液氯生產(chǎn)過程中的安全控制.doc

液氯生產(chǎn)過程中的安全控制根據(jù)液氯生產(chǎn)工藝，分析了過程中存在的主要危險(xiǎn)是液氯泄漏引起的人員中毒以及由于尾氣中氫含量過高、三氯化氮富集、過量充裝等引起的爆炸，提出了相應(yīng)的對策。1概述2004年4月15日19時(shí)左右，位于重慶市江北區(qū)的重慶天原化工總廠氯冷凝器爆炸后，16日凌晨、16日下午液氯儲(chǔ)罐又發(fā)生爆炸，致大量氯氣泄漏，事故造成9人死亡和失蹤、3人受傷、15萬人大轉(zhuǎn)移。2005年3月29日，京滬高速公路江蘇淮安段發(fā)生的液氯泄漏事故，造成28人死亡、350人中毒、萬名群眾緊急疏散。由此可見，諸如液氯等易揮發(fā)擴(kuò)散的劇毒危險(xiǎn)化學(xué)品在生產(chǎn)和過程中一旦失控將會(huì)造成慘重后果。本文著重對液氯生產(chǎn)過程中的危險(xiǎn)和安全控制措施加以研討，以保證生產(chǎn)裝置安全運(yùn)行。保障人身安全。2液氯生產(chǎn)工藝過程簡介液氯生產(chǎn)主要包括氯氣液化、液氯氣化、液氯儲(chǔ)存和充裝等過程。工業(yè)生產(chǎn)中采用三種不同的工藝條件生產(chǎn)液氯，即：高壓法氯氣壓力為0.4/1.6MPa（表壓）、液化溫度為30/50中壓法氯氣壓力為0.2/0.4MPa（表壓）、液化溫度為0/10低壓法氯氣壓力為0.15MPa（表壓）、液化溫度為30其中，中壓法由于系統(tǒng)壓力相對較低、設(shè)備制造方面的安全要求也相對較低，操作簡單，工藝指標(biāo)易于控制，液化效率較高等特點(diǎn)應(yīng)用較為廣泛。中壓法可分為一級液化和二級液化兩種流程。中壓法二級液化流程如圖1所示。在工廠中低濃度液化尾氣能夠適當(dāng)進(jìn)行處理時(shí)，多采用一級液化流程。如果低濃度液化尾氣處理困難、希望多生產(chǎn)液氯時(shí)，多采用二級液化流程。原料氯氣經(jīng)壓縮加壓至0.4MPa（表壓）左右后，在第一級液化器內(nèi)用冷媒（氟里昂或液氨）作冷凍劑，在20下液化。再經(jīng)過第二級液化器，在60下液化，尾氣用NaOH溶液吸收。由于第一級液化尾氣中的氫含量已經(jīng)達(dá)到45，尾氣再進(jìn)入第二級液化器繼續(xù)液化時(shí)，易發(fā)生爆炸。因此，第二級液化器應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，并且要求將第二級液化器呈60傾角安裝，尾氣出口設(shè)有防爆膜，一旦發(fā)生爆炸時(shí)，防爆膜首先破裂，而將尾氣導(dǎo)入吸收裝置，不至于將第二級液化器炸壞；同時(shí)第一級液化器自動(dòng)接通吸收裝置，使第一級的液化尾氣直接進(jìn)入吸收系統(tǒng)，并自動(dòng)功斷第二級液化器的進(jìn)料，改為通入氮?dú)?。發(fā)生爆炸后，只要更換防爆膜，第二級液化器又可以正常使用。border=0hspace=0src=/UploadFiles/Tech/20115/201105201221382669.gif/圖1中壓法二級液化流程1氯氣壓縮機(jī)；2一級氯氣液化器；3二級氯氣液化器；4液氯貯槽；5致冷劑貯罐；6致冷劑分離器；7致冷劑壓縮機(jī)；8致冷劑冷凝器；9致冷劑貯罐；10致冷劑分離器；11致冷劑壓縮機(jī)；12致冷劑冷凝器；PIC壓力指示及控制；PRCA壓力記錄控制及報(bào)警；LIC液面指示及控制；PRC壓力記錄及控制；WRA重量記錄及報(bào)警；PSA壓力轉(zhuǎn)換開關(guān)及報(bào)警；TR溫度記錄液化后的氯氣通過重力自流或通過泵輸送到液氯儲(chǔ)槽內(nèi)。