氯氣泄漏防控技術(shù)

杭州電化集團有限公司 曹 軍

氯氣泄漏的防范難、風險大，是當前氯堿企業(yè)面臨的最大安全隱患之一。通過對氯氣泄漏防控技術(shù)的研究及應(yīng)用的介紹，提供了安全防范的借鑒與參考。

氯堿企業(yè)的主要風險是氯中含氫操作、三氯化氮操作以及氯氣泄漏。其中氯氣泄漏防范困難、風險很大，仍是當前氯堿企業(yè)面臨的最大風險。因此，氯堿企業(yè)中氯氣泄漏的問題應(yīng)引起高度關(guān)注，氯氣泄漏防控技術(shù)的研究及應(yīng)用迫在眉睫。

目前，氯氣泄漏防控技術(shù)的研究及應(yīng)用主要有以下3個方面。

一、氯堿涉氯裝置泄漏風險辨識

杭州電化集團有限公司有76年歷史，通過對生產(chǎn)裝置多次氯氣泄漏事故的分析、處理，并吸取其他單位氯氣泄漏的教訓(xùn)，及時采取了一系列防范措施，消除了生產(chǎn)裝置硬件和軟件上的安全隱患，使公司的生產(chǎn)處于安全運行狀態(tài)。

在防范泄氯的工作中，借鑒陶氏化學(xué)的HAZOP方法進行風險辨識。HAZOP即Hazard and Operability Study，危險和可操作性分析。HAZOP分析既適用于設(shè)備設(shè)計階段，又適用于現(xiàn)有生產(chǎn)裝置。對現(xiàn)有生產(chǎn)裝置分析時，吸收有操作經(jīng)驗和管理經(jīng)驗的人員共同參加。通過HAZOP分析能夠發(fā)現(xiàn)裝置中存在的安全危險，根據(jù)危險帶來的后果明確系統(tǒng)中的主要危害。根據(jù)HAZOP分析，確定了易泄漏氯氣的部位，從而進行風險辨識。

二、氯氣泄漏技術(shù)方案

根據(jù)對各種泄漏的風險辨識結(jié)果，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)和標準，研究制定氯堿涉氯裝置氯氣泄漏防控技術(shù)與專項檢查項目，擬采用如下防控技術(shù)。

①氯化反應(yīng)終點在線監(jiān)控技術(shù)。

②液氯罐車充裝采用雙套金屬軟管技術(shù)。

③液氯輸送管道采用雙套管。

④液氯充裝(包括液氯罐車)信息管理系統(tǒng)。

⑤涉氯工藝裝置平穩(wěn)率識別系統(tǒng)。

⑥氯氣取樣采用真空吸收裝置。

⑦氯氣貯存泄漏自動封閉與吸收系統(tǒng)。

⑧優(yōu)化涉氯裝置生產(chǎn)工藝和設(shè)備，保障生產(chǎn)裝置平穩(wěn)。

⑨機電儀與生產(chǎn)智能巡檢系統(tǒng)。

⑩新增氯氣泄漏檢測工具和堵漏專用工具。

三、氯氣泄漏管理方案

1.氯氣泄漏定義與分級

研究氯堿化工裝置的氯氣泄漏檢測方法，形成氯氣泄漏檢測指南。編制《化工企業(yè)泄漏管理規(guī)定》，對規(guī)定中的各類泄漏和分級進行驗證性科學(xué)實驗，建立氯堿涉氯裝置氯氣泄漏分級方法。

2.氯氣泄漏檢測信息一體化管理平臺研究

結(jié)合泄漏檢測規(guī)范，按照泄漏源分級管理要求，利用網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)，開發(fā)氯氣泄漏檢測信息一體化管理平臺，實現(xiàn)泄漏源管理、泄漏檢測儀器(包括固定式和便攜式)管理、泄漏事故分級管理、泄漏源修復(fù)管理等功能。

3.技術(shù)關(guān)鍵

(1)氯氣泄漏檢測信息一體化管理平臺

①做好涉氯生產(chǎn)裝置的初始統(tǒng)計工作，并建立《涉氯生產(chǎn)裝置泄漏點臺賬》電子臺賬，進行動態(tài)管理。根據(jù)泄漏點臺賬制定泄漏點巡檢工作，根據(jù)生產(chǎn)裝置實際分3個層面巡檢：第一層面為生產(chǎn)裝置現(xiàn)場巡檢人員的定時巡回檢查，主要通過“聽、聞、看、摸”的方式；第二層面為生產(chǎn)裝置專業(yè)巡檢員，主要是利用便攜式氯氣檢測儀對泄漏點進行檢測并記錄檢測情況；第三個層面為生產(chǎn)裝置中控人員實時監(jiān)控DCS系統(tǒng)的氯氣在線泄漏檢測數(shù)值，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)泄漏，應(yīng)及時查找泄漏源。

