福美钠生产中二硫化碳的储存与使用的安全措施

张芳军，袁源

福美钠生产中二硫化碳的储存与使用的安全措施

张芳军，袁源

（惠生工程（中国）有限公司河南化工设计院分公司，河南 郑州 450018）

根据二硫化碳的基本性质及危害，介绍了在福美钠生产中二硫化碳可以采取的储存方式、二硫化碳储罐设计应注意的问题以及在福美钠生产过程中针对二硫化碳应采取的安全措施。

福美钠；二硫化碳；安全措施

福美钠具有广泛的用途，在橡胶行业可用作终止剂和硫化促进剂，在工业水处理、石油及造纸等行业可用作杀菌灭藻剂，在农业生产上可用于生产杀虫剂，在采矿业上用作选矿剂等，福美钠还是多种杀菌剂的中间体。此外，福美钠的另一个重要用途是作为重金属沉淀剂，与重金属离子在常温下反应，生成稳定性很高的螯合盐沉淀物，从而达到去除废水中重金属离子的目的。随着对环保重视程度的日益增加，福美钠被列为重点发展产业。

制备福美钠的化学反应式如下：

(CH3)2NH+CS2+NaOH→C3H6NS2Na+H2O。 （1）

1 二硫化碳的性质及危害

1.1 二硫化碳的性质

二硫化碳是生产福美钠的基本原料之一，常温下的二硫化碳为无色透明液体，有刺激性气味，易挥发，不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂，部分因含有硫磺及其他杂质而呈浅黄色。二硫化碳沸点46.3 ℃，闪点-30 ℃，爆炸上限（体积分数）50%，爆炸下限（体积分数）1.3%，相对水的密度1.26，相对蒸汽（空气）密度为2.63，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高温极易燃烧爆炸，根据《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160—2008），二硫化碳的火灾危险性为甲B类可燃液体[1]。

1.2 二硫化碳的危害

二硫化碳急性轻度中毒表现为麻醉症状，出现头昏、头痛、眩晕、乏力、恶心、哭笑无常以及眼和上呼吸道黏膜刺激症状。重度中毒可呈短时间强烈兴奋状态，继而出现幻觉、意识丧失、阵发性或强直性痉挛、体温下降、瞳孔对光反射迟钝或消失等急性中毒脑病的临床表现，甚至呼吸衰竭死亡。皮肤接触二硫化碳可引起局部红斑，甚至大疱。慢性中毒表现有神经衰弱综合征、植物神经功能紊乱、中毒性脑病、中毒性神经病。眼底检查出现视网膜微动脉瘤[2]。

按《职业性接触毒物危害程度分级》（GBZ 230—2010），二硫化碳的毒性已构成高度危害，在2011 年，国家安全监督总局就将二硫化碳列为首批重点监管的危险化学品[3]，根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB 18218—2009），其临界储存量为50 t[4]。因此，在以二硫化碳为原料的福美钠生产装置中，对装置的设计、生产、储运要给予足够的安全重视。

2 二硫化碳的储存方式

2.1 原料库储存方式

原料库适用于二硫化碳采取桶装的储存方式，桶装容量一般为每桶200 kg，原料库需考虑通风及空调设施，因桶装量小，而且操作频繁，安全性差，在使用过程中极易发生泄漏导致不安全事故的发生。因此，采用原料库储存桶装二硫化碳的方式仅适用于二硫化碳用量小、储存时间短而且因受限制不宜建二硫化碳储罐区的小型企业使用。选用该储存方式时应注意以下几点：

1）二硫化碳储存于阴凉、通风的原料库，远离火种、热源，库房内温度保持在5～20 ℃之间[1]。容器内用水进行液封。储存区应备有二硫化碳泄漏应急处理设备和合适的收容材料，库房要具备有良好的通风，定期检查是否有二硫化碳的泄漏现象。

2）原料库四周应有防火安全标志，提示注意防火重点区，在库房周围30 m范围内禁止一切动火。

3）保持容器密封，实桶应单层立放。二硫化碳应与氧化剂、胺类、碱金属、食用化学品分开存放，切忌混合堆放。

4）原料库内采用防爆型照明、通风设施，禁止使用易产生火花的机械设备和工具。

2.2 罐区储罐储存方式

罐区储罐储存方式即二硫化碳储罐安装在地下，在储存过程中始终使二硫化碳储罐处于水封的保护之下。储罐储存安全性高，操作简便，适用于二硫化碳使用量较大的装置。存放过程中应严格采取以下措施：

1）二硫化碳储罐安装在地下水池，储罐上方需设置通风阴凉的棚子进行防晒。为了防止夏天高温，储罐用循环水进行冷却降温。二硫化碳密度比水大，而且不溶于水，一旦发生泄漏时只能沉在水层下面，因此可以降低其危险性。

