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活泼有机金属运输危险性和运输要求探讨
作者:戎 霄1 祝惠惠1 华 雯1 姚 浩1 潘 鹏1
戎 霄1 祝惠惠1 华 雯1 姚 浩1 潘 鹏1
摘 要 为提高活泼有机金属运输安全,本文依据《联合国关于危险货物运输的建议书 规章范本》(以下简称规章范本) 的要求,深入研究了活泼有机金属的运输危险,归纳了分类流程,明确了活泼有机金属对应的运输危险性分类和包装类别, 并结合不同运输方式下的法规要求,梳理了活泼有机金属在海洋运输、道路运输和航空运输时需要满足的条件和注意事项, 对活泼有机金属的安全、合规运输具有指导意义。
关键词 活泼有机金属;危险性分类;包装类别;规章范本
Requirements of Active Organometallic Substances
RONG-Xiao1 ZHU Hui-Hui1 HUA-Wen1 YAO-Hao1 PAN-Pen1
Abstract In order to improve the transport safety of active organometallic substances, this paper probed into the transport hazards of active organometallic substances and the corresponding classification process based on the requirements derived from Recommendations on the Transport of Dangerous Goods Model Regulations (hereinafter referred to as Model Regulations). Classification of transportation hazards and packaging categories were also put forward in this paper. In addition, the international laws and regulations for different transportation modes of active organometallic substances were also combed through. Finally, this paper summarized the conditions and considerations of active organometallic substances transported by sea, road and air. It has guiding significance in ensuring safe and compliant transport of active organometallic substances.
Keywords active organometallic substances; hazardous classification; packing categories; Model Regulations
有机金属(又称金属有机)是碳与金属直接成键的化合物,典型例子有格氏试剂、二茂铁、有机锂化合物等;叔丁醇钾这类金属跟氧相连的化合物则不是有机金属[1]。碳-金属键可以参与众多有机催化反应[2],使其与石油化工、精细化学、材料科学、制药工程等学科密切联系[3]。
自1951年Pauson和Miller合成出著名的“夹心饼干”—二茂铁 [1],至今已有10 位科学家因在有机金属化学领域中做出巨大贡献而荣获诺贝尔奖[4]。有机合成领域里:有机金属化合物的研究推动了有机化学的发展[5];工业领域里:有机金属被大量地用作于石油化工、提炼化工的催化剂[6];医药领域里:有机金属可阻止癌细胞的增殖,成为最广泛应用的抗癌药物之一[7]。
虽然有机金属的应用领域非常广泛,但是性质较活泼的有机金属在运输过程中会有易燃易爆等危险。其运输危险来源于两方面:一是活泼有机金属化合物中金属分子质量一般相对较低(如锂、钛、镁等),化学性质较活泼。这类金属与空气接触极易发生氧化还原反应并释放出大量热,与水接触能夺取水氧,分解释放出易燃气体(氢气)[8]。二是商业产品一般会将活泼有机金属溶于易燃烷基溶剂里(如己烷、辛烷等)[9]。
为了能够准确识别活泼有机金属运输危险性,保障其进出口贸易安全,本文将结合国际运输法规,给出活泼有机金属建议运输分类,并明确相关运输要求和注意事项。
1 活泼有机金属运输危险性
1.1 活泼有机金属建议运输分类
依据规章范本[10]要求,活泼有机金属涉及的运输危险性有4.2项发火、4.2项自热、第4.3项遇水放出易燃气体、第4.1项易燃固体和第3类易燃液体。表1梳理了不同危险有机金属对应的运输条目。
如表1所示,依据规章范本,UN3391至UN3400专指活泼有机金属类产品,是属于活泼有机金属的类属条目。如果所运输的活泼有机金属通过试验证明没有4.2项和4.3项危险,固体可选择范围较大的通用联合国编号UN1325,液体可选择通用联合国编号UN1993进行运输。值得注意的是,部分活泼有机金属会因为金属性质不稳定或者添加易燃有机溶剂而具有两种危险项别(见UN3393、UN3394、UN3396、UN3397和UN 3399)。以UN3393为例,4.2项发火危险在前为主要危险,4.3项遇水放出易燃气体在后为次要危险。危险性先后顺序的规定详见规章范本第2.0.3节。
