氯氣泄漏洗消技術研究

劉　彬

(公安消防部隊高等?？茖W校，云南　昆明　650208)

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氯氣泄漏洗消技術研究

劉彬

(公安消防部隊高等?？茖W校，云南昆明650208)

采用堿液進行中和洗消，是目前基層消防部隊處置氯氣泄漏事故最常用的洗消方法。本文通過對常見氯氣洗消劑的用量、性價、性能等方面進行綜合比較，提出了如何選擇洗消劑的合理化意見和建議，同時對氯氣洗消技術的應用進行了簡要歸納，重點提出了利用排吸器比例配制堿液進行噴霧洗消的新方法，并對此方法的實戰(zhàn)應用特點及優(yōu)勢進行了分析。本文的研究結果，對廣大基層消防指揮員提高“科學施救”的能力，正確、有效處置氯氣泄漏事故將起到一定的幫助作用。

消防；氯氣泄漏；洗消劑；洗消技術

氯氣是一種重要的化工原料，廣泛應用于金屬精煉、醫(yī)藥、農(nóng)藥、造紙、塑料、橡膠、廢水治理等行業(yè)。我國現(xiàn)有氯堿生產(chǎn)企業(yè)200多家，年產(chǎn)氯氣900多萬噸[1]。氯氣的臨界溫度較高，為144 ℃，臨界壓力為7.71 MPa，所以常以加壓液化的形態(tài)貯存在鋼瓶或儲罐中，因而俗稱“液氯”。在生產(chǎn)中，液氯常以0.3～0.4 MPa的壓力、-10～-15 ℃的溫度貯存在10～100 m3的大型儲罐中。而在運輸、儲存和使用中，液氯常以0.6～0.8 MPa 的壓力常溫貯存在鋼瓶或槽罐中，鋼瓶凈重常為50 kg、100 kg、500 kg、1000 kg，槽罐凈重常為25 t左右[2]。

氯氣具有較強的氧化性和腐蝕性，極易發(fā)生泄漏，是我國危險化學品事故發(fā)生率最多的化學品之一；又因其具有強烈的刺激性和毒害性，空氣中最高允許濃度僅1 mg/m3，半數(shù)致死量LC50僅為850 mg/m3或293 ppm，屬于急性有毒氣體，一旦發(fā)生泄漏，常常引起大量人員中毒或死亡，給人民群眾的生命健康和環(huán)境安全造成非常嚴重的影響。例如：2005年3月29日18時50分，京滬高速江蘇淮安段上行線103 km+300 m處發(fā)生一起重大交通事故，導致一輛載有約35 t液氯的槽罐車發(fā)生大量氯氣泄漏，事故波及淮安市淮陰、漣水2個縣區(qū)的3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、11個行政村，造成29人中毒死亡，456人中毒住院治療，1867人門診留治，1萬多名村民被迫疏散轉(zhuǎn)移，近9000頭(只)家畜、家禽死亡，2萬余畝農(nóng)作物絕收或受損，累計經(jīng)濟損失約2000余萬元[3]。

采用堿液進行中和洗消，是目前消防部隊處置氯氣泄漏事故最常用的洗消方法，能有效降低現(xiàn)場毒性，把事故危害盡快降到最低[4]。本文在他人研究的基礎上，對氯氣洗消劑的選擇及其洗消技術的應用進行了進一步的研究。

1　氯氣洗消劑的選擇

常見的氯氣洗消劑有氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈣、氨水(25%)等[3]，也有研究采用細水霧技術，把蘋果酸鈉、谷氨酸鈉、甘氨酸鈉、FeCl2等作為洗消添加劑，取得了較好的洗消效果[5-6]。根據(jù)消防部隊處置氯氣泄漏事故的實際，考慮洗消劑來源的可靠性，對最常用的氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈣、氨水(25%)等5種洗消劑進行了對比分析。

1.1液氯的成分

根據(jù)《工業(yè)用液氯》GB5138-2006，不同等級的液氯的指標要求見表1[8]。

表1　工業(yè)用液氯的指標

注：水分、三氯化氮指標強制。

可以看出，液氯的成分相對比較簡單，氯氣組分占到了99.6%以上，在常規(guī)分析中其余組分可以忽略不計。

1.2常見氯氣洗消劑的用量比較

根據(jù)氯氣與常見洗消劑的反應機理，以完全反應進行考慮，可以得出常見氯氣洗消劑的理論用量，見表2。

表2　常見氯氣洗消劑的理論用量比較

通過比較可以看出，洗消相同數(shù)量的氯氣，采用不同氯氣洗消劑所需的理論用量是不相同的，最少的是Ca(OH)2，與氯氣泄漏量相等，最多的是NaHCO3，為氯氣泄漏量的2.4倍。

