淺談光氣生產(chǎn)的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)和檢修作業(yè)安全

祁珍麗，張素娟，劉 生

(河南安科院安全科技服務(wù)有限公司，河南 鄭州 450000)

光氣(COCl2)在世界范圍內(nèi)，都是不可或缺的關(guān)鍵化學(xué)品，是異氰酸酯、聚碳酸酯和許多精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料。但是，光氣屬于劇毒化學(xué)品，毒力強(qiáng)且缺乏警示性，具有極高的危險(xiǎn)性。在光氣生產(chǎn)及其檢修作業(yè)中存在諸如超溫、超壓、中毒、泄漏、爆炸等危險(xiǎn)，這就需要從光氣生產(chǎn)的本質(zhì)化安全、檢修作業(yè)安全來(lái)出發(fā)，減小生產(chǎn)和檢修作業(yè)中事故發(fā)生的可能性，從源頭上防范可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。

1 光氣生產(chǎn)的本質(zhì)化安全

傳統(tǒng)的本質(zhì)安全化一般是指機(jī)器、設(shè)備本身所具有的安全性能，是指機(jī)器、設(shè)備等物的方面和物質(zhì)條件能夠自動(dòng)防止操作失誤或引發(fā)事故。在這種條件下，即使一般水平的操作人員發(fā)生人為的失誤或操作不當(dāng)?shù)炔话踩袨椋材軌虮Ｕ先松?、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)的安全。從廣義上來(lái)說(shuō)，本質(zhì)安全設(shè)計(jì)指在消除或降低事故發(fā)生可能性的工程設(shè)計(jì)措施。以下從光氣生產(chǎn)的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)出發(fā)，結(jié)合實(shí)際案例，從九個(gè)方面提出了光氣生產(chǎn)過(guò)程中的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)策略。

1.1 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)策略之“最小化”

①光氣存在量最小化。具體包括：優(yōu)化工藝，使設(shè)備最少化；優(yōu)化布局，使光氣輸送管線最短化；優(yōu)化控制，使設(shè)備低液位運(yùn)轉(zhuǎn)。例如：取消光氣緩沖罐，以光氣吸收塔作為緩沖，降低光氣存量；在設(shè)備布置上考慮將光氣吸收塔、光氣泵、反應(yīng)器就近布置，縮短光氣泵進(jìn)出口管線；設(shè)置光氣吸收塔液位控制，降低光氣存量。②薄弱設(shè)施數(shù)量最小化。例如：盡可能減少膨脹節(jié)的使用；杜絕使用視鏡。③涉光操作最少化。例如取消過(guò)濾器的清理、取消光氣取樣。

1.2 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)策略之“替代”

使用水替代導(dǎo)熱油作為換熱介質(zhì)。使用更耐腐蝕的材質(zhì)。使用CL300TG面的法蘭替代CL150 RF面的法蘭，設(shè)計(jì)壓力為操作壓力的10倍。例如：光泵周圍法蘭密封面使用TG面，壓力等級(jí)使用CL300。使用優(yōu)質(zhì)的設(shè)備廠家。例如：使用無(wú)泄漏的屏蔽泵。使用密封性更好、泄漏率更低的閥門和管線。例如：切斷閥使用波紋管密封閥；光氣泵進(jìn)出口管線增加壁厚，并使用夾套管線。

1.3 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)策略之“減緩”

光氣裝置與周邊社區(qū)保持安全間距。使用溶劑將光氣溶解后進(jìn)行反應(yīng)或儲(chǔ)存，避免液態(tài)純光氣儲(chǔ)存和反應(yīng)。采用低溫、低壓、低光氣濃度的生產(chǎn)工藝。攪拌采用雙機(jī)械密封、并設(shè)液體石蠟保護(hù)。設(shè)置緊急排放收集罐。

1.4 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)策略之“簡(jiǎn)化”

①簡(jiǎn)化流程。例如：采用重力流、U形彎液封等設(shè)計(jì)，減少光氣輸送泵的數(shù)量；取消塔底緩沖罐，利用塔釜做緩沖，減少設(shè)備數(shù)量。②簡(jiǎn)化操作。例如：使用順控程序降低人工操作量；實(shí)施主動(dòng)監(jiān)控，減少內(nèi)部操作工作量；增設(shè)在線儀表，替代人工取樣；光氣吸收塔低液位控制，使用順控，簡(jiǎn)化操作。

1.5 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)策略之“工程控制”

