理工職稱論文刊發(fā)淺析氯氣生產(chǎn)儲存中危險性

　　本篇文章是由《工業(yè)工程與管理》發(fā)表的一篇理工論文，(雙月刊)創(chuàng)刊于1996年，由上海交通大學(xué)主辦。應(yīng)用性與學(xué)術(shù)性兼顧。致力于提高企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，加強企業(yè)對市場的快速響應(yīng)能力，優(yōu)化企業(yè)組織機構(gòu)和運作管理方式，促成現(xiàn)代化企業(yè)的形成。

　　【摘 要】通過對氯氣生產(chǎn)、儲存(充裝)過程中存在的主要危險因素進(jìn)行分析,提出了針對中毒、爆炸等重點危險因素進(jìn)行防范的安全對策措施,對于保證企業(yè)的安全生產(chǎn)有現(xiàn)實的參考價值。

　　【關(guān)鍵詞】中毒;爆炸;危險因素;三氯化氮;安全措施

　　1氯氣 生產(chǎn)、儲存過程主要危險因素分析

　　1.1氯氣(液氯)中毒

　　在液氯工段如果發(fā)生爆炸泄漏,則可造成氯氣外逸導(dǎo)致現(xiàn)場人員中毒事故的發(fā)生。導(dǎo)致這一事故發(fā)生的原因主要有:氯氣含水分過高導(dǎo)致設(shè)備及管道腐蝕;三氯化氮的富集;液氯蒸發(fā)器內(nèi)溫度、壓力過高等生產(chǎn)系統(tǒng)失控;尾氣處理系統(tǒng)發(fā)生事故;設(shè)備結(jié)構(gòu)材質(zhì)選擇不當(dāng);機械設(shè)備密封不嚴(yán);監(jiān)控系統(tǒng)失控;操作失誤;維修不及時等等。中毒是整個生產(chǎn)裝置中最大的危險有害因素。

　　1.2火災(zāi)和爆炸?

　　(1)電解槽的爆炸危險。在電解裝置中,飽和食鹽水通過直流電電解,產(chǎn)生氫氣和氯氣。如果出現(xiàn)異常情況,空氣或氧氣與氫氣相混合達(dá)到爆炸極限,電解槽可能發(fā)生火災(zāi)爆炸。同時又由于裝置中存在劇毒的氯氣一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸則可能會連帶發(fā)生有毒氣體的泄漏,后果將更加嚴(yán)重。

　　(2)管道輸送系統(tǒng)爆炸危險。氯氣總管含氫量大于0.5%,氯氣液化后尾氣含氫量大于4%,都有發(fā)生爆炸事故的可能。氫氣管道出現(xiàn)負(fù)壓,空氣漏入,形成爆炸性混合氣體。此外在液氯工段,由于三氯化氮的富集,也存在發(fā)生爆炸的危險。

　　(3)氯氣液化和灌裝的爆炸危險。氯氣在液化時,由于氫氣在氯氣液化時的壓力和溫度下仍為氣態(tài),隨著氯氣液化量的增加,氫氣在剩余中的含量隨氯氣液化量就相對增加,極易構(gòu)成爆炸性混合物。

　　(4)氯氣儲存的爆炸危險。氯氣儲存設(shè)備在氯氣干燥的條件下不會發(fā)生腐蝕,但是在含水量超過50ppm后,氯氣就能夠與水作用生成酸,對鋼瓶或容器進(jìn)行腐蝕,使儲存設(shè)備穿孔,導(dǎo)致泄漏爆炸事故;同時產(chǎn)生氫氣,使氯氣的濃度進(jìn)入爆炸極限范圍;酸性條件下,三氯化氮極為活潑,易發(fā)生爆炸。

　　(5)三氯化氮爆炸危險。NCl3是一種比氯有更強氧化性的氧化劑,在空氣中易揮發(fā),不穩(wěn)定,純的三氯化氮和橡膠、油類等有機物相遇,可發(fā)生強烈反應(yīng)。如果在日光照射或碰撞“能”的影響下,更易爆炸。 ?

