AHF罐区储罐储送方式探讨

尚　勇　　许建湘（中核二七二铀业有限责任公司，湖南　衡阳　421004）



AHF罐区储罐储送方式探讨

尚勇许建湘
（中核二七二铀业有限责任公司，湖南衡阳421004）

摘要：AHF是铀转化生产的必备原料之一，主要用于电解制氟（氟化生产）及氢氟化生产，由于其特殊理化性质，确保安全储送是保证人员与生产正常进行的前提条件，对无水氟化氢的储送方式进行研究，采用安全可靠的储送方式显得尤为重要。通过对不同储运方式进行对比分析，提出了AHF罐区设计应根据地域、气候条件的不同，选用适宜的储运方式，以提高AHF的使用安全性。

关键词：无水氟化氢；地域；气候；安全储送

无水氟化氢，分子式：AHF；分子量：20.01。在常温常压下为易流动的无色发烟性液体。AHF沸点19.5℃，20℃时的饱和蒸汽压为102kPa，剧毒，具强腐蚀性、强刺激性，对动植物危害很大，可致人体灼伤，一旦发生灼伤灼伤面难以愈合，灼伤严重时可致人死亡。

A H F的储存通常采用碳钢储罐（16MnR）进行储存，因AHF与碳钢接触在其表面可形成一层保护膜，减缓AHF腐蚀罐体的速度，目前国内AHF生产及使用厂家均采用碳钢进行储罐的制作。其储存方式分为两类，一类为常温储存，一类为降温储存；输送无水氟化氢可选用的方法有气体输送、泵类输送等，通过分析研究以上储送方式的优劣，找出他们之间的适用范围，不断完善AHF罐区的设计方案，以提高AHF的储送安全系数，防止AHF在储存及转送过程中发生泄露事故，对周边环境及人员造成危害。

我国对这方面非常重视，制定了相关AHF的安全储运等相关标准，《AHF储运标准》GB7746-87中对包转、装填、标识、运输等做了明确要求。对AHF罐区设计时的安全性要求也随之增高。

图1　　AHF储送压风方式流程图

图2　　AHF储送综合方式流程图

1. AHF的输送与储存

1.1AHF的输送流程

根据地域不同AHF使用厂家输送流程，在选择上也略有区别，一种为压风（氮气）输送形式，一种为泵类输送形式。气体压送方式是通过向储罐内加入一定的压缩气体（氮气或压空），将物料转移的一种输送方式；泵类输送一般使用液下泵、隔膜泵等输送，是将机械能转换为动能的一种输送方式，在实际生产中，AHF生产及使用厂家通常采用数种方式并用的设计思路，以保证物料的安全输送。

（1）压风输送流程：以某AHF使用厂槽车卸车为例，外购AHF通过槽车运至储罐区，通过压风将物料压至储罐，再通过压风输送至蒸发罐及使用车间，卸车及转运时的排空气体进入吸收系统进行净化处理，净化处理采用钠石灰进行AHF的吸收，如图1所示。

（2）泵类输送流程：外购AHF通过槽车运至储罐区，通过槽车自带卸车泵或罐内液下泵（隔膜泵）将物料输送至储罐，再根据生产需要用液下泵或隔膜泵，输送至蒸发罐及使用车间，卸车及转运时的排空气体同样进入吸收系统进行净化处理，净化处理采用钠石灰进行AHF的吸收，如图2所示。

1.2AHF的储存

AHF的储存通常采用常温储存与降温储存两种方式。

（1）常温储存：即是在常温下进行AHF的储存，AHF由槽罐车卸入储罐后，关闭储罐相关进出口阀门进行密闭储存。此种储存方式受四季温度更迭及南北方地里环境不同，安全性存在较大差异，夏秋季及南方气温基本都在19.5℃以上超过AHF沸点，超过此值时随温度的升高，AHF饱和蒸汽压也随之增加据相关资料介绍（10℃时饱和蒸汽压为0.709×105Pa，20℃时为1.02×105Pa，40℃时为1.98×105Pa），随着压力的增高，对罐体密封部位的密封要求也随之增高，储存及操作时的安全系数则降低。

