提高液氯生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性

聶常昆，王祖芳

（新疆至臻化工工程研究中心有限公司，新疆 石河子832000）

氯氣常溫常壓下為黃綠色，是有強(qiáng)烈刺激性氣味的有毒氣體，密度是空氣的2.5倍，常溫下把氯氣加壓至600～700 kPa或在常壓下冷卻到-34℃都可以使其變成液氯。液氯是一種油狀的液體，是氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品之一，氯中混合5%（體積）以上氫氣時有爆炸危險。作為一種有毒氣體，一旦泄漏主要通過呼吸道侵入人體并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和鹽酸，對上呼吸道黏膜造成傷害，次氯酸使組織受到強(qiáng)烈的氧化，鹽酸刺激黏膜發(fā)生炎性腫脹，使呼吸道黏膜浮腫，大量分泌黏液，造成呼吸困難，癥狀重時，會發(fā)生肺水腫，使循環(huán)作用困難而致死亡。工業(yè)生產(chǎn)液氯分為低壓法、中壓法和高壓法。低壓法為0.078～0.147 MPa（表壓），冷卻溫度為-35～-40℃。中壓法為0.245～0.490 MPa，冷卻溫度為-15～-20℃。高壓法為0.98～1.17 MPa，用15～25℃水冷卻即可液化。新疆至臻化工工程研究中心有限公司采用低壓法生產(chǎn)液氯，生產(chǎn)工藝為：將經(jīng)過干燥、凈化、加壓后的氣態(tài)氯氣，送入列管式冷凝器（冷量由螺桿制冷壓縮機(jī)提供）與氟利昂進(jìn)行間接換熱，低溫冷卻成液體氯，貯存在計量槽或貯槽內(nèi)，再經(jīng)計量后，用液下泵裝入液氯鋼瓶待售。中國氯堿工業(yè)協(xié)會2012年起草了《燒堿行業(yè)安全準(zhǔn)入條件（征求意見稿）》，從生產(chǎn)企業(yè)布局、生產(chǎn)裝置及工藝要求和安全設(shè)施、液氯儲存和運輸要求、安全標(biāo)準(zhǔn)化要求以及責(zé)任、監(jiān)督與管理等幾個方面對燒堿行業(yè)實行安全準(zhǔn)入?！稖?zhǔn)入條件》中要求，新、改、擴(kuò)、遷燒堿項目必須全部采用離子膜法生產(chǎn)工藝，于2016年1月1日起，安全生產(chǎn)許可證到期后不再換發(fā)。特別指出液氯生產(chǎn)推薦采用無氨液化等先進(jìn)工藝，逐步淘汰氨冷凍鹽水液化工藝；液氯包裝必須采用液下泵等先進(jìn)工藝，嚴(yán)禁采用汽化器液氯包裝工藝；新建液氯貯罐廠房必須密閉；應(yīng)設(shè)置事故氯氣吸收處理裝置，具備24 h連續(xù)運行能力并具有處理大量泄氯的能力，其動力和控制系統(tǒng)供電采用雙電源供電并具有自動切換功能；液氯鋼瓶充裝必須采用自動充裝系統(tǒng)，在液氯鋼瓶充裝、儲存區(qū)域應(yīng)配備死瓶處理、移動式抽空裝置和真空吸收房等氯泄漏應(yīng)急處理設(shè)施；液氯槽車充裝必須符合液氯汽車罐車充裝站設(shè)計規(guī)范。該公司根據(jù)生產(chǎn)工況設(shè)計、建造了液化包裝區(qū)密封和配套應(yīng)急吸收裝置，通過實施使液氯生產(chǎn)的安全性大大提高。

1 設(shè)計思路

新疆至臻化工工程研究中心有限公司（以下簡稱“至臻化工”）為達(dá)到氯堿生產(chǎn)的準(zhǔn)入條件，需對液氯包裝現(xiàn)場進(jìn)行安全改造，并增加泄漏處理應(yīng)急裝置，確保生產(chǎn)、人員的安全性，確保達(dá)到安全和環(huán)保生產(chǎn)的要求，并保證能夠具備從業(yè)資格。

