第二章 文獻探討
2.2 二硫化碳製程描述
製造二硫化碳所使用原料：純炭(C)及硫磺(S)，製程中的主要產品為 二硫化碳(CS2)。 主反應如下：
C(S)＋S2 (g) →CS2 ＋23.7cal╱kg－mole. at 800°C
由反應速率 K 和溫度之間的關係，可得知反應溫度約在 710～810°C 最 佳，所生成之CS2 濃度最高。
副反應為：
H2(g)＋S(g) →H2S(g) CS2 (g)＋H2O →2H2S＋CO2
副反應之所以產生是由純炭中含有水份及揮發物(碳氫化合物)，
所產生之H2S、CO2氣體用氫氧化鈉吸收，生成副產品Na2S。
C S
圖 2.1 二硫化碳硫程圖
電爐 硫磺
分離器
第一 冷卻器
第二 冷卻器
尾氣 處理系統
水分離槽 中間槽
過濾器 粗凝槽
大貯槽
二硫化碳 貯槽
CS2 單元製程可分為：1 電爐、硫磺分離器區、2 粗凝槽、水分離槽區、
3 中間槽、大貯槽區、4 冷卻器、尾氣洗滌塔區、5 儲槽區等五大部份，
2.2.1 電爐、硫磺分離器區
木條經純炭場炭化成純炭後，利用吊車加入電爐內使用。外購液硫 入廠後，置於貯槽內再用泵浦泵至硫磺計量槽，再以加硫機加入電爐內使用。
以上述純炭、液硫當做原料，共同加入電爐內，利用通電的石墨電極產生熱
源，使原料反應生成應生成CS2 氣體。氣體再藉由氣道通入硫磺分離器，
利用硫磺分離器內冷卻水管降溫，將大部份的硫磺氣體在此冷凝分離。
2.2.2 粗凝槽、水分離槽
來自硫磺分離器之 CS2氣體進入粗凝槽，粗凝槽內設有十幾只噴嘴持續 噴灑冷卻水(溫度約控制在 21°C)，將大部份氣體冷凝成粗 CS2液體，未冷凝 下來之氣體再導入冷卻器冷卻，而冷凝下之液體和冷卻水共同流入水分離槽 中，由於CS2 液體與水不互溶且比重較大，CS2 液體會沈至下層，故在水 分離器將部份水分離，水溢流至循環水槽。
2.2.3 中間槽、大貯槽區
經水分離槽分離部份水後之 CS2液體，流入中間槽內暫存，於中間槽設
有液位計可計算產量以判斷生產狀況。中間槽內之粗CS2 上層亦覆有水可
防氣體逸散，上層之水不斷溢流至循環水槽。中間槽下方設有防溢凹槽內有 水，可降低中間槽破漏時產生之危害。
每日兩次，將中間槽內之粗 CS2 利用位差流入大貯槽內，大貯槽內上 層之水再利用泵浦泵回中間槽以補充失去之水位。
大貯槽計有兩種功能，一為暫存粗 CS2 液體、另一當做壓送槽，利用 泵浦泵水加壓將粗CS2 液體送至儲槽區存放。大貯槽置於充滿水之防溢凹 槽內，可降低破漏時產生之危害。
2.2.4 冷卻器、尾氣洗滌塔區
粗凝槽未冷凝氣體進入第一冷卻器將氣體冷凝，再進入第二冷卻器再一 次將氣體冷凝，最後進入二段尾氣洗滌塔洗滌後導入煙囪排放。冷卻器冷凝 下之CS2 流入中間槽內，
2.2.5 儲槽區
為使 CS2 液體安全存放，全部儲槽均置放於水面下。儲槽分為二：一 區置放粗CS2 ，一區置放精CS2 成品。
大貯槽壓送來之 CS2 導入粗儲槽內，而粗儲槽上層之水在流回壓送水 槽補充壓送水。
使用過慮水壓送粗儲槽內之粗二硫化碳至精餾系統，經製成精二硫化 碳，再送入精二硫化碳儲槽存放。利用泵浦泵軟水加壓精二硫化碳儲槽，送 成品供製程使用。
2.3 二硫化碳物質安全資料：
2.3.1 二硫化碳之物理及化學特性：
﹝11﹞二硫化碳揮發性大，極易著火，因發火溫度極低，因此普通的燈泡表面、
或高溫蒸汽管接觸即著火。二硫化碳蒸汽與空氣混合，即於1.3% ～ 50% Vol 廣泛形成爆炸性混合氣體，如遇有火源、或靜電，即可產生爆炸。因二硫化 碳的爆炸危險溫度範圍為－30℃～20℃，因此將二硫化碳儲藏於密閉容器中
時，雖然在20℃以下，但若接近火源亦會引起爆炸。
二硫化碳蒸汽比重較空氣為重，因其蒸汽不易揮散容易在低窪滯流，形 成爆炸性混合氣體。並蒸汽亦可由相當遠的發火源，逆火引起爆炸所以在二 硫化碳工作場所火源的管制特別重要。二硫化碳為非導電性，在流動、過濾、