包装类别按照物质的危险程度,共分3个等级:I类包装显示高度危险性的物质;II类包装显示中等危险性的物质;III类包装显示轻度危险性的物质[11]。包装类别的划分是根据联合国《试验和标准手册》(以下简称试验手册)[12]中规定的相应试验来确定,活泼有机金属运输危险及包装类别的确定方法见表2。
表1 规章范本中活泼有机金属运输危险分类及运输条目
Table 1 Transport hazards classification and shipping entries of active organometallic in Model Regulations
联合国运输编号(UN NO.) | 运输名称 | 危险项别或类别 | 包装类别 |
UN3391 | 固态有机金属物质,发火 | 4.2 | I |
UN3392 | 液态有机金属物质,发火 | 4.2 | I |
UN3393 | 固态有机金属物质,发火,遇水反应 | 4.2(主)+4.3(次) | I |
UN3394 | 液态有机金属物质,发火,遇水反应 | 4.2(主)+4.3(次) | I |
UN3395 | 固态有机金属物质,遇水反应 | 4.3 | I、II或III |
UN3396 | 固态有机金属物质,遇水反应,易燃 | 4.3(主)+4.1(次) | I、II或III |
UN3397 | 固态有机金属物质,遇水反应,自热性 | 4.3(主)+4.2(次) | I、II或III |
UN3398 | 液态有机金属物质,遇水反应 | 4.3 | I、II或III |
UN3399 | 液态有机金属物质,遇水反应,易燃 | 4.3(主)+3(次) | I、II或III |
UN3400 | 固态有机金属物质,自热性 | 4.2 | II或III |
UN1325 | 有机易燃固体,未另作规定的 | 4.1 | II或III |
UN1993 | 易燃液体,未另作规定的 | 3 | I、II或III |
表2 不同危险项别或类别的包装类别选择方法
Table 2 Method for selecting packing groups of different hazard classes or divisions
危险项别或类别 | 试验结果 | 对应包装类别 | 对应试验手册章节 |
4.1项易燃固体 | 燃烧时间小于45s且火焰通过湿润段。 | II | 第33.2章节 |
燃烧时间小于45s且湿润段阻止火焰传播至少4min。 | III | ||
4.2项发火物质 | 无需热源,与空气接触不到5min便燃烧。 | I | 第33.4章节 |
4.2项自热物质 | 25mm3试样在140℃下做试验发生自热危险。 | II | |
100mm3试样在140℃下做试验发生自热危险,在120℃下做试验未发生自热危险,并且该物质装在体积>3m3的包件内;或 | III | ||
100mm3试样在140℃下做试验发生自热危险,在100℃下做试验未发生自热危险,并且该物质装在体积>450L的包件内;或 | |||
100mm3试样在140℃和100℃下做试验发生自热危险。 | |||
易燃气体物质 | 放气速率:ge;10L/Kg/min。 | I | 第33.5章节 |
放气速率:ge;20L/Kg/h,且不满足I类包装试验结果。 | II | ||
放气速率:ge;1L/Kg/h,且不满足I类和II类包装试验结果。 | III | ||
第三类易燃液体 | 初沸点le;35℃。 | I | (表32.1) |
闪点<23℃,初沸点>35℃。 | II | ||
闪点ge;23℃且le;60℃,初沸点>35℃。 | III |
表3 试验现象描述
Table 3 Description of experimental phenomena
危险项别或类别 | 试验现象 |
4.2项发火 | 少量样品与空气接触不到5分钟,无需热源即可燃烧。 |
4.3项遇水放出易燃气体 | 遇水即放出易燃甚至自热气体,易引起燃烧或爆炸事故。 |
4.2项自热 | 样品数量很大(几千克),无需热源,与空气接触经过长时间(几小时或几日)才会燃烧。 |
4.1项易燃固体 | 这类物质燃烧同时需要热源和空气才会燃烧。 |
第三类易燃液体 |
图1 活泼有机金属运输危险分类流程
Fig.1 Transport hazards classification process of active organometallic
值得注意的是,当活泼有机金属经过判定具有主次两种物理危险,此时包装类别的选取原则是选择最严格的包装等级,与主次危险先后顺序无关。
1.2 活泼有机金属运输危险分类方法
活泼有机金属根据其试验结果,按照图1的分类流程划入相应的联合国运输编号。
这5种物理危险的试验现象描述见表3。
依据试验现象可得发火物质试验时间最短,危险程度最高,因此活泼有机金属分类流程按照4.2项发火、4.3项遇水放出易燃气体、4.2项自热、4.1项易燃固体和第三类易燃液体的先后顺序依次进行相关试验,逐一排除,从而得到准确的运输分类。对于有两种危险的联合国运输编号,选取逻辑是若有发火危险,则进一步做遇水放出易燃气体试验(见图1中框2和框3);若有遇水放出易燃气体危险,固体则进一步做自热试验(见图1中框11、12和9)或4.1项易燃固体试验(见图1中框11、12、 9和6),液体则进一步判断溶剂是否有易燃危险(见图1中框11、12和13)。
2 活泼有机金属运输要求
本章节梳理了活泼有机金属在海洋运输(《国际海运危险货物规则》(以下简称IMDG)[13])、道路运输(《危险货物国际道路运输欧洲公约》(以下简称ADR)[14])和航空运输(国际航空运输协会《危险品规则》(以下简称DGR)[15])时需满足的要求。
2.1 运输装载量要求
每一个联合国运输编号都有对应的包装规范,规定了运输时单个包件最大允许装载量。不同运输模式下的单个包件最大允许装载量见表4。