②通過DCS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實時全公司泄漏預(yù)警

涉氯生產(chǎn)裝置的氯氣氣體較多，在有毒的氯氣氣體泄漏時，需要及時、精準地發(fā)現(xiàn)并判斷氣體泄漏位置，減少泄漏產(chǎn)生的次生傷害，使操作人員迅速采取措施解決隱患。由于每個涉氯生產(chǎn)裝置基本上都配備了在線氯氣氣體檢測儀且聯(lián)網(wǎng)到DCS系統(tǒng)，所有涉氯裝置氯氣氣體檢測儀的數(shù)據(jù)接入一個頁面上，并按照公司的實地廠房地圖進行標注，一旦有氯氣氣體泄漏報警時，操作人員(尤其是公司調(diào)度級)能迅速地了解泄漏位置區(qū)域。樣例見圖1。

(2)氯氣泄漏風險辨識及其防控技術(shù)

根據(jù)對各種氯氣泄漏的風險辨識結(jié)果，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)和標準，研究制定氯堿涉氯裝置氯氣泄漏防控技術(shù)與專項檢查制度，擬采用如下防控技術(shù)。

①氯化反應(yīng)終點在線監(jiān)控技術(shù)。

凡是與氯氣反應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)品或中和后直接放空的生產(chǎn)裝置(如次氯酸鈉生產(chǎn)裝置、電解裝置中的事故氯處理裝置、液氯生產(chǎn)中吸收裝置等)，均采用氯化反應(yīng)終點在線監(jiān)控技術(shù)，如次氯酸鈉氯化反應(yīng)終點裝置，該技術(shù)采用專用儀表來測定次鈉反應(yīng)終點，改變了次氯酸鈉生產(chǎn)終點依靠pH試紙或pH計測定造成員工勞動強度大、測試不穩(wěn)定性等缺陷，解決了次氯酸鈉生產(chǎn)過程中的跑氯事故。

②液氯罐車充裝采用雙套金屬軟管技術(shù)。

作為一種商品，當液氯產(chǎn)量較低時大部分液氯生產(chǎn)企業(yè)是以鋼瓶包裝的形式出售液氯。但當企業(yè)商品液氯達到一定規(guī)模時，使用了罐車運輸，使很多環(huán)節(jié)的安全風險大大提高。目前氯堿企業(yè)對液氯罐車充裝主要有以下3種方法。

方法1：用鋼管硬連接。這種方法最大的優(yōu)點是液氯泄漏可能性小，最大的缺點是工人的勞動強度大，并且接管安裝好后要試壓，其間氯氣可能少量泄漏。因此這種方法不太適用于液氯罐車充裝量大的企業(yè)。

方法2：用鶴管連接。這種裝置也稱“流體輸送臂”，鶴管由旋轉(zhuǎn)接頭與剛性管道及彎頭連接起來，用于裝卸棧橋儲運管線與罐車之間液體或氣體充裝的專用設(shè)備。此設(shè)備連接方便，但使用壽命不長，且會產(chǎn)生液氯泄漏，安全隱患很大。

方法3：金屬軟管連接。一般這種金屬軟管是進口的，使用單位需定期檢查和試壓。這種裝置最大的優(yōu)點解決了上述方法1、2的缺陷。最大的問題是與國務(wù)院安全生產(chǎn)監(jiān)督管理委員會辦公室發(fā)布的安委辦(2008)26號文件[關(guān)于進一步加強危險化學(xué)品安全生產(chǎn)工作的指導(dǎo)意見]第16條：“在危險化學(xué)品槽車充裝環(huán)節(jié)，推廣使用萬向充裝管道系統(tǒng)代替充裝軟管，禁止使用軟管充裝液氯、液氨、液化石油氣、液化天然氣等液化危險化學(xué)品?！毕噙`背。

鑒于上述情況，中國氯堿協(xié)會也在著手調(diào)研各企業(yè)的液氯充裝實際情況和存在的問題，書面調(diào)查各成員單位液氯罐車充裝裝置的現(xiàn)狀、經(jīng)驗和打算，目標是完善鶴管技術(shù)。然后，根據(jù)調(diào)查結(jié)果，如軟管確實可行，就致力于使金屬軟管使用合法化、規(guī)范化。在解決使用金屬軟管合法化的前提下，試用液氯罐車充裝采用雙套金屬軟管技術(shù)，保障液氯罐車充裝的安全。

③液氯輸送管道采用雙套管。雙套管包括套管和內(nèi)管。夾套管結(jié)構(gòu)形式不同，分為半夾套和全夾套，半夾套內(nèi)管焊縫不被套管包圍的夾套管，而全夾套的內(nèi)管完全被套管包圍的夾套管。夾套管的制造和驗收都有嚴格的標準，分別為《SH/T3546-2011石油化工夾套管施工及驗收規(guī)范》、《SH/T3040-2002石油化工管道伴管和夾套管設(shè)計標準》。因為有了規(guī)范性標準，夾套管的質(zhì)量和可靠性是有保障的。

