司，湖南衡陽421004）

摘要：AHF是鈾轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的必備原料之一，主要用于電解制氟（氟化生產(chǎn)）及氫氟化生產(chǎn)，由于其特殊理化性質(zhì)，確保安全儲送是保證人員與生產(chǎn)正常進(jìn)行的前提條件，對無水氟化氫的儲送方式進(jìn)行研究，采用安全可靠的儲送方式顯得尤為重要。通過對不同儲運方式進(jìn)行對比分析，提出了AHF罐區(qū)設(shè)計應(yīng)根據(jù)地域、氣候條件的不同，選用適宜的儲運方式，以提高AHF的使用安全性。

關(guān)鍵詞：無水氟化氫；地域；氣候；安全儲送

無水氟化氫，分子式：AHF；分子量：20.01。在常溫常壓下為易流動的無色發(fā)煙性液體。AHF沸點19.5℃，20℃時的飽和蒸汽壓為102kPa，劇毒，具強腐蝕性、強刺激性，對動植物危害很大，可致人體灼傷，一旦發(fā)生灼傷灼傷面難以愈合，灼傷嚴(yán)重時可致人死亡。

A H F的儲存通常采用碳鋼儲罐（16MnR）進(jìn)行儲存，因AHF與碳鋼接觸在其表面可形成一層保護(hù)膜，減緩AHF腐蝕罐體的速度，目前國內(nèi)AHF生產(chǎn)及使用廠家均采用碳鋼進(jìn)行儲罐的制作。其儲存方式分為兩類，一類為常溫儲存，一類為降溫儲存；輸送無水氟化氫可選用的方法有氣體輸送、泵類輸送等，通過分析研究以上儲送方式的優(yōu)劣，找出他們之間的適用范圍，不斷完善AHF罐區(qū)的設(shè)計方案，以提高AHF的儲送安全系數(shù)，防止AHF在儲存及轉(zhuǎn)送過程中發(fā)生泄露事故，對周邊環(huán)境及人員造成危害。

我國對這方面非常重視，制定了相關(guān)AHF的安全儲運等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，《AHF儲運標(biāo)準(zhǔn)》GB7746-87中對包轉(zhuǎn)、裝填、標(biāo)識、運輸?shù)茸隽嗣鞔_要求。對AHF罐區(qū)設(shè)計時的安全性要求也隨之增高。

圖1　　AHF儲送壓風(fēng)方式流程圖

圖2　　AHF儲送綜合方式流程圖

1. AHF的輸送與儲存

1.1AHF的輸送流程

根據(jù)地域不同AHF使用廠家輸送流程，在選擇上也略有區(qū)別，一種為壓風(fēng)（氮氣）輸送形式，一種為泵類輸送形式。氣體壓送方式是通過向儲罐內(nèi)加入一定的壓縮氣體（氮氣或壓空），將物料轉(zhuǎn)移的一種輸送方式；泵類輸送一般使用液下泵、隔膜泵等輸送，是將機械能轉(zhuǎn)換為動能的一種輸送方式，在實際生產(chǎn)中，AHF生產(chǎn)及使用廠家通常采用數(shù)種方式并用的設(shè)計思路，以保證物料的安全輸送。

（1）壓風(fēng)輸送流程：以某AHF使用廠槽車卸車為例，外購AHF通過槽車運至儲罐區(qū)，通過壓風(fēng)將物料壓至儲罐，再通過壓風(fēng)輸送至蒸發(fā)罐及使用車間，卸車及轉(zhuǎn)運時的排空氣體進(jìn)入吸收系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理，凈化處理采用鈉石灰進(jìn)行AHF的吸收，如圖1所示。

（2）泵類輸送流程：外購AHF通過槽車運至儲罐區(qū)，通過槽車自帶卸車泵或罐內(nèi)液下泵（隔膜泵）將物料輸送至儲罐，再根據(jù)生產(chǎn)需要用液下泵或隔膜泵，輸送至蒸發(fā)罐及使用車間，卸車及轉(zhuǎn)運時的排空氣體同樣進(jìn)入吸收系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理，凈化處理采用鈉石灰進(jìn)行AHF的吸收，如圖2所示。

1.2AHF的儲存

AHF的儲存通常采用常溫儲存與降溫儲存兩種方式。

（1）常溫儲存：即是在常溫下進(jìn)行AHF的儲存，AHF由槽罐車卸入儲罐后，關(guān)閉儲罐相關(guān)進(jìn)出口閥門進(jìn)行密閉儲存。此種儲存方式受四季溫度更迭及南北方地里環(huán)境不同，安全性存在較大差異，夏秋季及南方氣溫基本都在19.5℃以上超過AHF沸點，超過此值時隨溫度的升高，AHF飽和蒸汽壓也隨之增加據(jù)相關(guān)資料介紹（10℃時飽和蒸汽壓為0.709×105Pa，20℃時為1.02×105Pa，40℃時為1.98×105Pa），隨著壓力的增高，對罐體密封部位的密封要求也隨之增高，儲存及操作時的安全系數(shù)則降低。

（2）降溫儲存：即對儲存罐進(jìn)行冷卻時物料低于常溫的一種儲存方式，當(dāng)AHF卸入儲罐后，采用冷媒對罐體進(jìn)行降溫處理，使罐內(nèi)物料溫度保持恒定，一般儲存溫度控制在10℃左右，由于儲存溫度低于AHF的沸點，儲存壓力明顯降低，隨著壓力的降低密封效果增強，操作時的安全性可得到一定程度的改善。