①溫度、壓力、流量、液位等設(shè)置自控回路。具體包括：溫度、液位等設(shè)置串級(jí)控制；流量設(shè)置比例控制，串級(jí)控制；壓力設(shè)置分程控制。例如：光氣吸收塔頂設(shè)置壓力自控。②APC控制(Advanced Process Control)。例如：氯苯精制系統(tǒng)、光氣吸收系統(tǒng)、光氣吸收塔溫度采用APC控制。③順控程序。例如：開(kāi)停車操作、光氣吸收塔液位等采用順控程序。

1.6 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)策略之“報(bào)警和干預(yù)”

①溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)設(shè)置偏差報(bào)警和上下限報(bào)警。例如：溫度、液位、壓力等設(shè)置上下限報(bào)警，流量設(shè)有偏差控制，并均設(shè)置對(duì)應(yīng)的干預(yù)措施。②關(guān)鍵參數(shù)設(shè)有故障報(bào)警，報(bào)警后彈出人員干預(yù)提示。

1.7 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)策略之“安全儀表系統(tǒng)”

①針對(duì)不同狀況，設(shè)置泄壓、停車等聯(lián)鎖控制邏輯。例如：光氣合成系統(tǒng)設(shè)置聯(lián)鎖泄壓和聯(lián)鎖停車邏輯；光氣吸收塔液位低低聯(lián)鎖停止光氣泵，以防止光氣干磨損壞；光氣吸收塔設(shè)置塔頂超壓聯(lián)鎖泄放邏輯。②設(shè)置緊急停車按鈕。例如：光氣合成系統(tǒng)設(shè)置一鍵緊急停車按鈕。

1.8 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)策略之“主動(dòng)物理防護(hù)”

①設(shè)置爆破片、安全閥，泄壓至光氣分解系統(tǒng)。例如：光氣吸收塔設(shè)置安全閥；光氣合成塔設(shè)爆破片與安全閥。②設(shè)置緊急泄放管線及切斷閥，遠(yuǎn)程或聯(lián)鎖控制切斷閥。例如：設(shè)置光氣合成系統(tǒng)壓力泄放切斷閥，光氣化系統(tǒng)緊急排液切斷閥。

1.9 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)策略之“被動(dòng)物理防護(hù)”

①設(shè)置封閉空間和封閉空間光氣分解系統(tǒng)。例如：光氣吸收釜和光氣泵周圍設(shè)置封閉空間；設(shè)置光氣分解塔，用來(lái)分解封閉空間的光氣。光氣合成塔設(shè)在封閉空間內(nèi)，封閉空間設(shè)卷簾門和風(fēng)機(jī)，當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，卷簾門會(huì)被關(guān)閉，風(fēng)機(jī)會(huì)被打開(kāi)，將光氣輸送到分解系統(tǒng)。②設(shè)置氨幕和水幕。例如：光氣合成塔設(shè)置氨水噴淋；光氣裝置周邊設(shè)置氨幕和水幕；光氣泵上方設(shè)置氨水噴淋，用來(lái)捕消泄漏的光氣。③設(shè)置負(fù)壓抽吸軟管，處理微量泄漏的有毒氣體。

2 光氣生產(chǎn)的檢修作業(yè)安全

在項(xiàng)目的正常運(yùn)行中，運(yùn)行前需要檢修，確定裝置的安裝和性能是否具有運(yùn)行能力；運(yùn)行中需要檢修，確定裝置是否在運(yùn)行中出現(xiàn)了問(wèn)題，為后期的穩(wěn)定運(yùn)行提供參考；停產(chǎn)后需要檢修，對(duì)運(yùn)行后的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和調(diào)整，也為下一個(gè)運(yùn)行周期做準(zhǔn)備。生產(chǎn)安全由本質(zhì)安全設(shè)計(jì)來(lái)把關(guān)，檢修作業(yè)安全則需要嚴(yán)格的檢修流程和風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)來(lái)控制。

2.1 檢修作業(yè)前的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和安全技術(shù)交底

檢修前準(zhǔn)備包括風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和安全技術(shù)交底。作業(yè)前的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)至關(guān)重要，必須由負(fù)責(zé)該裝置運(yùn)行的工藝工程師和安全工程師完成。光氣檢修中的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)主要包括：可能涉及的危險(xiǎn)物質(zhì)如光氣、氯氣、CO、雙光氣、三光氣及其他；易發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)如中毒、泄漏、火災(zāi)、爆炸及其他(灼燙、觸電、墜落、窒息等)。