滴下時，會帶有靜電，則有可能因靜電火花引起爆炸、火災。
二硫化碳是環保署列管之第一類毒性化學物質、消防署列管第四類之公
共危險物質，物品危險屬於第3 類易燃液體及第 6 類毒性物質，經暴露後，
將立即危害人體健康或對生物生命產生危害。二硫化碳是透明無色的液體，
工業級的二硫化碳含有不純的硫化氫，具淡黃色及臭味。二硫化碳之嗅覺濃 度為0.1 至 0.2 ppm 。二硫化碳之物理及化學特性如附表 2.2，二硫化碳不 同容許濃度對人體影響如附表2.3。
化學災害發生主要原因有氣體外洩、火災及爆炸。氣體洩漏方面，隨著 濃度高低、暴露時間長短及洩漏物質的毒性特性之影響導致健康損傷及危害
生命。毒性氣體擴散所引用的濃度指標判定，如表2.4 所示，國外常作為指
標的包括有ERPGs、SPEGL、及 EEGLs 等三種。如美國 EPA 所用之風險管 理方案要求以ERPG-2 為影響範圍之終點濃度(Endpoint)，而國內常用
會有生命危險之傷害為標準，因此美國EPA 建議以十分之一的 IDLH 值作為 影響範圍參考濃度，若洩漏值無IDLH，則可使用半致死濃度(Medium Lethal Concentration，LC50)或半致死劑量(Medium Lethal Dose，LD50)為參考標準
﹝12﹞。
易燃物質洩漏，依美國EPA所用之風險管理方案要求﹝13﹞，氣雲爆炸 (vapour cloud explosion)--終點限值(Endpoint)為超壓1psi，爆炸過壓之影響如 表2.5，爆炸中心位於外洩源與LFL濃度之中點。 熱輻射/暴露時間--池火(pool fire)、噴射火焰(jet fire)與火球(BLEVE)之熱輻射終點限值(Endpoint)為 5kW/m2，暴露時間為40秒，熱輻射之影響如表2.6。
表2.2 二硫化碳之物理及化學特性 英文名稱 Carbon disulfide
化學式 CS2
分子量 76.13
外觀 無色或微黃色液體
氣味 有強烈不快氣味
沸點 46.3℃
發火溫度 100℃
熔點 －11.8℃
閃火點 －30℃ 測試方法：閉柸
爆炸界限 1.3 ％ ～ 50 ％ 蒸汽壓 360 mmHg (25 ℃) 蒸汽密度 2.64
比重 1.263 (水＝1)
水中溶解度 0.22g/100mL
危害性分類 易燃性液體、毒性物質
表 2.3 空氣中二硫化碳暴露濃度對人體之作用與影響 暴露指標 暴露濃度(PPM) 內 容
ERPG-1 1 人員暴露在此濃度下一小時內，不會有明顯 的不適感的濃度值。
ERPG-2 50 人員暴露在此濃度下一小時內，身體不會造 成不可恢復性傷害的濃度值。
ERPG-3 500 人員暴露此濃度下一小時內會造成不可恢
復性傷害、包括死亡的濃度值。
TWA 10 勞工每天工作八小時，大部份勞工重複暴露 此濃度下，不致有不良之反應。
STEL 15 勞工連續暴露在此濃度下任何十五分鐘，不 致有下列之情形：
1.不可忍受之刺激。
2.慢性或不可逆之組織病變。
3.麻醉昏暈作用，意外事故增加之傾向或 工作效率之降低。
IDLH 500 在有毒氣體30 分暴露下，尚有逃跑能力，
且不會對生命造成威脅或對身體器官造成 無法恢復之傷害(針對毒氣而言)。
表 2.4 毒性物質引用之濃度指標﹝12﹞
IDLH Immediately danger to life or health levels
表 2.5 爆炸過壓之影響﹝14﹞
壓 力
(psig) (barg) 損 害 0.02 0.00138 惱人的噪音(137db 低頻 10-15Hz)
0.1 0.00689 處在扭曲變形狀況下的小型窗戶玻璃破裂
0.15 0.01034 典型的玻璃破裂壓力
0.3 0.02068
