氯氣壓縮機(jī)冷卻器泄漏事故分析

李景旺，郝長(zhǎng)青

（滄州聚隆化工有限公司，河北 滄州061000）

氯氣壓縮機(jī)是氯堿企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是把經(jīng)過(guò)干燥后的干氯氣加壓后送至氯氣液化或氯產(chǎn)品生產(chǎn)工序。氯氣經(jīng)壓縮后溫度上升很快，如不及時(shí)把熱量轉(zhuǎn)移走，必然會(huì)影響下一級(jí)壓縮；若溫度超過(guò)500 ℃，氯氣會(huì)與鋼產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而損壞設(shè)備。因此，在每一級(jí)壓縮過(guò)程之間必須設(shè)置中間冷卻器。在中間冷卻器中，一般氯氣走殼程，冷卻水走管程。若管程泄漏，氯氣與水混合后反應(yīng)生成鹽酸、次氯酸，會(huì)對(duì)碳鋼設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，輕則損壞氯氣壓縮機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備，重則可能造成液氯系統(tǒng)含水超標(biāo)，嚴(yán)重影響后續(xù)裝置的安全生產(chǎn)。

滄州聚隆化工有限公司氯氣壓縮機(jī)型號(hào)為4VRZ 151-405-04G，進(jìn)口壓力-9～-11 kPa；出口壓力0.3～0.5 MPa；含水≤50×10-6；流量2 990 Nm3/h，2010年投入使用。濕氯氣用99.99%硫酸為干燥介質(zhì)，進(jìn)行干燥，使氯氣含水≤50×10-6，然后通過(guò)氯氣壓縮機(jī)加壓、冷卻后，進(jìn)入液氯工序。

1 事故經(jīng)過(guò)

2018 年3 月某日凌晨5：10，該公司中控主操工發(fā)現(xiàn)氯氣含水指標(biāo)開始出現(xiàn)波動(dòng)，并且逐漸升高。雖然氯含水指標(biāo)當(dāng)時(shí)并沒有超出范圍，但是其含量逐漸上漲，也是不正常現(xiàn)象。

首先檢查氯壓機(jī)換熱器檢漏孔，沒有發(fā)現(xiàn)泄漏痕跡；檢測(cè)循環(huán)水總管pH 值，沒有發(fā)現(xiàn)變化；又到氯壓機(jī)廠房檢測(cè)四段冷卻器，循環(huán)水壓力正常；淀粉試紙測(cè)試循環(huán)水沒有變色；檢查泡罩塔加酸量正常；洗滌塔液位正常；檢查氯含水分析儀，運(yùn)行正常。但此時(shí)中控室顯示氯含水還在漲，只是漲幅較慢。

使用降低水壓的檢測(cè)方式進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)。中控室密切關(guān)注氯壓機(jī)四段冷卻器氯氣溫度變化的同時(shí)，把四段冷卻器循環(huán)冷卻水進(jìn)口控制閥門逐個(gè)關(guān)小，再用試紙一一測(cè)試。在測(cè)試到第一段冷卻器循環(huán)水時(shí)，試紙變藍(lán)，其他冷卻器仍然無(wú)變化，當(dāng)即判斷是第一段冷卻器發(fā)生泄漏。

2 原因分析

（1）設(shè)備老化換熱管腐蝕后出現(xiàn)漏點(diǎn)。該中間冷卻器是三類壓力容器，2009 年6 月制造，已經(jīng)使用9 年。

（2）冷卻水壓力大于一段氯壓機(jī)氯氣壓力。冷卻水沿泄漏的換熱管進(jìn)入氯氣系統(tǒng)，但漏點(diǎn)很小不易查找，造成氯氣含水緩慢升高。

（3）氯壓機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，隨著負(fù)荷的減小，氯氣系統(tǒng)的壓力不足以維持系統(tǒng)的安全運(yùn)行。這時(shí)殼程壓力逐漸減小，當(dāng)殼程壓力小于管程壓力時(shí)，冷卻水就會(huì)通過(guò)換熱管微小漏點(diǎn)進(jìn)入氯氣。