如表4所示,海洋和道路运输与规章范本的要求保持一致,航空运输要求与其余模式有区别。当活泼有机金属运输条目是UN3391至UN3400,包装类别为I类:航空运输时,客机禁止运输所有有机金属;货机禁止运输所有含4.2项发火危险的有机金属。包装类别为II类或III类:航空运输的最大允许装载量远小于海洋和道路运输装载量(3m3)。当活泼有机金属运输条目是通用条目时(UN1325和UN1993):航空运输的最大允许装载量远小于海洋和道路运输的允许装载量。值得注意的是:当活泼有机金属虽然通过相关试验确定包装类别只需要满足III类等级要求,航空运输时仍要求实际包装类别要达到更严格的II类包装等级。综上所述:航空运输由于本身运输风险更大,所以其要求严于其它运输模式,其中客机运输要求更严于货机运输要求。
2.2 标记标签要求
依据法规要求,包件上应做出相应的标记,除非法规对该运输条目另有规定。以二茂镁为例:二茂镁具有4.2项发火和4.3项遇水放出易燃气体危险,其包件上应标记:固态有机金属物质发火,遇水反应(二茂镁),UN3393。航空运输除了要标记以上内容之外,还需标记:托运人及收货人的全名及地址、所含危险货物的净重或毛重(毛重用字母“G”标注在计量单位后面)等信息(详见DGR第7章)。
表4 不同运输模式单个包件最大允许装载量要求差异
Table 4 Differences in requirements of maximum allowable loading capacity of single package in different transport modes
| Model Regulations、IMDG、ADR单个包件 | DGR 单个包件 | ||
客机 | 货机 | |||
UN3391、UN3393 | I类包装 | 150Kg(毛重) | 禁止运输 | |
UN3392、UN3394 | I类包装 | 150Kg(净重) | 禁止运输 | |
UN3397 | I类包装 | 400Kg(净重) | 禁止运输 | 15Kg(净重) |
II类包装 | 3m3 | 15Kg(净重) | 50Kg(净重) | |
III类包装 | 25Kg(净重)1 | 100Kg(净重)1 | ||
UN3398、UN3399 | I类包装 | 250L | 禁止运输 | 1L |
II类包装 | 3m3 | 1L | 5L | |
III类包装 | 5L1 | 60L1 | ||
UN3400 | II类包装 | 3m3 | 15Kg(净重) | 50Kg(净重) |
III类包装 | 25Kg(净重)1 | 100Kg(净重)1 | ||
UN1325 | II类包装 | 3m3 | 15Kg(净重) | 50Kg(净重) |
III类包装 | 25Kg(净重)1 | 100Kg(净重)1 | ||
UN1993 | I类包装 | 250L | 1L | 30L |
II类包装 | 3m3 | 5L | 60L | |
III类包装 | 3m3 | 60L | 220L |
注:虽然运输条目是III类包装,但空运运输时,此类物质包装等级必须要满足II类包装的要求
活泼有机金属对应其运输危险,需张贴的运输标签见表5:
标签形状为呈45度角的正方形(菱形)。危险标签尺寸最小应为100 mmtimes;100 mm,如果包件较小,可按比例适当缩小,但是必须保证标签上符号和图案清晰可见。当活泼有机金属具有主、次两种危险时,则这两种危险的标签均需要张贴在包件上。表5所列标签中,第3类易燃液体和第4.3项遇水放出易燃气体均有两种形式标签,可任选一种,与包件颜色呈反差色即可。
表5 不同危险项别或类别对应的运输标签式样
Table 5 Transport label styles of different hazard classes or divisions
危险项别或类别 | 危险标签 |
第三类易燃液体 | 或 |
4.1项易燃固体 | |
4.2项发火物质和4.2项自热物质 | |
4.3项遇水放出易燃气体物质 | 或 |
3 结论
活泼有机金属因其性质不同而存在不同危险,故本文以规章范本为基础,并结合不同运输模式的相关法规,深入探讨了有机金属的运输危险性分类。梳理结果如下:
(1)UN3391至UN3400专指活泼有机金属类产品,是活泼有机金属的类属条目,涉及的危险有发火、遇水放出易燃气体、自热、易燃。
(2)活泼有机金属物质分类时,需按照危险程度高低依次做相关试验,详细流程见图1。
(3)海洋和道路运输与联合国规章范本的要求保持一致,航空运输要求严于其它运输模式:所有包装类别为I类的有机金属禁止客机运输;活泼有机金属通过相关试验确定包装类别只需达到III类等级要求时,航空运输时仍要求实际包装类别要达到更严格的II类等级。
(4)活泼有机金属运输时,需有相应的标记标签(见2.2)。实际运输环节中,各相关人员对于活泼有机金属需谨慎管理,依据试验结果给出最合适的运输分类,以免造成对运输人员、财产、以及环境等不必要的损失。
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第一作者:戎霄(1989—),女,汉族,江苏苏州人,硕士,从事化学品检测和鉴定工作,E-mail:1002198549@qq.com
1.南京海关危险货物与包装检测中心 常州 213022
1. Changzhou Safety Testing Center for Entry-Exit Industrial and Consumable Products, Changzhou 213022
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