摘
生的安全事故，分析总结了过氧化氢储存系统在设计过程中的注意事项。关键词：过氧化氢；双氧水；储存；设计 Abstract: It introduced the physicochemical property and hazard of hydrogen peroxide, share accidents in the recent years. Experience and lesson learned from hydrogen peroxide storage system design were summarized.
Key words: hydrogen peroxide; perhydrol; storage; design
过氧化氢储存系统的设计要点
⊙ 刘嚆1*
薛飞飞2
[1.中国海诚工程科技股份有限公司，上海 200031；2.福伊特造纸（中国）有限公司，江苏苏州 215347]
Key Points in Design for Hydrogen Peroxide Storage System
⊙ Liu Hao 1*, Xue Feifei 2 (1.China Haisum Engineering Co., Ltd., Shanghai 200031, China; 2.Voith Paper (China) Co., Ltd., Suzhou 215347, Jiangsu, China)
中图分类号：TS727+.1文献标志码：A 文章编号：1007-9211(2022)06-0024-04
刘嚆 先生
工程师；主要从事制浆造纸工程的设
计和应用工作。
过氧化氢，俗称双氧水，被广泛应用于军事、医疗和工业领域。在军事领域，它被用于火箭发动机燃料的助燃剂；在医疗领域，被用做杀菌消毒剂；在印染工业
中，被用做漂白剂和发剂；在电子行业中，被用作集成电路板的电镀液；在造纸行业，被用作纸浆漂白剂。作为一种基础化工原料，亦被用作生产过硼酸钠、过碳酸钠、过氧乙酸、亚氯酸钠、过氧化硫脲、酒石酸、纤维素等的原辅料。
1 过氧化氢的理化性质
过氧化氢是一种无机化合物，化学式为H 2O 2，摩尔质量为34.016 g/m o l。纯的过氧化氢是淡蓝的
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第43卷第6期 2022年3月
黏稠液体，可与水以任意比例混合，混合后的水溶液俗称双氧水，为无透明液体，低浓度下无味；
高浓度下有轻微的刺激性气味[1]。工业用途的过氧化氢多以27.5%、35%、50%或70%质量浓度的水溶液存在[1]。1.1过氧化氢的危险性
过氧化氢一直是在自然分解的，在一般情况下会缓慢分解成水和氧气，但分解速度极慢。如果过氧化氢被加热或者被污染，比如接触到热源、过渡金属离子、强碱等，分解速率会急速上升，不断加快的分解将产生大量的水、氧气和热量。
H
2O
2
→H
2
O+1/2O
2
+98 kJ/molH
2
O
2双氧水稳定剂
1 m3浓度为35%的双氧水分解时，可放出13
2 m3的氧气和大量的热，热量又可以促进分解加速，在20～100 ℃之间，温度每升高10 ℃，分解速率增加2.2倍，当温度大于100 ℃时，将发生急剧分解反应甚至爆炸[1]。分解产生的氧气和蒸汽因为体积膨胀，将从储罐顶部的排气孔和泄压口排出，当大量气体不能迅速排出时，储罐将面临超压爆炸的风险。爆炸产生的冲击波及液体喷射将会危害周边建筑物、设备以及人员的安全。 另外，浓度大于65%的双氧水与有机物接触时易引起爆炸，浓度大于70%的双氧水有自爆的危险。
1.2蒸汽释放
分解产生的水遇热会转化为水蒸气。
1.3火灾
过氧化氢因为其强氧化性，在与有机物或易燃物（木材、纸张、纺织品、皮革等）接触时会发生火灾。1.4人身伤害
浓度大于5%的双氧水会对人的眼睛和皮肤产生刺激作用，浓度大于20%时会引起灼伤，吸入过氧化氢会损伤支气管，这种伤害是不可逆的，甚至是致命的。口服会出现腹痛、胸口痛、呼吸困难、呕吐、一时性的运动和感觉障碍、体温升高等[2]。
2 事故案例
2021年10月14日，江苏省淮安工业园区内江苏富强新材料有限公司双氧水生产装置净化塔内双氧水分解发生事故[6]。
2021年9月10日，四川省广元市朝天区中子镇董家梁加油站附近一辆载有33 t双氧水的罐车在停放时，罐顶上的液体输入口发生爆炸，将顶盖炸飞后发生泄漏[7]。
