氯氣生產(chǎn)儲存中危險性及安全對策分析

趙朝陽

(貴州省勞動保護(hù)科學(xué)技術(shù)研究院貴州 遵義563000 )

摘要:通過對氯氣生產(chǎn)、儲存(充裝)過程中存在的主要危險因素進(jìn)行分析,提出了針對中毒、爆炸等重點(diǎn)危險因素進(jìn)行防范的安全對策措施,對于保證企業(yè)的安全生產(chǎn)有現(xiàn)實的參考價值。

關(guān)鍵詞:中毒;爆炸;危險因素;三氯化氮;安全措施

中圖分類號:F407.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:16723198(2009)15030702

1氯氣 生產(chǎn)、儲存過程主要危險因素分析

1.1氯氣(液氯)中毒

在液氯工段如果發(fā)生爆炸泄漏,則可造成氯氣外逸導(dǎo)致現(xiàn)場人員中毒事故的發(fā)生。導(dǎo)致這一事故發(fā)生的原因主要有:氯氣含水分過高導(dǎo)致設(shè)備及管道腐蝕;三氯化氮的富集;液氯蒸發(fā)器內(nèi)溫度、壓力過高等生產(chǎn)系統(tǒng)失控;尾氣處理系統(tǒng)發(fā)生事故;設(shè)備結(jié)構(gòu)材質(zhì)選擇不當(dāng);機(jī)械設(shè)備密封不嚴(yán);監(jiān)控系統(tǒng)失控;操作失誤;維修不及時等等。中毒是整個生產(chǎn)裝置中最大的危險有害因素。

1.2火災(zāi)和爆炸

(1)電解槽的爆炸危險。在電解裝置中,飽和食鹽水通過直流電電解,產(chǎn)生氫氣和氯氣。如果出現(xiàn)異常情況,空氣或氧氣與氫氣相混合達(dá)到爆炸極限,電解槽可能發(fā)生火災(zāi)爆炸。同時又由于裝置中存在劇毒的氯氣一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸則可能會連帶發(fā)生有毒氣體的泄漏,后果將更加嚴(yán)重。

(2)管道輸送系統(tǒng)爆炸危險。氯氣總管含氫量大于0.5%,氯氣液化后尾氣含氫量大于4%,都有發(fā)生爆炸事故的可能。氫氣管道出現(xiàn)負(fù)壓,空氣漏入,形成爆炸性混合氣體。此外在液氯工段,由于三氯化氮的富集,也存在發(fā)生爆炸的危險。

(3)氯氣液化和灌裝的爆炸危險。氯氣在液化時,由于氫氣在氯氣液化時的壓力和溫度下仍為氣態(tài),隨著氯氣液化量的增加,氫氣在剩余中的含量隨氯氣液化量就相對增加,極易構(gòu)成爆炸性混合物。

(4)氯氣儲存的爆炸危險。氯氣儲存設(shè)備在氯氣干燥的條件下不會發(fā)生腐蝕,但是在含水量超過50ppm后,氯氣就能夠與水作用生成酸,對鋼瓶或容器進(jìn)行腐蝕,使儲存設(shè)備穿孔,導(dǎo)致泄漏爆炸事故;同時產(chǎn)生氫氣,使氯氣的濃度進(jìn)入爆炸極限范圍;酸性條件下,三氯化氮極為活潑,易發(fā)生爆炸。

(5)三氯化氮爆炸危險。NCl3是一種比氯有更強(qiáng)氧化性的氧化劑,在空氣中易揮發(fā),不穩(wěn)定,純的三氯化氮和橡膠、油類等有機(jī)物相遇,可發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。如果在日光照射或碰撞“能”的影響下,更易爆炸。