“安全距離”(在此值外有 95%的或然率不會有嚴重 的損害)；射出的投射極限；造成天花板部份的損 壞；10%的窗戶玻璃破損
1.0 0.06894 房舍部份的損壞，造成無法居住
2 0.1379 房屋的屋頂及牆壁部份崩塌
2.4~12.2 0.1656~
0.8411 1~99%人員中耳破裂 2.5 0.1726 50%的房屋磚造結構破壞
3 0.2068 工業建築物內重機具(3000 磅)蒙受少許的損壞；建 築物的鋼骨結構扭曲並脫離地基
3~4 0.2068~
0.2758
無鋼骨結構、自然鋼鐵板外框之建築物完全破壞；
石油儲槽破裂 5~7 0.3447~
0.4826 房屋幾乎完成損壞
7 0.4826 裝載之鐵路火車翻倒
15.5~29.0 1.0686~
1.9994 1~99%人員死亡
表2.6 熱輻射之影響 ﹝14﹞
輻射強度
(Kw/㎡) 觀察到的影響
37.5 對程序設備足夠造成損害。曝露時間1 分鐘之致死率為
100%。
25.0 在無限期地長時期曝露下足以點燃木材的最低能量。
15.8 操作員無法從事作業並籍遮蔽物隔離熱輻射(例如設備後
側)之區域內的熱強度。
12.5 起始點燃木材(piloted)、熔化塑膠管所需之最低能量。曝 露時間1 分鐘之致死率為 1%。
9.5 8 秒後到達疼痛極限；20 秒後造成二度灼傷。
4.0 如果在20 秒內無法到達遮蔽物遮蔽，對人員足以造成疼
痛感；然而可能導致皮膚起泡(二度灼傷)。致死率為 0%。
1.6 長時間曝露將不會造成不舒適感。
2.3.2 二硫化碳之毒性：
一、急毒性 :
吸入：
1. 最可能的途徑，暴露於 5 00 到 1000 ppm 可能導致嚴重的情緒及人格失 常，包括激動、困惑、不可控制的生氣、惡夢、失眠、精神異常、自殺，
暴露於4 8 0 0 p p m 30 分鐘會昏睡且可能致命。
皮膚：
1. 會經由皮膚吸收，症狀如吸入途徑所引起。會溶解皮膚油脂、可能造成 鱗狀皮膚。濺到皮膚可能導致起水泡。靠近神經處吸收可能造成神經損 傷。
眼睛：
1. 濺到眼睛會立即導致嚴重刺激。高濃度蒸氣可能會刺激眼睛。
食入：
1. 小量食入可能導致嘔吐、痢疾及頭痛，大量食入可能導致痙攣和昏睡。
亦曾被報導過若食入如1g 的量會致命。
LD50(測試動物、暴露途徑)：2780 mg/kg(小鼠，吞食) LC50(測試動物、暴露途徑)：25000 mg/m3/2H(大鼠，吸入)
二、慢毒性或長期毒性:
1. 長期暴露會造成中樞及末梢神經、心血管、腸胃、內分泌和眼睛的疾病。
2. 中樞神經系統：最初會不穩定、興奮及喪失個性，發展為憂鬱、焦慮、
偏執狂，有時會自殺，症狀如惡夢、冷淡及頭痛，繼續暴露可能成類似 柏金森氏疾。
4. 心血管影響：類似因年老而動脈硬化，發生於頭及腎的動脈，並增高心 臟冠狀動脈疾病。
5. 腸胃影響：增高腸胃疾病和肝及膽汁導管官能障礙。
6. 眼睛：結構和功能改變及眼睛血管損壞。特殊效應：2 gm / Kg（懷孕 6
－15 天雌鼠，吞食）造成胚胎中毒。
三、中毒急救方式
二硫化碳中毒之搶救者須完整穿戴個人防護裝備，方可進入災區救人。
而二硫化碳中毒之急救最重要是將患者迅速搬離現場至通風處，檢查患者之 中毒症狀，判斷出中毒路徑給予適當之救護，二硫化碳中毒急救流程圖如圖 2.2 。
2.3.3 二硫化碳防災設備 一、個人防護設備
眼睛防護:化學安全護目鏡、護面罩，操作時不可戴隱型眼鏡。
呼吸防護: 1 0 ppm 以下：有機蒸氣濾罐式呼吸防護具或自攜式呼吸防護 具。
25 ppm 以下：定流量式供氣式呼吸防護具或動力式有機蒸氣濾 罐的空氣淨化式呼吸防護具。
50 ppm 以下：有機蒸氣濾罐全面型化學濾罐式呼吸防護具或有 機蒸氣濾罐動力型緊密貼合面罩的空氣淨化式呼 吸防護具或有機蒸氣濾毒罐或有機蒸氣濾罐動力 型。
500 ppm 以下：正壓式供氣式呼吸防護具。
500 ppm 以下：正壓式供氣式呼吸防護具。