2013年12月29日，山东省临沂市兰山区九州化工厂在一辆双氧水槽罐车卸料至多个双氧水包装桶过程中，一装满双氧水的包装桶发生爆炸，造成3人死亡，直接经济损失200余万元[7]。
2013年4月9日，江苏省金坛市江苏蓝星球环保科技股份有限公司一只1 m3的双氧水储罐爆炸，未造成人员伤亡。但爆炸引起的冲击波将周围部分建筑物门窗玻璃震碎，造成2人被玻璃划伤[8]。
2012年8月25日，山东省淄博市国金化工厂双氧水车间发生爆炸事故，造成3人死亡、7人受伤，直接经济损失约750万元[7]。
2012年2月5日，天津市滨海新区塘沽一家化工厂内一双氧水储罐爆炸起火[8]。
2011年7月23日，山西省太原市东兴装饰城的一间仓库内，一商户储存的工业用双氧水，因为高温发生爆炸，事故现场瞬间被浓烟、大火吞噬，周边大量商铺的玻璃门窗被爆炸产生的巨大冲击波震碎[8]。
由上可见，过氧化氢储罐爆炸事故常有发生且危害性极大，究其原因，一般都是接触到了热源、金属离子或碱液。笔者认为在新建过氧化氢储存系统时应重点关注以下方面，并加强从业人员培训，优化作业规程，制定事故处理预案等，方能最大限度减小过氧化氢爆炸事故的发生。
3 过氧化氢储存系统的设计要点
3.1场地选择
过氧化氢储罐应设置在室外阴凉、通风良好的地方，避免阳光直晒，并且远离建筑物、热源、有机物、易燃物、强碱和金属离子等。过氧化氢储罐不应设置在地下，不建议将储罐安装在楼面上[5]。
卸料泵和供料泵应布置在储罐附近，且与其它化学品分隔开来，并设置可靠的保护系统，以防止运输车辆损伤泵和管道。
3.2安全距离
过氧化氢储罐与建筑物和其它储罐之间的安全距
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Mar., 2022 Vol.43, No.6
China Pulp & Paper Industry
离应按照《建筑防火规范》GB 50016-2018要求设置，同时，过氧化氢储罐与其它有机物和碱液储罐建议不要同罐组布置。
3.3防火堤
为了防止过氧化氢泄漏造成的事故和污染，储罐必须设置防火堤，防火堤内的有效容积不应小于罐组内一个最大储罐容积的110%，并且防火堤内的地面应做防腐处理[1]。
3.4材质选择
优先推荐使用304 L或316 L不锈钢板制作过氧化氢储罐，钢板焊接时要特别仔细，必须使用惰性气体保护焊缝，以免影响焊缝的纯度[5]。焊缝必须平整光滑，无气孔夹渣、焊瘤、未焊透及未融合等。焊接后，焊缝应做酸洗钝化处理，以去除焊缝表面的氧化层，并形成一层新的氧化薄膜，起到耐腐蚀作用[3]。
过氧化氢储罐也有使用高纯度铝或塑料材质的，但铝制储罐制作困难，塑料材质的耐久性和强度欠佳，通常不推荐使用。
垫片材质应采用聚四氟乙烯，禁止使用橡胶或石墨垫片[3]。
3.5泄压口的设置
过氧化氢必须储存在常压容器中，为了实现紧急情况下的压力释放，除常规罐顶排气孔外，必须再设
置足够面积的泄压口。泄压口可以是储罐顶部的人孔，但必须是未封闭，可轻松开启的人孔，人孔内应设置金属网目，防止异物掉入[5]。
排放口的尺寸计算有三种方法：
方法一：A=f（c，p，K
f )≈0.35（c/100-c)[K
f
/
(0.01p)1/2] (1)
式中：A—泄压口面积，cm2/t H
2O
2
100%；
c—过氧化氢浓度，wt%；
p—最大贮存压力，Pa；
K
f
—过氧化氢分解速率因子。
举例来说，取p=5000 Pa，K
f
=1500
c=35wt%时，A=40 cm2/t H
2O
2
100%。
c=50wt%时，A=74 cm2/t H
2O
2
100%。
c=70wt%时，A=173 cm2/t H
2O
2
100%。
方法二：d=a×V0.493 (2)其中：d—排泄口直径，cm；
V—过氧化氢体积，m3；
a—随浓度变化的系数。
计算如下：
c=35wt%时，a=4.77，A=42 cm2/t H
2
O
2
100%。
c=50wt%时，a=6.74，A=56 cm2/t H
2
O
2
100%。
c=70wt%时，a=15.8，A=205 cm2/t H
2
O
2
100%。
方法三：
经验值：A=200 c m2/t H
2
O
2
100%（适用于小型过氧化氢储罐）。
3.6仪表的设置
为了实现过氧化氢储罐的实时检测和控制，储罐上应设置温度传感器、液位传感器以及液位开关等检测仪表。温度升高意味着过氧化氢分解放热，因此温度传感器十分必要，当储罐容积较大时，应设置多个温度传感器[5]，见表1。
液位开关和热电偶禁止使用水银式的，热电偶中使用的液体应与过氧化氢相容(无油)。