(6)工藝中存在的引爆源。電解工藝過程使用大電流,如果電氣線路接觸不良,絕緣達(dá)不到要求,極易產(chǎn)生電火花成為引火源。例如,電解槽槽體接地處產(chǎn)生的電火花;排放堿液管道的對地絕緣不良產(chǎn)生的放電火花;斷電器因結(jié)鹽、結(jié)堿漏電產(chǎn)生的電火花及氫氣管道系統(tǒng)漏電產(chǎn)生電位差而發(fā)生的電火花;電解槽內(nèi)部構(gòu)件間由于較大電位差或兩極之間的距離縮小而發(fā)生放電火花。此外,存在雷擊放空管引起氫氣燃燒等其它引火源等。

2安全對策措施

2.1防毒措施

重點(diǎn)應(yīng)集中在現(xiàn)場氯跑、冒、滴、漏以及事故(含未遂事故)氯處理系統(tǒng)。(1)培訓(xùn)職工學(xué)會氯中毒的自我保護(hù)及互救知識。(2)不符合設(shè)計規(guī)范要求和有質(zhì)量缺陷的設(shè)備(含管件閥門)嚴(yán)禁用于生產(chǎn)。(3)應(yīng)在電解、氯氣干燥、液化、充裝崗位合理布點(diǎn)安裝氯氣監(jiān)測報警儀,現(xiàn)場要通風(fēng)良好,備有氯吸收池(10%液堿池)、眼和皮膚水噴淋設(shè)施、送風(fēng)式或自給式呼吸器以及急救箱,配置規(guī)定數(shù)量的過濾式防毒面具或空氣呼吸器。(4)大型氯堿企業(yè)最好增設(shè)事故氯處理系統(tǒng),將氯總管、液氯貯罐及其安全閥通過緩沖罐與可以吸收氯的液堿噴淋塔相連,緊急狀況下可自動啟動,平時可以起到平衡氯總管壓力等安全生產(chǎn)控制作用。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程計算機(jī)管理和控制。

2.2防火防爆措施

(1)設(shè)置安全設(shè)施和安全裝置。

在設(shè)計和建設(shè)時,應(yīng)該嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置安全消防防護(hù)措施。對處理易燃、易爆危險性物料的設(shè)備應(yīng)有壓力釋放設(shè)施,包括安全閥、釋放閥、壓力控制閥等,一旦超壓,可把危險物料泄放到安全的地方;對盛裝氯氣、氫氣、氨氣及氯化氫的設(shè)備和輸送管道系統(tǒng)設(shè)計在線自動監(jiān)測儀表;對可能逸出氯氣、氫氣、氮氧化物、氨氣及氯化氫等作業(yè)場所設(shè)計氣體監(jiān)測、報警和連鎖系統(tǒng);設(shè)計集中正壓通風(fēng)控制室,必須保證通風(fēng)空氣不受污染,空氣吸氣口設(shè)計以活性炭或其他吸附劑為過濾介質(zhì)的過濾器等等防護(hù)措施。①設(shè)置報警連鎖裝置。通過報警連鎖裝置的設(shè)置,將系統(tǒng)各處氯氣壓力、氫氣壓力、槽電壓、人槽鹽水總管壓力、氯氣透平壓縮機(jī)的氯氣流量、突然停止交流或直流供電以及重要機(jī)械的停機(jī)信息輸入自動報警連鎖系統(tǒng),一旦上述指標(biāo)(或狀態(tài))失控,連鎖動作,使裝置各部機(jī)器、設(shè)備、各控制閥門都處于安全狀態(tài)。②電解系統(tǒng)的氯氣總管應(yīng)設(shè)置壓力密封槽(正壓安全水封),以便在非常狀態(tài)下,氯氣直接排入事故氯氣處理裝置。③在采用氯氣透平壓縮機(jī)現(xiàn)場,電解系統(tǒng)氯氣總管應(yīng)設(shè)置氯氣壓密封槽(負(fù)壓安全水封),在非正常狀態(tài)下,可自動吸入空氣,防止產(chǎn)生大的負(fù)壓。④電解系統(tǒng)設(shè)置的事故氯氣處理系統(tǒng),必須配置兩路獨(dú)立的動力電源互相切換使用。⑤在氯氣干燥塔出口安裝水分在線分析儀,控制水分超標(biāo)時的氯氣不得進(jìn)入壓縮機(jī)房。⑥氯氣透平壓縮機(jī)工藝配管必須設(shè)置防喘振回路,防喘振工況指標(biāo)(壓力、流量)必須輸入連鎖信號。