3 采取措施

（1）在一段冷卻水進(jìn)口安裝DN100、1.6 MPa 的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥1 臺(tái)，使冷卻水壓力小于氯氣壓縮機(jī)氯氣壓力0.02～0.03 MPa。如果冷卻器泄漏，殼程的氯氣壓力大于管程冷卻水壓力，冷卻水不能進(jìn)入氯氣壓縮機(jī)，使氯氣壓縮機(jī)得到保護(hù)。

（2）加強(qiáng)巡檢，每2 h 檢測(cè)一次冷卻水氯離子含量。冷卻器泄漏，氯氣進(jìn)入冷卻水，冷卻水內(nèi)氯離子升高，用淀粉試紙檢測(cè)，試紙成藍(lán)色。如果發(fā)現(xiàn)異常，立即采取措施。

（3）盡量采用雙管板結(jié)構(gòu)，可防止殼程與管程流體介質(zhì)混合。氯氣中間冷卻器應(yīng)采用雙管板結(jié)構(gòu)，只要換熱管質(zhì)量好，即使管板與換熱管的連接部位泄漏，氯氣也不會(huì)與水混合而對(duì)設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕。換熱管應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)鋼管，建議采用高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管。

圖1 工藝設(shè)計(jì)排水示意圖

（4）在工藝設(shè)計(jì)上，對(duì)氯氣中間冷卻器采取常壓排水，換熱后的冷卻水先排到地下水池，再用泵打回冷卻塔冷卻，盡可能減小排水阻力，避免換熱列管突然泄漏時(shí)冷卻水進(jìn)入氯氣系統(tǒng)，工藝設(shè)計(jì)排水示意圖見圖1。

（5）在條件許可、技術(shù)成熟的情況下，可安裝游離氯在線檢測(cè)裝置，一旦檢測(cè)到冷卻水中含游離氯，立刻報(bào)警，再通過(guò)分析檢測(cè)，如確定含有游離氯，立即緊急停車。

（6）定期風(fēng)掃管道和設(shè)備，及時(shí)清理鐵銹和硫酸晶體，保持管道暢通。

（7）按照設(shè)備臺(tái)賬記錄情況，對(duì)于服役年久的設(shè)備、管道在停車后進(jìn)行打壓試漏，對(duì)于不符合在線使用的設(shè)備進(jìn)行更換。拆下的冷卻器管程打壓試漏，對(duì)泄漏換熱管兩端進(jìn)行焊接封堵，壓力試驗(yàn)合格后，將冷卻器清洗，再次進(jìn)行壓力試驗(yàn)，合格后，充氮?dú)饷芊獗Ｗo(hù)，備用。

4 結(jié)語(yǔ)

氯氣壓縮機(jī)是氯堿企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，主要作用是對(duì)氯氣進(jìn)行加壓后，輸送至下一道工序。該設(shè)備有四段冷卻器，在本次事故中氯氣壓縮機(jī)一段冷卻器泄露后，冷卻水由管程進(jìn)入殼程隨氯氣一同進(jìn)入氯氣壓縮機(jī)，造成氯氣含水升高，三個(gè)多小時(shí)內(nèi)由6×10-6升高到26×10-6。如果冷卻水泄漏量繼續(xù)加大，將造成氯壓機(jī)報(bào)警事故急停甚至對(duì)氯壓機(jī)直接造成損害，影響安全穩(wěn)定生產(chǎn)；如果含水超標(biāo)的氯氣進(jìn)入液氯工序，水結(jié)冰將引起設(shè)備堵塞甚至爆炸事故，后果不堪設(shè)想。

氯氣含水升高的原因較為復(fù)雜，發(fā)生故障時(shí)，操作工和技術(shù)人員要冷靜對(duì)待，逐一摸索排查，才能盡快找到故障點(diǎn)，并采取最佳應(yīng)對(duì)措施，及時(shí)避免重大事故的發(fā)生。