溴素儲罐區工藝設計

應仲毅

（浙江天成工程設計有限公司，浙江杭州310023）

化學工程

溴素儲罐區工藝設計

應仲毅

（浙江天成工程設計有限公司，浙江杭州310023）

溴為乙類強氧化劑，腐蝕性極強且具有較高的毒性，目前很多企業采用陶瓷壇裝溴，具有極大的安全隱患；溴儲存、輸送設備的材料、工藝的選擇不合理均會引發重大安全生產事故。結合工藝設計實例，從材質、工藝設計、自動化控制儀表及設備布置方面提出一些建議。

溴；PVDF；鹵素；工藝設計

溴在化學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，常溫下會揮發成棕紅色的氣體。

鹽鹵和海水是提取溴的主要來源，從制鹽工業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：58.78℃，比重（20℃/4℃，相對水）3.119，蒸汽密度（g/L，0℃，1 atm）7.139；凝固點-7.27℃；無爆炸極限、無閃點。具有吸濕性，固態溴幾乎是黑色的，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 主要儲存設備

（2）搪玻璃儲罐：搪玻璃鋼制儲罐是目前較為普遍的溴素儲存容器，目前國產搪玻璃罐裝溴不適用于公路運輸，存在較大安全隱患與沿途巨大的環境毒害風險。靜態儲存溴的襯搪玻璃鋼設備必須能承受20，000 V的火花試驗，最高工作溫度為138℃。

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

（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），且儲存溫度在58.8℃下的儲存；蒙氏合金、哈氏合金（B/C）等材質容器可用于常溫、常壓下的溴素和干溴儲存；襯鎳儲罐可儲存溫度不高于400℃的溴素和干溴。