(2)建筑防爆要求。

電解工段建筑應(yīng)符合防爆要求。廠房應(yīng)為一、二級耐火等級建筑,泄壓面積應(yīng)超過0.2m2;廠房必須有良好的通風(fēng);不得采取折板式屋蓋和槽形屋蓋,以免積聚氫氣。氫氣處理間、壓縮間、氯氣處理間與電解間宜用防火墻分隔,墻上開洞應(yīng)采取封堵措施。有些工藝設(shè)備如氫氣冷卻、鹽水精制、氯氣液化、液氯貯槽等,可采取半露天布置,以減小火災(zāi)爆炸的危險性。①防止泄漏引起爆炸。設(shè)備和管道應(yīng)保持嚴(yán)密。由于氯氣有腐蝕性,管道、設(shè)備要經(jīng)常維修,發(fā)現(xiàn)故障及時修理或調(diào)換。出現(xiàn)泄漏情況時,要有堵漏和切斷氣源的措施。②防止電解槽爆炸。鹽水中鐵、鈣、鎂和硫酸根離子等有害雜質(zhì)要進(jìn)行脫除。生產(chǎn)中應(yīng)盡可能采用鹽水純度自動分析裝置,觀察鹽水成分變化。陰極網(wǎng)上的隔膜應(yīng)定期檢修。隔膜應(yīng)無脫落和附著不均勻的現(xiàn)象,電解槽中鹽水液位應(yīng)高出隔膜頂端。液位的觀察和控制可用轉(zhuǎn)子流量計或液位計。電解槽和解汞室的溫度需加以控制。電解槽的溫度宜控制在85℃-95℃,減少氯氣在陽極液的溶解度,減少副反應(yīng)。解汞室的水溫應(yīng)保持接近95℃,解汞后汞的含量鈉量宜低于0.01%,一般每班應(yīng)對含鈉量作一次分析。如果發(fā)現(xiàn)單槽中氯內(nèi)含氫量升高到1%以上,可采取加高鹽水液面或拆開氫氣斷電器,使氫氣從斷電器處排空等措施。為防止氯、氫氣在電解槽中混合,應(yīng)安裝氯、氫總管的壓力自動調(diào)節(jié)裝置,當(dāng)壓力升高時,可自動關(guān)閉氫氣回流閥門,加氯氣和氫氣的抽力;安裝氯、氫壓縮機(jī)的電動機(jī)與整流室的連鎖裝置,以便在電解槽直流電突然斷電時,能自動切斷壓縮機(jī)的電動機(jī),并在電動機(jī)停轉(zhuǎn)時能自動切斷電解槽的直流電源,同時向電解廠房、壓縮機(jī)房、電解生產(chǎn)的中央控制臺以及整流室發(fā)出信號;安裝與氯、氫總管相連的水封系統(tǒng),將氯氣由水封排入事故處理裝置,而將氫氣放空;在氫氣冷卻和壓送工段安裝水封,以便當(dāng)氫氣壓縮機(jī)的電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)而電解槽仍繼續(xù)工作時將氫氣放空;氫氣放空管道應(yīng)裝有阻火器,并通入蒸汽或氮?dú)?。管道輸送系統(tǒng)的防爆要求:電解初期,氫氣系統(tǒng)的氫氣應(yīng)排空,當(dāng)氫氣系統(tǒng)的氫氣濃度達(dá)98%以上時,才能輸入后續(xù)系統(tǒng)。氫氣輸送管道要防止出現(xiàn)負(fù)壓,進(jìn)入空氣,形成爆炸性混合物。定期分析氯氣中含氫量和氫氣中含氧量。要求氯氣總管中氫含量在0.5%以下,若含量過高,應(yīng)及時采取措施,如用惰性氣體沖淡、停車檢修等。