　　(6)工藝中存在的引爆源。電解工藝過程使用大電流,如果電氣線路接觸不良,絕緣達(dá)不到要求,極易產(chǎn)生電火花成為引火源。例如,電解槽槽體接地處產(chǎn)生的電火花;排放堿液管道的對地絕緣不良產(chǎn)生的放電火花;斷電器因結(jié)鹽、結(jié)堿漏電產(chǎn)生的電火花及氫氣管道系統(tǒng)漏電產(chǎn)生電位差而發(fā)生的電火花;電解槽內(nèi)部構(gòu)件間由于較大電位差或兩極之間的距離縮小而發(fā)生放電火花。此外,存在雷擊放空管引起氫氣燃燒等其它引火源等。

　　2安全對策措施

　　2.1防毒措施?

　　重點應(yīng)集中在現(xiàn)場氯跑、冒、滴、漏以及事故(含未遂事故)氯處理系統(tǒng)。(1)培訓(xùn)職工學(xué)會氯中毒的自我保護(hù)及互救知識。(2)不符合設(shè)計規(guī)范要求和有質(zhì)量缺陷的設(shè)備(含管件閥門)嚴(yán)禁用于生產(chǎn)。(3)應(yīng)在電解、氯氣干燥、液化、充裝崗位合理布點安裝氯氣監(jiān)測報警儀,現(xiàn)場要通風(fēng)良好,備有氯吸收池(10%液堿池)、眼和皮膚水噴淋設(shè)施、送風(fēng)式或自給式呼吸器以及急救箱,配置規(guī)定數(shù)量的過濾式防毒面具或空氣呼吸器。(4)大型氯堿企業(yè)最好增設(shè)事故氯處理系統(tǒng),將氯總管、液氯貯罐及其安全閥通過緩沖罐與可以吸收氯的液堿噴淋塔相連,緊急狀況下可自動啟動,平時可以起到平衡氯總管壓力等安全生產(chǎn)控制作用。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程計算機管理和控制。

　　2.2防火防爆措施?

　　(1)設(shè)置安全設(shè)施和安全裝置。

　　在設(shè)計和建設(shè)時,應(yīng)該嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置安全消防防護(hù)措施。對處理易燃、易爆危險性物料的設(shè)備應(yīng)有壓力釋放設(shè)施,包括安全閥、釋放閥、壓力控制閥等,一旦超壓,可把危險物料泄放到安全的地方;對盛裝氯氣、氫氣、氨氣及氯化氫的設(shè)備和輸送管道系統(tǒng)設(shè)計在線自動監(jiān)測儀表;對可能逸出氯氣、氫氣、氮氧化物、氨氣及氯化氫等作業(yè)場所設(shè)計氣體監(jiān)測、報警和連鎖系統(tǒng);設(shè)計集中正壓通風(fēng)控制室,必須保證通風(fēng)空氣不受污染,空氣吸氣口設(shè)計以活性炭或其他吸附劑為過濾介質(zhì)的過濾器等等防護(hù)措施。①設(shè)置報警連鎖裝置。通過報警連鎖裝置的設(shè)置,將系統(tǒng)各處氯氣壓力、氫氣壓力、槽電壓、人槽鹽水總管壓力、氯氣透平壓縮機的氯氣流量、突然停止交流或直流供電以及重要機械的停機信息輸入自動報警連鎖系統(tǒng),一旦上述指標(biāo)(或狀態(tài))失控,連鎖動作,使裝置各部機器、設(shè)備、各控制閥門都處于安全狀態(tài)。②電解系統(tǒng)的氯氣總管應(yīng)設(shè)置壓力密封槽(正壓安全水封),以便在非常狀態(tài)下,氯氣直接排入事故氯氣處理裝置。③在采用氯氣透平壓縮機現(xiàn)場,電解系統(tǒng)氯氣總管應(yīng)設(shè)置氯氣壓密封槽(負(fù)壓安全水封),在非正常狀態(tài)下,可自動吸入空氣,防止產(chǎn)生大的負(fù)壓。④電解系統(tǒng)設(shè)置的事故氯氣處理系統(tǒng),必須配置兩路獨立的動力電源互相切換使用。⑤在氯氣干燥塔出口安裝水分在線分析儀,控制水分超標(biāo)時的氯氣不得進(jìn)入壓縮機房。⑥氯氣透平壓縮機工藝配管必須設(shè)置防喘振回路,防喘振工況指標(biāo)(壓力、流量)必須輸入連鎖信號。