（3）罐體采用冷媒進(jìn)行降溫處理，最常用的方法是在罐體外加裝夾套（如圖3所示），通過向夾套內(nèi)通入冷媒，隨著冷媒在夾套內(nèi)的循環(huán)往復(fù)運動，使罐內(nèi)物料溫度不斷被冷媒置換出來，從而達(dá)到降低罐內(nèi)物料溫度的目的；另一種罐體冷卻方式，即在罐體外壁上焊接纏繞盤管（如圖4所示，A為局部放大圖），盤管內(nèi)通入冷媒，實現(xiàn)罐內(nèi)物料溫度的降低。

圖3夾套降溫儲罐

圖5纏繞管分體式降溫儲罐

2. 不同儲送方式對比

2.1物料輸送

（1）采用壓縮氣體進(jìn)行液態(tài)AHF的轉(zhuǎn)移，此種方式的缺點有兩點，第一，當(dāng)儲罐出現(xiàn)滲漏時物料無法進(jìn)行轉(zhuǎn)儲，加壓輸送將增加儲罐壓力使泄漏量增大，導(dǎo)致事故擴大化；第二，增加罐體壓力對罐體管閥連接墊片密封要求高，當(dāng)罐體連接管閥墊片老化，檢查不及時可能出現(xiàn)墊片沖破，物料外泄隱患。

（2）泵類輸送方式，當(dāng)儲罐發(fā)生滲漏等異常情況下，可先采用抽真空形式，降低罐體壓力減少滲漏，同時啟動罐內(nèi)液下泵，將物料轉(zhuǎn)入備用儲罐，減少AHF的泄漏，當(dāng)罐內(nèi)形成負(fù)壓后可迅速減少泄漏量，降低向環(huán)境中釋放的AHF總量。此種方式在出現(xiàn)泄漏時的處理風(fēng)險較壓風(fēng)輸送形式大為降低，同時由于泄漏量的明顯降低，處理成本相應(yīng)得到降低，對人員和環(huán)境可能帶來的影響也可得到有效控制。

2.2物料儲存

（1）常溫儲存（尤其夏季南方室外氣溫可達(dá)40℃）罐體內(nèi)存在大量揮發(fā)性氣體，在卸車與轉(zhuǎn)料時大量AHF氣體隨著氣相管進(jìn)入吸收系統(tǒng)，不但造成AHF的損失，而且還增加了中和劑的耗量，使生產(chǎn)成本增加，同時由于罐體長期帶壓，存在連接墊片破裂泄漏物料隱患，增加了儲存難度及操作危險程度，若儀表出現(xiàn)故障，不能真實顯示實際壓力時，極易導(dǎo)致操作人員與檢修人員的灼傷。

（2）降溫儲存（9℃～10℃）罐體壓力降低，飽和蒸汽壓小于70.9kPa，AHF揮發(fā)損失降低，中和劑消耗下降，同時泄漏幾率也相應(yīng)降低，提高了儲存的安全系數(shù)；但按照圖3、圖4方案設(shè)計存在一定的安全隱患，當(dāng)罐體出現(xiàn)滲漏，冷媒有可能進(jìn)入罐內(nèi)造成罐內(nèi)物料污染，同時存在罐內(nèi)物料進(jìn)入冷媒系統(tǒng)造成冷卻設(shè)備損壞和污染水體等事故；避免物料與冷媒的互相污染，可采用冷媒纏繞管與罐體分離式設(shè)計，冷媒管直接纏繞在罐體外壁，如圖5所示，圖中A為局部放大部分。若出現(xiàn)滲漏冷媒與罐體內(nèi)物料完全實現(xiàn)分離，避免交叉污染。此種冷卻方式通過增減盤管纏繞圈數(shù)，以使冷卻效果滿足工況需要，隨較夾套式冷卻效率會有所下降，但從安全性角度考慮是值得的。

結(jié)論

在AHF罐區(qū)設(shè)計時，應(yīng)充分考慮地域氣候差異，合理的設(shè)計物料轉(zhuǎn)移方式、罐體設(shè)計方案等，以提高AHF的安全儲送可靠程度，依照《常用化學(xué)危險品貯存通則》GB15603-1995中有毒物品須陰涼儲存這一原則進(jìn)行設(shè)計。

通過對不同輸送方式及儲存方式的比較，采用泵類輸送及降溫儲存，應(yīng)是今后罐區(qū)設(shè)計的方向。泵類輸送及降溫儲存，可提高AHF儲送時的安全系數(shù)，降低操作及檢修人員的作業(yè)風(fēng)險，建議采用內(nèi)置式液下泵，可減少泄漏點，同時一旦發(fā)生泄漏時，可避免帶壓轉(zhuǎn)送增大罐內(nèi)壓力導(dǎo)致事故擴大化，降低事故的處理難度及處理成本。

罐體采用外纏繞盤管設(shè)計，可最大程度避免物料及冷媒之間的互串，防止出現(xiàn)兩種物質(zhì)的相互混合，造成物料損失及污染的擴散。

參考文獻(xiàn)

［1］王俊峰，粟萬仁，魏剛，姚守宗，等.鈾轉(zhuǎn)化工藝學(xué)［M］.北京：中國原子能出版社，2012.

中圖分類號：TQ056

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract:AHFisoneoftheessentialrawmaterialforproductionofuraniumconversion，mainlyusedinelectrolyticproductionof fluorineandhydrogenfluorideproduction.becauseofthespecialphysicalandchemicalpropertiesofAHF，toensurethesafetyof storageandtransportationisthepremisetoensurethesafetyandnormalproduction，researchonAHFstorageandtransportation，theuseofsafeandreliablestorage，transportationisveryimportant.Throughcomparingandanalyzingdifferentstorageand transportationmethods，proposedtheAHFtankshouldbedesignedaccordingtogeographical，climaticconditionsofdifferent storagemethods，selectionofappropriate，toenhancethesecurityofAHF.

Keyword:AHF；Regional；Climate；Safestorageandtransportation