2 溴素工藝設計

（1）溴素或者危險性類別為乙類，介質危害程度為高度危害。

（2）經濟的溴素儲存至少設置三只儲罐，其中兩只用于溴素儲存，一只作為事故應急罐。用于事故罐、事故高位罐或卸料時的意外溢料。

（3）槽罐裝溴素裝卸物料時應采用密閉的方式進行。槽罐車可采用干燥的氮氣進行壓送卸料；儲罐區溴素輸送采用隔膜計量泵或者氮氣壓送。

（4）罐區應設置溴素尾氣處理裝置。用于溴素裝卸、儲罐放空和車間工藝用溴轉輸。也可用于事故應急處理。任何含溴尾氣必須經吸收系統處理后才能高空排放。

經核算，機組90%THA負荷以上工況時，0號高壓加熱器投入運行給水溫度升高有限，且影響機組出力，優化方案考慮90%THA負荷以上工況切除0號高壓加熱器。

（5）溴儲罐應設置液位就地、集中報警、指示，并與溴素儲罐進口切斷閥連鎖，防止儲罐內溴素超液位。也可以設置大型電子稱量系統提供可靠的液面或重量指示。

（6）建議在儲罐的液溴出口管道上安裝一只可遙控的氣動切斷閥，以備緊急狀態或發生管道泄漏時使用。

（7）溴素儲罐建議設置裝卸平臺方便操作。儲罐區應按要求設置應急設施（如噴淋洗眼器等）、應急藥品等。

（8）槽罐裝溴素卸車時，卸車口與罐區管道應采用襯氟金屬軟管連接。

（9）溴素在環境溫度低于-7℃以下將凝固，為避免凍結，建議罐區設置熱水系統。

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

（11）儲罐不宜在底部開孔，管道、儀表孔建議均為頂開，防止腐蝕泄漏。

（12）溴素儲存宜采用臥罐，建議容積8～10 m3（23 t，即一個最大ISO Tank罐的載重量），可同時滿足國產溴或進口集裝罐散裝溴的配套要求。

（13）儲罐可安裝傳統使用的碳鋼安全閥，安全閥前必須串聯鉭防爆膜，防止溴蒸汽對安全閥的腐蝕。

（14）罐區溴素尾氣處理系統設備宜選用搪玻璃或氟塑料。吸收液可用NaOH和NaHSO3混合溶液。尾氣吸收塔應配套一組尾氣引風機，推薦材質PP。

（15）溴素儲罐區應按要求設置危險化學品安全周知卡。周知卡載明溴素危險性、預防及應急救治措施等內容。

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

溴素儲罐工藝流程簡圖見圖1。

圖1 溴素儲罐工藝流程簡圖

3 罐區布置設計

（1）溴素罐區及其裝卸設施應嚴格按照《化工企業總圖運輸設計規范》、《工業企業安全衛生設計規范》進行設計。由于溴素具有較強的生態毒性，設置罐區時應遠離應用水源、地下水保護區及居民點。

（2）在總圖布置時應考慮場地風向。溴素具有強氧化性、腐蝕性，應布置在場地的全年下風向，一旦溴素泄漏可向上風向疏散。

（3）場地內嚴禁明火，不得與易燃、可燃介質同罐組儲存。

圖2 溴素儲罐區布置圖

（4）溴素罐區單獨設置時應設置防火堤，罐區設置應符合《儲罐區防火堤設計規范》的要求。防火堤內的有效容積應為防火堤內所有儲罐容積的110%，并用防滲、防腐材料鋪砌。

（5）儲罐基礎需進行地基承載力及穩定性計算，并滿足地基變形要求，必要時每年應測定基礎下沉狀況。罐區內所有的混凝土構筑物都要用酚醛環氧樹脂涂料防腐，以提高混凝土的耐久性。

溴素儲罐區布置圖見圖2。

4 結束語

溴火災危險性類別為乙類，危害程度為高度危害。《國際海運危險貨物規則》IMDG CODE規定溴必須采用適用于高度危險貨物的I類包裝，并列為高度危險物質，如果吸入或吞咽可能會致人死亡；皮膚接觸可能會造成嚴重的灼傷；與眼睛接觸可能會引起失明。

溴素罐區的工藝設計應嚴格執行相關規范進行設計，設備、管道、管件的選材應合理。儲罐應按要求設置壓力、液位等自動化控制系統，確保罐區安全、穩定運行。

[1]GB 50016-2014，建筑設計防火規范[S].

[2]HG/T 20570-1995，工藝系統工程設計技術規定[S].

[3]蘇長流，李振明，阮繼鋒，等.溴素儲存設施的安全技術規范研究[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

由湖南大學和清華大學訪學教授、加州大學洛杉磯分校化學系教授段鑲鋒及該校材料系教授黃昱領導的包括中國、美國及意大利科學家在內的國際科研團隊，研發出表面呈鋸齒狀的超細鉑納米線催化劑，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日凌晨在線發表于《科學》雜志。燃料電池汽車因零排放和高能效而備受關注，卻因燃料電池價格高昂而推廣受阻，其中一個重要原因在于燃料電池需要昂貴的鉑作催化劑。據段鑲鋒介紹：鉑的催化活性由表面活性和比表面積所決定，以往的研究，多從改善鉑的化學環境等方面提升其表面活性，或通過調整鉑的納米結構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構有關，材料做得越小，參與化學反應的表面原子越多，但材料穩定性卻變差，經常會因發生團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實現了最高的比表面積和表面活性。研究人員告訴記者，鋸齒狀超細納米線同時具備了作為高效電化學催化劑的幾個特性。首先，其鋸齒狀的表面缺陷結構與特殊化學環境可有效降低反應的活化能，提供眾多高效反應活性位點，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構可以有效降低超細納米結構團聚幾率，從而提供超高的、穩定的比表面積；同時，一維納米結構優異的導電性及其與催化劑載體的“多點接觸”可以優化電化學反應電子輸運的過程，提高鉑催化劑的利用效率。據悉，該成果將大幅降低燃料電池成本，具有廣闊的應用前景；同時，該研究方法對類似納米催化劑研究亦有廣泛借鑒意義。

（來源：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

應仲毅（1984-），男，浙江永康人，工程師，主要從事化工工藝設計工作。E-mail：yingzhongyi126@126.com。