1.3常見氯氣洗消劑的性價比較

表3　常見氯氣洗消劑的性價比較

根據(jù)常見氯氣洗消劑的理論用量，參考中國化工產(chǎn)品網(wǎng)2015年4月17日發(fā)布的各類洗消劑的市場銷售行情，可以得出常見氯氣洗消劑的性價比較，見表3。

通過比較可以看出，洗消相同數(shù)量的氯氣，采用不同氯氣洗消劑所需付出的成本是不相同的，最低的是Ca(OH)2，僅為0.7 元/元，最高的是NaHCO3，為3.8 元/元。

1.4常見氯氣洗消劑的性能比較

氯氣發(fā)生泄漏后，常需將洗消劑溶于水中，得到相應的堿液，再進行中和洗消。堿液濃度越大，洗消效果越好，且所需用水量也越少；堿液堿性越強，對器材裝備及人員的腐蝕危害越大。根據(jù)常見氯氣洗消劑水溶液在常溫下的飽和濃度及其堿性強弱，可以得出常見氯氣洗消劑的性能比較，見表4。

表4　常見氯氣洗消劑的性能比較

通過比較可以看出，不同氯氣洗消劑的洗消性能是不相同的。洗消效果最好的是NaOH，因為溶解度最高，能得到較高濃度的堿液，但其腐蝕危害性也最強；洗消效果最低的是Ca(OH)2，因為溶解度太低，得到的堿液濃度太低，難以快速消除氯氣危害。

1.5常見氯氣洗消劑的選擇

根據(jù)常見氯氣洗消劑的用量、性價、性能三個方面的比較可以看出：

(1)對于已經(jīng)泄漏到空氣中的大量氯氣，可選擇NaOH作為洗消劑，因為其洗消的效果最好，能快速消除氯氣危害，但必須防止對器材裝備和人員的腐蝕危害。

(2)對于發(fā)生泄漏的氯氣鋼瓶或儲罐，在無法有效堵漏的情況下，可選擇Ca(OH)2作為洗消劑，對持續(xù)泄漏的氯氣進行洗消，因為其洗消的用量最少，成本最低。

(3)若考慮到洗消劑對器材裝備和人員的腐蝕危害問題，Na2CO3是一個很好的選擇，洗消的效果不錯，用量也不多，成本也不高，且對器材裝備和人員也基本沒有危害。

(4)一般情況下不選擇氨水(25%)作為洗消劑，主要是對人員有較大的危害，但在化工企業(yè)，若有較大儲量的氨水，在做好人員嚴密防護的情況下，也可以使用。

(5)一般情況下也不選擇NaHCO3作為洗消劑，因為其洗消的用量最大，成本最高，效果也不好，但對于人員吸入氯氣的急救，可給予2%～4%的NaHCO3溶液霧化吸入[9]。

2　氯氣洗消技術的運用

氯氣發(fā)生泄漏，常用的洗消技術有兩種：浸沒洗消法和噴霧洗消法。

2.1浸沒洗消法

浸沒洗消法常適用于液氯儲罐或鋼瓶發(fā)生泄漏且無法有效堵漏情況下的洗消。對于可移動的液氯鋼瓶或儲罐，可將其泄漏部位直接浸沒在堿液池底部，利用堿液與持續(xù)泄漏的氯氣不斷中和洗消；對于不可移動的液氯鋼瓶或儲罐，也可利用導管將氯氣導入堿液池底部進行中和洗消。堿液池可利用事故池、水池、水塘、溝渠等，也可利用低洼地勢臨時構筑。

采用浸沒洗消法需要洗消的氯氣往往數(shù)量較多，因此，需要準備大量的洗消劑，為確保洗消效果，所需洗消劑的用量應為理論用量的1.2倍[2]。若使用Ca(OH)2或Na2CO3作為洗消劑，堿液應保持過飽和狀態(tài)。在浸沒洗消的過程中，要防止因罐體上浮導致泄漏口上移甚至露出堿液。洗消結束后，必須對洗消堿液進行無害化處理，防止二次污染。

2.2噴霧洗消法

噴霧洗消法常適用于對已經(jīng)泄漏到空氣中的氯氣或?qū)κ苈葰馕廴镜钠鞑难b備、人員和環(huán)境進行洗消，對于無法堵漏的液氯鋼瓶或儲罐，當浸沒洗消法無法實施時，也可采取噴霧洗消法對持續(xù)泄漏的氯氣進行洗消。噴霧洗消法常采用消防車加壓，利用噴霧水槍、水幕水槍或水幕水帶產(chǎn)生噴霧射流進行洗消。噴霧洗消法不應使用Ca(OH)2作為洗消劑，因為其堿液濃度太低，洗消效果差。