　　(2)建筑防爆要求。

　　電解工段建筑應(yīng)符合防爆要求。廠房應(yīng)為一、二級耐火等級建筑,泄壓面積應(yīng)超過0.2m?2;廠房必須有良好的通風(fēng);不得采取折板式屋蓋和槽形屋蓋,以免積聚氫氣。氫氣處理間、壓縮間、氯氣處理間與電解間宜用防火墻分隔,墻上開洞應(yīng)采取封堵措施。有些工藝設(shè)備如氫氣冷卻、鹽水精制、氯氣液化、液氯貯槽等,可采取半露天布置,以減小火災(zāi)爆炸的危險性。①防止泄漏引起爆炸。設(shè)備和管道應(yīng)保持嚴(yán)密。由于氯氣有腐蝕性,管道、設(shè)備要經(jīng)常維修,發(fā)現(xiàn)故障及時修理或調(diào)換。出現(xiàn)泄漏情況時,要有堵漏和切斷氣源的措施。②防止電解槽爆炸。鹽水中鐵、鈣、鎂和硫酸根離子等有害雜質(zhì)要進(jìn)行脫除。生產(chǎn)中應(yīng)盡可能采用鹽水純度自動分析裝置,觀察鹽水成分變化。陰極網(wǎng)上的隔膜應(yīng)定期檢修。隔膜應(yīng)無脫落和附著不均勻的現(xiàn)象,電解槽中鹽水液位應(yīng)高出隔膜頂端。液位的觀察和控制可用轉(zhuǎn)子流量計或液位計。電解槽和解汞室的溫度需加以控制。電解槽的溫度宜控制在85℃-95℃,減少氯氣在陽極液的溶解度,減少副反應(yīng)。解汞室的水溫應(yīng)保持接近95℃,解汞后汞的含量鈉量宜低于0.01%,一般每班應(yīng)對含鈉量作一次分析。如果發(fā)現(xiàn)單槽中氯內(nèi)含氫量升高到1%以上,可采取加高鹽水液面或拆開氫氣斷電器,使氫氣從斷電器處排空等措施。為防止氯、氫氣在電解槽中混合,應(yīng)安裝氯、氫總管的壓力自動調(diào)節(jié)裝置,當(dāng)壓力升高時,可自動關(guān)閉氫氣回流閥門,加氯氣和氫氣的抽力;安裝氯、氫壓縮機的電動機與整流室的連鎖裝置,以便在電解槽直流電突然斷電時,能自動切斷壓縮機的電動機,并在電動機停轉(zhuǎn)時能自動切斷電解槽的直流電源,同時向電解廠房、壓縮機房、電解生產(chǎn)的中央控制臺以及整流室發(fā)出信號;安裝與氯、氫總管相連的水封系統(tǒng),將氯氣由水封排入事故處理裝置,而將氫氣放空;在氫氣冷卻和壓送工段安裝水封,以便當(dāng)氫氣壓縮機的電動機停止運轉(zhuǎn)而電解槽仍繼續(xù)工作時將氫氣放空;氫氣放空管道應(yīng)裝有阻火器,并通入蒸汽或氮氣。管道輸送系統(tǒng)的防爆要求:電解初期,氫氣系統(tǒng)的氫氣應(yīng)排空,當(dāng)氫氣系統(tǒng)的氫氣濃度達(dá)98%以上時,才能輸入后續(xù)系統(tǒng)。氫氣輸送管道要防止出現(xiàn)負(fù)壓,進(jìn)入空氣,形成爆炸性混合物。定期分析氯氣中含氫量和氫氣中含氧量。要求氯氣總管中氫含量在0.5%以下,若含量過高,應(yīng)及時采取措施,如用惰性氣體沖淡、停車檢修等。