2 設(shè)計研究過程

2.1 對液氯包裝區(qū)進(jìn)行封閉并增加氯氣泄漏應(yīng)急吸收設(shè)施

（1）將整個液氯充裝區(qū)及重瓶區(qū)進(jìn)行封閉，廠房框架1 m以下采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，1 m以上全部用符合安全和建筑要求的復(fù)合夾芯板進(jìn)行封堵，廠房東側(cè)南北通透方向裝兩扇大門以便液氯鋼瓶的裝車，廠房北側(cè)開小門，用于人員出入和作為應(yīng)急逃生通道。

（2）增加2臺應(yīng)急吸收風(fēng)機(jī)，2臺風(fēng)機(jī)串聯(lián)，可同時對儲槽區(qū)、包裝區(qū)及死瓶處理室進(jìn)行抽吸，也可通過風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門控制單獨對泄漏部位進(jìn)行抽吸，進(jìn)口風(fēng)管四周環(huán)繞儲槽區(qū)、包裝區(qū)及死瓶處理室，每隔一段距離向下引一截抽氣管線，保證抽吸無死角。

（3）儲槽區(qū)、包裝區(qū)及死瓶處理室分別加裝自來水管線、30%液堿管線，一旦儲槽或液氯鋼瓶出現(xiàn)氯氣泄漏，及時打開配比合適的堿噴淋對氯氣進(jìn)行吸收。

（4）在液氯包裝工房內(nèi)增加兩道明溝，以備噴淋后的堿水及時排走，明溝匯集到地位坑，上部安裝臥式自吸泵，配套管道以便將地位坑的堿水抽取后送到次鈉吸收崗位。

2．2 液化操作室、包裝操作室、死瓶處理室改造

（1）將現(xiàn)有液化材料庫房騰出，作為新的包裝崗位操作室，將包裝現(xiàn)場的復(fù)秤電子顯示屏移至新的包裝操作室內(nèi)，將新操作室北墻打洞安裝一塊鋼化透明玻璃，液氯包裝室外的電子秤顯示可以通過玻璃在操作區(qū)看到。

（2）將現(xiàn)有的包裝休息室改為密閉的泄漏鋼瓶處理室及死瓶處理室，在室內(nèi)安裝自來水管線、30%液堿管線及噴淋設(shè)施，并配套安裝抽氣管線，真空室內(nèi)增加明溝與包裝區(qū)明溝聯(lián)通。

2.3 增加應(yīng)急吸收裝置

設(shè)備主要包括：2個鈦材板式換熱器，2個堿液儲槽、2個吸收塔和2個循環(huán)吸收泵，泄漏的氯氣可通過風(fēng)機(jī)吸收至吸收塔，通過兩級堿液循環(huán)吸收塔進(jìn)行吸收除害。整個廠房進(jìn)行封堵后，廠房內(nèi)的所有儀表、電氣全部更換成防爆等級。

3 應(yīng)急吸收工藝控制流程

3.1 整套裝置的基本構(gòu)成

本裝置主要由2臺風(fēng)機(jī)、2臺冷卻器、2臺吸收泵、2臺應(yīng)急吸收塔、2個集液槽，配套壓變、熱電偶及管道連接組裝而成。

3.2 裝置過程控制介紹

液化工段儲槽區(qū)和包裝區(qū)因設(shè)備或管道泄漏的氯氣、管道設(shè)備內(nèi)殘留的氯氣，由風(fēng)機(jī)抽至應(yīng)急吸收裝置一段吸收塔底部，與吸收塔上部循環(huán)噴淋的堿液逆流接觸進(jìn)行吸收。堿液在開車前在應(yīng)急吸收罐內(nèi)配置成濃度為15%～20%的溶液，在吸收過程中，未被完全吸收的氯氣由一段吸收塔頂部排出進(jìn)入二段吸收塔底部，與塔上部噴淋的堿液逆流接觸進(jìn)行再吸收。二級未吸收完的通過噴射器進(jìn)行抽取，整個氯氣系統(tǒng)進(jìn)行密閉循環(huán)吸收。

吸收液進(jìn)入應(yīng)急吸收罐由一、二段吸收循環(huán)泵循環(huán)吸收使用，循環(huán)的堿液通過列管冷卻器換熱，保證吸收溫度在40℃以下。吸收液通過過堿量分析，達(dá)到工藝指標(biāo)后由泵輸送裝車。應(yīng)急吸收工藝參數(shù)見表1。

表1 應(yīng)急吸收工藝參數(shù)