2）二硫化碳储罐遮阳棚按《建筑物防雷设计规范》（GB 50057—2010）的规定设置可靠的防雷设施，同时设置防静电措施。

3）二硫化碳储罐内设置水封，寒冷地区要采取防冻措施，防止水结冰。

2.3 二硫化碳储罐的设计

二硫化碳属于甲B类可燃液体，储存甲B类液体应采用浮顶或内浮顶罐，按规定，对于有特殊要求的物料或储罐容积小于等于200 m3的储罐，在采取相应安全措施后可以采用其他型式的储罐。采用固定顶罐储存二硫化碳时，因二硫化碳沸点为46.3 ℃，闪点为-30 ℃，因此应采取减少日晒升温的措施[1]。按《危险化学品重大危险源辨识》（GB 18218-2009），当二硫化碳储存量超过50 t即构成了重大危险源，因此在二硫化碳储罐及罐区设计时需要考虑采取以下安全措施：

1）储罐材质可采用碳钢。

2）储罐采用地下罐型式，设置循环水冷却系统作为二硫化碳的水封，同时须设置水封液位计监控水封的高度。

3）二硫化碳的取样分析须采用密闭采样器，防止二硫化碳的泄漏。

4）二硫化碳储罐须设置二硫化碳就地及远传液位计。

5）进出储罐的二硫化碳管道上设置紧急切断阀。

6）二硫化碳储罐设置液位高高报警及联锁，液位高高报警联锁关闭储罐二硫化碳进口控制阀。

7）储罐设置二硫化碳液位低低报警，液位低低报警联锁停二硫化碳储罐进料泵。

8）储罐二硫化碳液位高高、低低报警信号需采用单独的液位测量仪表。

9）储罐设置就地及远传温度表，监测二硫化碳及水封的温度。

10）按照《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》（GB/T 50493—2019），在二硫化碳罐区液体取样口，经常拆卸的法兰和经常操作的阀门组、泵的动密封等易泄漏位置设置可燃和有毒气体检测报警器[6]，巡检操作人员须配备便携式二硫化碳气体检测报警仪。

11）发生二硫化碳液体泄漏时, 要防止二硫化碳沿明沟外流或者流入下水道等有限性空间发生不安全事故。

12）根据二硫化碳的物性，在罐区操作区须设置安全喷淋洗眼器。

13）根据生产装置特点，罐区的布置严格执行《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160—2008）的要求。

3 二硫化碳在福美钠生产过程中的安全设计

二硫化碳、二甲胺溶液、液碱分别计量后在反应釜内进行反应合成福美钠，该反应是放热反应。通过控制二硫化碳的加料速度及移取反应热来控制反应温度，同时二甲胺溶液用量应过量，以保证二硫化碳100%转化。

二硫化碳采用罐区储罐的储存方式时，二硫化碳的输送可以采用水压泵从罐区输送，但是受下游装置操作压力及设备布置的影响，在水压输送无法满足要求时可采用屏蔽泵加压的方式输送。

1）根据二硫化碳的使用量选择经济合理的管道直径，一般控制二硫化碳溶液流速不超过1 m·s-1[7]，以避免二硫化碳在管道中的流速过快。

2）福美钠生产装置在寒冷地区时，对二硫化碳输送管道须设置防冻措施。

3）在福美钠合成过程中采用带夹套的密闭反应器，二硫化碳、二甲胺溶液、液碱采用计量罐的加料方式，严格控制二硫化碳的用量及加入速度，反应器夹套采用冷冻液移取反应热，反应釜内采取准确可靠的温度监测措施，以控制反应温度，防止反应超温及二硫化碳转化不完全。

4）二硫化碳计量罐同样也必须设置水封、水喷淋系统及防日晒设施，同时须设置二硫化碳泄漏自动报警装置和事故通风设施。

5）根据《爆炸危险环境电力装置设计规范》 （GB 50058—2014），二硫化碳爆炸危险区域内的用电设备防爆等级不低于dⅡCT5。

6）在福美钠生产区域内二硫化碳的作业场所不得进食、喝水、吸烟，须佩戴防护手套、防护眼镜、防护面罩和防静电工作服。

7）不得采用排放到污水管或雨水管的方式处置二硫化碳废弃物，以防发生不安全事故。

4 结 论

二硫化碳的工作场所有害因素职业接触限值PC-TWA（时间加权平均容许质量浓度）为5 mg·m-3，PC-STEL（短时间接触容许质量浓度）为10 mg·m-3，具有较高的职业危害[2]。因此，在福美钠装置的设计过程中，设计单位应从可行性研究、基础设计开始，对福美钠生产工艺流程及各个原料、产品的物性、储存量进行全流程的危险及可操作分析（HAZOP）、重大危险源辨识，切实做好本质安全设计，生产单位在福美钠生产过程中务必加强安全管理，降低事故发生概率。

［1］GB50160—2008，石油化工企业设计防火标准（2018年版）[S]．

［2］孙万付主. 危险化学品安全技术全书（第三版）[M]. 北京：化学工业出版社，2017.

［3］国家安全生产监督管理总局.国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化学品名录的通知 安监总管三〔2011〕95号.

［4］GB 18218—2018，危险化学品重大危险源辨识[S].

［5］国家安全生产监督总局、住房建设部.关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知-安监总管三〔2013〕76号．

［6］GB/T 50493—2019，石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准[S].

［7］中石化上海工程有限公司. 化工工艺设计手册（第五版）下册[M]. 北京：化学工业出版社，2019．

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

,

（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

张芳军（1975-），男，河南省开封市人，工程师，研究方向：化工工艺设计。

TQ127.12

A

1004-0935（2021）11-1701-03