檢修作業(yè)之前必須進(jìn)行安全技術(shù)交底，需明確告知參與檢修人員以下內(nèi)容：光氣劇毒，吸入過(guò)量，致死；作業(yè)開(kāi)始前必須嚴(yán)格落實(shí)檢修方案中的作業(yè)安全和步驟；開(kāi)口作業(yè)前，必須做好全部防護(hù)措施，防止光氣外漏；作業(yè)過(guò)程中，作業(yè)條件發(fā)生改變，立即停止作業(yè)，重新進(jìn)行安全條件確認(rèn)；作業(yè)過(guò)程中禁止摘除面具；不慎吸入少量光氣，應(yīng)當(dāng)立即撤離至上風(fēng)向，大量呼吸新鮮空氣，觀察；不適就醫(yī)。

2.2 檢修作業(yè)時(shí)的條件確認(rèn)和場(chǎng)所要求

檢修作業(yè)時(shí)必須進(jìn)行開(kāi)口安全條件確認(rèn)，主要包括：裝置必須退料完畢，吹掃置換完成；殘留物檢測(cè)合格；切斷閥已關(guān)閉；動(dòng)設(shè)備已斷電。光氣的檢修作業(yè)必須在工坊內(nèi)進(jìn)行，包括固定工坊、臨時(shí)工坊和清洗工坊。儀表、設(shè)備和管件的拆除、維修工作應(yīng)當(dāng)在固定工坊內(nèi)完成。固定工坊的必備條件：設(shè)置在主裝置附近；設(shè)置負(fù)壓排氣系統(tǒng)；設(shè)置呼吸空氣分配系統(tǒng)及強(qiáng)制送風(fēng)系統(tǒng)；配備適合適量的滅火器；工坊具有良好的密封性能。某些特殊情況下，系統(tǒng)無(wú)法置換合格或無(wú)需轉(zhuǎn)移至固定工坊的作業(yè)場(chǎng)所，需搭設(shè)臨時(shí)工坊(如清理過(guò)濾器、高壓清洗換熱器列管等)，一般用于含有光氣殘留的設(shè)備清洗。臨時(shí)工坊的必備條件：設(shè)置負(fù)壓排氣系統(tǒng)及強(qiáng)制送風(fēng)系統(tǒng)，具有較好的密封性能。清洗工坊一般用來(lái)清洗大設(shè)備，其必備條件有：設(shè)置在開(kāi)闊地帶，適合設(shè)備吊裝；具有較好的密封性能；設(shè)置呼吸空氣分配器；設(shè)置水幕和氨幕系統(tǒng)；設(shè)置低壓蒸汽、壓縮空氣和沖洗水。

2.3 檢修作業(yè)時(shí)的安全防護(hù)

光氣檢修作業(yè)必須進(jìn)行個(gè)人安全防護(hù)。光氣生產(chǎn)過(guò)程中常用的呼吸防護(hù)設(shè)備有：①半面罩+防護(hù)鏡，防護(hù)能力一般，但比較方便，主要用于逃生；②全面罩防毒面具，防護(hù)能力與方便系數(shù)均較好，主要用于逃生；③定置式長(zhǎng)管呼吸器，防護(hù)能力好，但使用不方便，主要用于檢維修作業(yè)和崗位操作；④正壓式空氣呼吸器，防護(hù)能力好，方便系數(shù)良好，既適用于搶險(xiǎn)、救援，也適用于逃生和崗位操作。進(jìn)行光氣檢維修作業(yè)，必須佩戴定置式長(zhǎng)管呼吸器。

2.4 光氣檢修作業(yè)中的特殊注意事項(xiàng)

①光氣開(kāi)口作業(yè)，盡量選擇人少的時(shí)間段；②含光氣設(shè)備轉(zhuǎn)移檢修場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取措施避免在轉(zhuǎn)場(chǎng)途中逸出光氣；③檢修完畢，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的密封性檢測(cè)試驗(yàn)，才可重新投入使用；④開(kāi)口作業(yè)前應(yīng)當(dāng)發(fā)出光氣作業(yè)預(yù)警，預(yù)警內(nèi)容包括作業(yè)地點(diǎn)、風(fēng)向，作業(yè)過(guò)程中有光氣泄漏必須立即發(fā)出泄漏警報(bào)，作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)解除光氣作業(yè)預(yù)警。

3 結(jié)語(yǔ)

在光氣的工業(yè)化生產(chǎn)中，應(yīng)從本質(zhì)安全設(shè)計(jì)出發(fā)，保證其裝置運(yùn)行的安全性。同時(shí)，做好檢修作業(yè)安全，使裝置在安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上提高其穩(wěn)定性。本文在光氣生產(chǎn)的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)和檢修作業(yè)安全方面提出了部分設(shè)計(jì)策略和注意事項(xiàng)，希望可以為光氣的工業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)從源頭上減少安全隱患提供一些參考。