3.3 應(yīng)急吸收工藝裝置運行情況

2020年7月20日，裝置開始空載試車運行，向集液槽內(nèi)加水至1.0 m，然后加30%液堿至1.6 m，保證堿液濃度在15%～20%，分別開啟一級循環(huán)泵和二級循環(huán)泵，開始打循環(huán)，開啟冷卻器循環(huán)水進(jìn)出口閥，使稀堿處于循環(huán)冷卻狀態(tài)，觀察一二級吸收溫度，保證＜40℃，隨后先開啟單臺風(fēng)機(jī)抽包裝區(qū)，測量進(jìn)口風(fēng)壓為1 862 Pa，滿足其設(shè)計要求1 733～2 734 Pa；同時開啟2臺風(fēng)機(jī)抽包裝區(qū)，測量進(jìn)口風(fēng)壓為2 128 Pa，進(jìn)口各個風(fēng)口負(fù)壓較為明顯，風(fēng)機(jī)運行過程中檢測電流正常。隨后開啟吸收泵和冷卻器試水運行，噴淋過程阻力對風(fēng)機(jī)負(fù)壓幾乎無影響。

7月21日，在2臺風(fēng)機(jī)同時運行的條件下，在新建的死瓶處理區(qū)進(jìn)行了煙霧彈實際投彈演習(xí)，拉開煙霧彈后把死瓶處理室的門關(guān)閉，通過觀察口觀察，大約20 min可將全部散發(fā)的煙霧吸收掉，沒有出現(xiàn)向外泄漏的現(xiàn)象。在吸收過程中打開噴淋閥后通過堿液和風(fēng)機(jī)同時處理，約15 min吸收完畢，達(dá)到了對泄漏氣體完全吸收的目的。

7月22日，在全開2臺風(fēng)機(jī)的條件下，在包裝區(qū)進(jìn)行了煙霧彈實際投彈演習(xí)，把包裝區(qū)所有的門窗全部關(guān)閉，拉開煙霧彈后觀察煙霧被吸收的情況，由于煙霧彈產(chǎn)生的氣體密度小于空氣的密度，部分氣體直接飄到工房的頂部，通過頂部的排風(fēng)口飄到了大氣中，剛開始產(chǎn)生的煙霧氣體被抽風(fēng)機(jī)抽走進(jìn)行了吸收，同時離風(fēng)機(jī)較遠(yuǎn)的抽風(fēng)口抽氣壓力偏低，抽氣速度較慢，針對問題立即組織開會，討論確定整改方案：將原來抽風(fēng)口管線改成四趟管線，盡可能減少抽氣的阻力，7月25日整改后再一次進(jìn)行投彈演習(xí)，運行效果比前期有了很大改觀，在吸收過程中打開噴淋閥后通過堿液和風(fēng)機(jī)同時處理，約15 min可吸收完畢，保證了對泄漏氣體全部進(jìn)行吸收處理。

為了更加真實的檢驗裝置的可靠性，公司安全管理部門、車間及生產(chǎn)技術(shù)科全體人員精心討論，擬定詳細(xì)應(yīng)急預(yù)案，經(jīng)公司領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，組織了一次在死瓶處理區(qū)的真實演練。7月26日對廠家返回的鋼瓶（鋼瓶中有少量氯氣）進(jìn)行了人為泄漏演練，人為打開瓶閥后將鋼瓶推入死瓶處理室，開啟應(yīng)急吸收裝置，通過觀察大約25 min可將全部散發(fā)的氯氣吸收掉，沒有出現(xiàn)向外泄漏的現(xiàn)象。

4 結(jié)語

（1）液氯包裝區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場安全改造，確保泄漏氯氣直接進(jìn)入吸收裝置，充分吸收，不會對人員造成傷害，為安全生產(chǎn)提供了保障，一定程度上杜絕重大危險源造成的重大事故，此效益大于投入值。

（2）液氯包裝區(qū)現(xiàn)場安全改造，對目前乃至今后的生產(chǎn)增加了安全保障，杜絕了液氯系統(tǒng)在事故狀態(tài)下向外界擴(kuò)散氯氣，最大限度防止了氯氣泄漏蔓延的發(fā)生。

（3）使公司具備了氯堿生產(chǎn)從業(yè)資格，公司的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)相互協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。