(3)氯氣液化和灌裝的防爆要求。

①氯氣液化應(yīng)按氯氣中含氫量來決定,防止殘存的氯氣中的氫含量增加而發(fā)生危險。液氯廢氣在正常情況下應(yīng)控制在3.5%以下,若含氫量過高,應(yīng)用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w沖淡,或用干燥的壓縮空氣稀釋,降低到安全允許范圍。②液氯鋼瓶在充裝環(huán)節(jié)要嚴(yán)格按照《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定充裝;嚴(yán)格掌握液氯鋼瓶的充裝系數(shù)≤1.25kg/L,灌裝液氯前,應(yīng)對氣瓶認(rèn)真檢查,瓶內(nèi)不得混有有機(jī)物,不得有鐵銹等金屬粉末。瓶內(nèi)必須留有0.05MPa的余壓,以避免有水或液態(tài)化學(xué)物品吸入瓶內(nèi)造成腐蝕或反應(yīng)爆炸。液氯鋼瓶充裝時,瓶內(nèi)要留出一定的氣相空間,不得超量充裝。為了防止充裝過量,充裝后應(yīng)認(rèn)真填寫充裝記錄。充裝后嚴(yán)格執(zhí)行復(fù)驗制度,發(fā)現(xiàn)超量充裝要立即處理。

(4)氯氣儲存的防爆要求。

儲存液氯鋼瓶的倉庫應(yīng)符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16—2006中有關(guān)規(guī)定,庫房結(jié)構(gòu)能使逸出氣體不滯留在室內(nèi),通風(fēng)效果良好,室溫不超過40℃,嚴(yán)禁露天堆放;液氯鋼瓶入庫前要檢查是否漏氣,安全附件是否齊全,確認(rèn)無泄漏和附件完整后才可入庫。液氯鋼瓶不得接觸高溫、明火,防止陽光直射。液氯應(yīng)與可燃物、有機(jī)物或其他易氧化物質(zhì)隔離,與乙炔、氨、氫氣、烴類、乙醚、松節(jié)油、金屬粉末等隔離。搬運(yùn)時要帶好鋼瓶的安全帽及防震橡膠圈,避免滾動和撞擊,防止容器受損。嚴(yán)禁用火、熱水或蒸汽加熱汽化使用。儲存容器中液氯的含水量應(yīng)該控制在500ppm內(nèi),防止生成酸,造成危害。

(5)預(yù)防三氯化氮爆炸。

為防止三氯化氮大量形成和積蓄,必須嚴(yán)格控制精鹽水總銨量低于4mg/L,氯氣干燥工序所用冷卻水不含銨,液氯中三氯化氮含量低于50×10-6,與液氯有關(guān)的設(shè)備應(yīng)定時排污且排污液內(nèi)三氯化氮含量必須低于60g/L,否則應(yīng)采取緊急處理措施,有條件的企業(yè)最好增設(shè)三氯化氮破壞裝置。

(6)控制和消除引爆源。

生產(chǎn)中應(yīng)盡量消除電氣火花引燃源,避免進(jìn)行可能產(chǎn)生火花的作業(yè)。電解槽食鹽水入口處和堿液出槽處、氫氣系統(tǒng)與電解槽的陰極箱之間也應(yīng)有可靠電氣絕緣,整個氫氣系統(tǒng)應(yīng)有良好接地。氯、氫輸送設(shè)備和管線保持良好的接地,接地電阻應(yīng)小于100Ω,防止靜電積蓄引爆。廠房應(yīng)有防雷設(shè)施,氫氣放空管的避雷針保護(hù)應(yīng)高出管頂3m以上。

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