2.2.1利用消防車水罐配制堿液進行噴霧洗消

利用消防車水罐配制堿液進行噴霧洗消是最為常見的一種方法，但這種方法也有很多局限性。

(1)使用NaOH作為洗消劑時，配制濃度不宜超過20%，防止對水罐、水帶、水槍造成腐蝕損壞[3]。

(2)配制的堿液數(shù)量有限，不適宜長時間持續(xù)洗消作業(yè)。按常規(guī)消防車6 t水罐計算，可支持2只噴霧水槍(6 L/s)工作大約8 min，若配制的為20%的NaOH堿液，按利用率100%考慮，可洗消氯氣約1.1 t，對于液氯鋼瓶，尚可滿足需要，對于液氯儲罐，就難以保證長時間持續(xù)洗消作業(yè)的進行。

2.2.2利用排吸器比例配制堿液進行噴霧洗消

排吸器是一種射流泵，常用于低洼地勢的吸水排水，其排吸效率為0.3～0.35[7]，因此，可將排吸器作為比例混合器，用于洗消劑堿液的配制。具體使用方法為：利用水池或消防水囊配制過飽和的洗消劑堿液，消防車占據(jù)水源鋪設水帶干線依次連接排吸器、分水器、噴霧水槍出水，排吸器置于水池或消防水囊中，水流經(jīng)過排吸器時，按比例吸入飽和堿液，得到一定濃度的堿液，經(jīng)噴霧水槍噴出。采用此方法，只需水源充足，并保證洗消劑的補充，就可以滿足長時間持續(xù)洗消作業(yè)的需要，而且還有許多優(yōu)點。

(1)不需要利用消防車水罐配制堿液，防止了消防車被腐蝕損壞。

(2)使用NaOH作為洗消劑時，可得到15%～18%的堿液，防止了水帶、水槍被腐蝕損壞。

(3)使用Na2CO3作為洗消劑時，可得到5%～6%的堿液，可用于器材裝備甚至人員的洗消。

3　結　論

洗消是氯氣泄漏事故處置的關鍵，如何正確選擇洗消劑，采取有效的洗消技術，高效率、低危害、低成本完成洗消任務，是一名優(yōu)秀消防指揮員應當具備的能力。本文在此方面的些許研究，希望能對廣大消防指揮員“科學施救”、正確處置氯氣泄漏事故有所幫助。

[1]魏文瓏，崔龍輝，李興,等．氯氣捕消劑的研究進展[J]．消防科學與技術，2011,30(5):371-373．

[2]唐朝綱．氯氣危險特性辨識及其洗消技術探析[J]．廣州化工，2014,42(18):251-254．

[3]范茂魁．氯氣洗消劑選擇研究[J]．廣州化工，2013，41(16):49-51．

[4]肖逢仁．氯氣泄漏事故的處置對策[J]．科技與生活，2012(2):164-165．

[5]倪小敏，肖修昆，蔡昕等．一種三元復合型細水霧洗消氯氣的性能及機理研究[J]．環(huán)境保護科學，2009,35(4):40-42．

[6]韓曉寧,伍昱,胡源．氯氣洗消劑小尺寸實驗研究[J]．消防科學與技術，2011,30(1):65-68．

[7]王麗晶．低水位消防供水技術的研究[J]．消防科學與技術，2007,26(6):658-660．

[8]GB5138-2006 工業(yè)用液氯[S]．

[9]GB11984-2008 氯氣安全規(guī)程[S]．

Research of Chlorine Leak Decontamination Technology

LIUBin

(Public Security Fire Troops College，Yunnan Kunming 650208，China)

Alkali neutralization of decontamination is currently most commonly used for the for primary fire disposal of chlorine leakage accident decontamination methods. A comprehensive comparison of the common chlorine disinfectant amount, price, performance and other aspects was discussed, and how to select the reasonable opinions and suggestions of the decontamination agent was put forward. At the same time, the application of chlorine wash elimination technology was summarized, the new method of preparation of the lye spraying decontamination by rows of haustorium proportion the application was put forward, characteristics and advantages of this method were analyzed. The results of this study, to improve the ability of Scientific Rescue for the grassroots fire commanders, correct, effective disposal of chlorine leakage accident, will play a certain role of the help.

fire control；chlorine leakage；detergent；Decontamination technology

劉彬(1975-)，公安消防部隊高等?？茖W校訓練部消防指揮教研室主任、副教授，主要從事消防燃燒學、危險化學品安全管理及其事故應急救援、火場供水、滅火戰(zhàn)術等課程的教學與研究。

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1001-9677(2016)05-0229-03