3.7避免储罐过热
过氧化氢的储存温度不宜高于35 ℃，避免储存温度高于50 ℃[4]，否则，过氧化氢将发生急剧分解反应。可在罐顶设置遮阳棚和冷却喷淋装置来辅助降温，喷淋强度可取6 L/(m2.m i n）[1]，必要时可以通过注水口紧急向罐内注入大量清水以降低罐内双氧水的浓度和温度，减缓分解速率，降低爆炸风险。
3.8洗眼器
储罐附近应设置洗眼器，如果皮肤接触到过氧化
氢，应立即用大量的清水或3% KMnO
4
溶液冲洗。3.9冲洗水管
储罐附近应设置冲洗水管，如有过氧化氢泄漏，应用大量清水稀释至浓度低于5%后排放。
3.10消除静电
放了防止电荷聚集产生火花，过氧化氢储罐应可
表1 拟设置温度传感器数量
1
2
3
4
V＜100
100＜V＜500
500＜V＜1000
V＞1000 26
第43卷第6期 2022年3月
靠接地，法兰连接处应跨接[3]，罐车卸货时也应接地。
3.11紧急排放口
储罐底部应设置足够大的排放口，紧急情况下方便迅速开启并排空至防火堤内。
3.12pH值监控
过氧化氢在酸性条件下，尤其是p H＜5时，分解十分缓慢；而在碱性条件下，尤其是p H＞9时，分解速率极快[4]。因此，有条件时，可以增设p H变送器，以便监控p H值。必要时，可以向罐内加入一定量的酸作为稳定剂[4]。
3.13浓度选择
实验表明，当过氧化氢储存温度大约60 ℃以后，随着双氧水浓度的增加，尤其是浓度大于15%时，分解速率显著提高[4]。因此，过氧化氢储罐在设计之初就应该与化学品供应商充分交流，综合考虑气候条件、运输距离、运输成本等因素，条件允许时，尽量选择低浓度的过氧化氢。如运输浓度大于15%，应注意对温度和pH 值的控制[4]。
3.14避免接触金属离子
实验表明，Cu2+能催化过氧化氢分解，并且随Cu2+浓度升高，过氧化氢分解速率急剧上升[4]。因此，过氧化氢在运输、储存和管道输送时应避免接触到C u2+、Fe3+
等金属离子。
参考文献
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可行性研究[J].铁路运输与经济,2008,30(5):29-31.
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[4] 李炎飞.双氧水运输安全影响因素探究[J].化工管理,2016,12:325-327.
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[7] 又一化工厂起火爆炸！今年就曾3次被消防处罚. 2021[xx/OL].澎
湃,[2021-10-20]. m.thepaper/baijiahao_14987781. [8] 祸起“双氧水”？连云港“燃爆”事故原因初步查明.2020[xx/OL].
搜狐,[2020-04-26]. www.sohu/a/391346968_806277.
[收稿日期:2021-11-20]
2012年投产，设计车速80米
-网部：3个全不锈钢网笼中1500*1950，第一只为带气胀不锈钢网笼，表面为防伪铜网。网箱带匀浆辊，每个网笼带不锈 钢吸水箱。不锈钢真空回头辊一只，驱毯 棍两辊分离。所有毛毯均带自动校正器，电动张紧器；上下毛布均带不锈钢移动喷淋
-压榨部：不锈钢真空吸移辊一只，一压为真 空压榨一套，二压为勾纹石辊一套，三压 为勾纹石辊反压一套。所有石辊配气动移 动刮刀；所有毛布吸水箱为不锈钢材质；所有毛毯均带自动校正器，电动张紧器；上下毛布均带不锈钢移动喷淋；
-烘干部1：12只烘缸中1500*1950，4个毯缸
中800*1950；所有毛毯均带自动校正器，电
动张紧器；
-施胶机：上下双棍施胶；配不锈钢保温施胶
槽；配不锈钢弧形辊；
-烘干部2：6只烘缸中1500*1950，3个毯缸中
800*1950；配不锈钢弧形辊；所有毛毯均带
自动校正器，电动张紧器；所有导辊为铜面
包覆；刮刀若干；
-软压光机：4辊软压光(传动电机，减速箱
齐全)；配不锈钢弧形辊及气动移动刮刀；配
备辊2只
-水平气动卷纸机
-1575复卷机一套
-双面分切复卷机一套，瑞安市毅美机械厂
产品
-铜网水印压机一套
-北京精雕，金属防伪模具冲压雕刻机一套，
主机辅机健全。
-所有传动 电机，减速箱齐全
联系人：奚先生133****5370
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