目前，國內(nèi)使用夾套管輸送液氯的企業(yè)不多，管理經(jīng)驗缺乏，以后應(yīng)制定相關(guān)管理辦法，同時應(yīng)制定出有內(nèi)管泄漏預(yù)報警功能的夾管管，防患于未然。

④液氯充裝(包括液氯罐車)信息管理系統(tǒng)。

液氯充裝自動化控制系統(tǒng)由傳感器、控制單元、執(zhí)行機構(gòu)、監(jiān)控報警設(shè)備、電子標簽讀寫系統(tǒng)以及工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)等儀表和附件所組成(以下簡稱系統(tǒng))，用以完成液氯的定量充裝，實現(xiàn)自動控制、聲光報警、監(jiān)控信息顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸以及安全數(shù)據(jù)或狀態(tài)記錄儲存等。該控制系統(tǒng)能有效杜絕違規(guī)氣瓶充裝、避免超裝危險，確保充裝安全。

在液氯罐車充裝前，使用移動式壓力容器專用IC卡充裝系統(tǒng)，該系統(tǒng)的充裝操作項中包含錄入充裝信息、復(fù)驗充裝信息、充裝信息、查看充裝歷史信息等4項。充裝操作必須采用IC卡應(yīng)用管理系統(tǒng)驗證并寫入充裝量，超載不允許寫卡操作。錄入充裝信息中顯示移動式壓力容器主要項目有下次檢驗日期、使用單位、容器名稱、車牌號碼、最大充裝量等。充裝日期和時間為計算機的系統(tǒng)日期和時間，充裝員代號在寫卡時由系統(tǒng)寫入，杜絕修改，保障充裝信息的真實性。充裝量為此設(shè)備的最大充裝量，可修改此數(shù)值，但只能小于最大充裝量。

⑤涉氯工藝裝置平穩(wěn)率識別系統(tǒng)。

涉氯工藝裝置平穩(wěn)率識別系統(tǒng)主要是依靠安全生產(chǎn)預(yù)警指數(shù)系統(tǒng)，此系統(tǒng)是從企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)警為出發(fā)點，以日常隱患排查結(jié)果和儀器儀表監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，辨識和提取有效信息；采用定性分析和數(shù)學(xué)建模定量計算的方法，分析其可能產(chǎn)生的后果并予以量化；與計算機技術(shù)相結(jié)合，將有關(guān)信息錄入軟件系統(tǒng)進行統(tǒng)計、系數(shù)修正、計算，得出安全生產(chǎn)現(xiàn)狀的安全生產(chǎn)預(yù)警指示圖；運用預(yù)測理論，對未來的安全生產(chǎn)趨勢進行預(yù)測，形成安全生產(chǎn)趨勢圖。

⑥氯氣取樣采用真空吸收裝置。

在對氯氣管道取樣時，為防止氯氣的泄漏，對傳統(tǒng)氯氣取樣方式進行改造，增設(shè)一套氯氣取樣真空吸收裝置。原理是在對氯氣取樣時，負壓端逐漸減小，氯氣從取樣端進入采樣器件，待取樣完成后，逐漸開打負壓段裝置，取樣端的殘余氯氣向負壓段運動，進入負壓吸收裝置進行處理，從而確保氯氣取樣的“零泄漏”。

⑦氯氣貯存泄漏自動封閉與吸收系統(tǒng)。

氯氣貯槽廠房門窗與氣體在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行聯(lián)鎖自動封閉并吸收外泄氯氣，確保氯氣泄漏的擴大。

⑧優(yōu)化涉氯裝置生產(chǎn)工藝和設(shè)備。

優(yōu)化現(xiàn)有涉氯裝置生產(chǎn)工藝和設(shè)備，從而保障生產(chǎn)裝置平穩(wěn)運行，如采用磁力泵取代傳統(tǒng)的液下泵進行輸送液氯，從結(jié)構(gòu)上減少泄漏點。對現(xiàn)有電解裝置的事故氯系統(tǒng)進行優(yōu)化，可減少氯氣泄漏事件發(fā)生。

⑨機電儀與生產(chǎn)智能巡檢系統(tǒng)。

采用先進智能巡檢系統(tǒng)，保障巡檢質(zhì)量，從而確保生產(chǎn)裝置平穩(wěn)運行。

⑩新增氯氣泄漏檢測工具和堵漏專用工具。

新增氯氣泄漏檢測工具，包括便攜式氯氣檢測工具、查管件內(nèi)漏的專用工具等。同時新增氯氣堵漏專用工具，確保在氯氣向外泄漏時能及時消除泄漏點，最大限度縮短氯氣的泄漏時間。