（2）降温储存：即对储存罐进行冷却时物料低于常温的一种储存方式，当AHF卸入储罐后，采用冷媒对罐体进行降温处理，使罐内物料温度保持恒定，一般储存温度控制在10℃左右，由于储存温度低于AHF的沸点，储存压力明显降低，随着压力的降低密封效果增强，操作时的安全性可得到一定程度的改善。

（3）罐体采用冷媒进行降温处理，最常用的方法是在罐体外加装夹套（如图3所示），通过向夹套内通入冷媒，随着冷媒在夹套内的循环往复运动，使罐内物料温度不断被冷媒置换出来，从而达到降低罐内物料温度的目的；另一种罐体冷却方式，即在罐体外壁上焊接缠绕盘管（如图4所示，A为局部放大图），盘管内通入冷媒，实现罐内物料温度的降低。

图3夹套降温储罐

图5缠绕管分体式降温储罐

2. 不同储送方式对比

2.1物料输送

（1）采用压缩气体进行液态AHF的转移，此种方式的缺点有两点，第一，当储罐出现渗漏时物料无法进行转储，加压输送将增加储罐压力使泄漏量增大，导致事故扩大化；第二，增加罐体压力对罐体管阀连接垫片密封要求高，当罐体连接管阀垫片老化，检查不及时可能出现垫片冲破，物料外泄隐患。

（2）泵类输送方式，当储罐发生渗漏等异常情况下，可先采用抽真空形式，降低罐体压力减少渗漏，同时启动罐内液下泵，将物料转入备用储罐，减少AHF的泄漏，当罐内形成负压后可迅速减少泄漏量，降低向环境中释放的AHF总量。此种方式在出现泄漏时的处理风险较压风输送形式大为降低，同时由于泄漏量的明显降低，处理成本相应得到降低，对人员和环境可能带来的影响也可得到有效控制。

2.2物料储存

（1）常温储存（尤其夏季南方室外气温可达40℃）罐体内存在大量挥发性气体，在卸车与转料时大量AHF气体随着气相管进入吸收系统，不但造成AHF的损失，而且还增加了中和剂的耗量，使生产成本增加，同时由于罐体长期带压，存在连接垫片破裂泄漏物料隐患，增加了储存难度及操作危险程度，若仪表出现故障，不能真实显示实际压力时，极易导致操作人员与检修人员的灼伤。

（2）降温储存（9℃～10℃）罐体压力降低，饱和蒸汽压小于70.9kPa，AHF挥发损失降低，中和剂消耗下降，同时泄漏几率也相应降低，提高了储存的安全系数；但按照图3、图4方案设计存在一定的安全隐患，当罐体出现渗漏，冷媒有可能进入罐内造成罐内物料污染，同时存在罐内物料进入冷媒系统造成冷却设备损坏和污染水体等事故；避免物料与冷媒的互相污染，可采用冷媒缠绕管与罐体分离式设计，冷媒管直接缠绕在罐体外壁，如图5所示，图中A为局部放大部分。若出现渗漏冷媒与罐体内物料完全实现分离，避免交叉污染。此种冷却方式通过增减盘管缠绕圈数，以使冷却效果满足工况需要，随较夹套式冷却效率会有所下降，但从安全性角度考虑是值得的。

结论

在AHF罐区设计时，应充分考虑地域气候差异，合理的设计物料转移方式、罐体设计方案等，以提高AHF的安全储送可靠程度，依照《常用化学危险品贮存通则》GB15603-1995中有毒物品须阴凉储存这一原则进行设计。

通过对不同输送方式及储存方式的比较，采用泵类输送及降温储存，应是今后罐区设计的方向。泵类输送及降温储存，可提高AHF储送时的安全系数，降低操作及检修人员的作业风险，建议采用内置式液下泵，可减少泄漏点，同时一旦发生泄漏时，可避免带压转送增大罐内压力导致事故扩大化，降低事故的处理难度及处理成本。

罐体采用外缠绕盘管设计，可最大程度避免物料及冷媒之间的互串，防止出现两种物质的相互混合，造成物料损失及污染的扩散。

参考文献

［1］王俊峰，粟万仁，魏刚，姚守宗，等.铀转化工艺学［M］.北京：中国原子能出版社，2012.

中图分类号：TQ056

文献标识码：A

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

Keyword:AHF；Regional；Climate；Safestorageandtransportation