　　(3)氯氣液化和灌裝的防爆要求。

　?、俾葰庖夯瘧?yīng)按氯氣中含氫量來決定,防止殘存的氯氣中的氫含量增加而發(fā)生危險。液氯廢氣在正常情況下應(yīng)控制在3.5%以下,若含氫量過高,應(yīng)用氮氣或其他惰性氣體沖淡,或用干燥的壓縮空氣稀釋,降低到安全允許范圍。②液氯鋼瓶在充裝環(huán)節(jié)要嚴(yán)格按照《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定充裝;嚴(yán)格掌握液氯鋼瓶的充裝系數(shù)≤1.25kg/L,灌裝液氯前,應(yīng)對氣瓶認(rèn)真檢查,瓶內(nèi)不得混有有機物,不得有鐵銹等金屬粉末。瓶內(nèi)必須留有0.05MPa的余壓,以避免有水或液態(tài)化學(xué)物品吸入瓶內(nèi)造成腐蝕或反應(yīng)爆炸。液氯鋼瓶充裝時,瓶內(nèi)要留出一定的氣相空間,不得超量充裝。為了防止充裝過量,充裝后應(yīng)認(rèn)真填寫充裝記錄。充裝后嚴(yán)格執(zhí)行復(fù)驗制度,發(fā)現(xiàn)超量充裝要立即處理。

　　(4)氯氣儲存的防爆要求。

　　儲存液氯鋼瓶的倉庫應(yīng)符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16—2006中有關(guān)規(guī)定,庫房結(jié)構(gòu)能使逸出氣體不滯留在室內(nèi),通風(fēng)效果良好,室溫不超過40℃,嚴(yán)禁露天堆放;液氯鋼瓶入庫前要檢查是否漏氣,安全附件是否齊全,確認(rèn)無泄漏和附件完整后才可入庫。液氯鋼瓶不得接觸高溫、明火,防止陽光直射。液氯應(yīng)與可燃物、有機物或其他易氧化物質(zhì)隔離,與乙炔、氨、氫氣、烴類、乙醚、松節(jié)油、金屬粉末等隔離。搬運時要帶好鋼瓶的安全帽及防震橡膠圈,避免滾動和撞擊,防止容器受損。嚴(yán)禁用火、熱水或蒸汽加熱汽化使用。儲存容器中液氯的含水量應(yīng)該控制在500ppm內(nèi),防止生成酸,造成危害。

　　(5)預(yù)防三氯化氮爆炸。

　　為防止三氯化氮大量形成和積蓄,必須嚴(yán)格控制精鹽水總銨量低于4mg/L,氯氣干燥工序所用冷卻水不含銨,液氯中三氯化氮含量低于50×10??-6?,與液氯有關(guān)的設(shè)備應(yīng)定時排污且排污液內(nèi)三氯化氮含量必須低于60g/L,否則應(yīng)采取緊急處理措施,有條件的企業(yè)最好增設(shè)三氯化氮破壞裝置。

　　(6)控制和消除引爆源。

　　生產(chǎn)中應(yīng)盡量消除電氣火花引燃源,避免進(jìn)行可能產(chǎn)生火花的作業(yè)。電解槽食鹽水入口處和堿液出槽處、氫氣系統(tǒng)與電解槽的陰極箱之間也應(yīng)有可靠電氣絕緣,整個氫氣系統(tǒng)應(yīng)有良好接地。氯、氫輸送設(shè)備和管線保持良好的接地,接地電阻應(yīng)小于100Ω,防止靜電積蓄引爆。廠房應(yīng)有防雷設(shè)施,氫氣放空管的避雷針保護(hù)應(yīng)高出管頂3m以上。

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