液氯氣化一方面可以得到高純度的氯氣；另一方面通過氣化可以得到較高壓力的氯氣，利用它再去壓送液氯，進(jìn)行充裝。液氯氣化是在氣化器內(nèi)通過與熱水或較高溫度的氯氣換熱而完成的。3液氯生產(chǎn)過程中的主要危險(xiǎn)因素3.1氯氣中毒液氯泄漏至環(huán)境中會(huì)立即氣化形成氯氣，在常溫常壓下呈黃綠色。氯氣為劇毒危險(xiǎn)化學(xué)品，對人體的呼吸道及眼睛粘膜產(chǎn)生刺激，吸入后會(huì)引起肺水腫、支氣管炎，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成中毒死亡。氯氣對人體的毒害作用如表1。表1氯氣的毒性濃度mgm3危害程度30000一般過濾性防毒面具失去保護(hù)作用3000深吸入少許可能危及生命300可能造成致使性損害120/180接觸3060min可能引起嚴(yán)重?fù)p害90引起劇咳15刺激咽喉3/6有明顯氣味，刺激眼、鼻0.3/1.5略有氣味，無長期有害作用0.06嗅覺濃度3.2爆炸a)液化尾氣氫含量高而發(fā)生爆炸。氫氣與氯氣混合可形成爆炸性混合氣體，氯內(nèi)氫含量的爆炸范圍為體積分?jǐn)?shù)587.5。一般而言，隔膜法生產(chǎn)時(shí)氯氣總管中氯的氫含量控制在體積分?jǐn)?shù)0.5以下；離子膜法生產(chǎn)時(shí)氯氣總管中氯的氫含量控制在體積分?jǐn)?shù)0.3以下。這些微量氫與氯一同進(jìn)入液化系統(tǒng)，在液化過程中氫總量不變，而氯總量卻因不斷液化而減少，致使尾氣中氯內(nèi)氫含量的百分比不斷上升，一旦氫氣總量超過體積分?jǐn)?shù)4時(shí)，即有爆炸危險(xiǎn)。b)三氯化氮的富集爆炸。三氯化氮是一種黃色粘稠液體或斜方晶體的含氮化合物，有類似于氯氣的刺激性臭味。三氯化氮在空氣中易揮發(fā)，當(dāng)在氯氣中體積分?jǐn)?shù)達(dá)到56時(shí)有爆炸可能，60時(shí)震動(dòng)或超聲波條件下可能爆炸，在陽光、鎂光直接照射下瞬間爆炸，與臭氧、油脂或有機(jī)物接觸易誘發(fā)爆炸。由于沸點(diǎn)不同，當(dāng)液氯蒸發(fā)時(shí)三氯化氮與氯的分離系數(shù)為610，故大部分的三氯化氮存留在未蒸發(fā)的液氯中，隨著蒸發(fā)過程的進(jìn)行，積累在其中的三氯化氮越來越多。當(dāng)三氯化氮在液氯中的含量超過5時(shí)即有爆炸危險(xiǎn)。c)過量充裝或與鋼瓶中的雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而爆炸。液氯運(yùn)輸時(shí)一般以鋼瓶或槽車作為包裝容器，液氯鋼瓶材質(zhì)為16MnR。液氯開始進(jìn)入容器時(shí)溫度較低，由于不斷吸收外界熱量使其溫度不斷上升而氣化，致使其體積膨脹。液體具有不可壓縮性，如果液氯在容器內(nèi)被裝滿，將會(huì)由于沒有自由空間允許其膨脹，使容器爆破。500kg液氯鋼瓶超裝后的危險(xiǎn)溫度見表2。表2500kg液氯鋼瓶超裝后的危險(xiǎn)溫度充裝量/kg超裝量/kg液氯膨脹后充滿鋼瓶時(shí)的溫度/鋼瓶開始屈服時(shí)的溫度/充裝量/kg超裝量/kg液氯膨脹后充滿鋼瓶時(shí)的溫度/鋼瓶開始屈服時(shí)的溫度/50007879815606037404151010697475570703132345202066676858080242526530305960615909015161954040515355600100881055050454649鋼瓶與用氯設(shè)備之間如果沒有緩沖或防倒罐設(shè)施，有可能造成其他物料被壓入液氯鋼瓶內(nèi)而造成爆炸。如氯化石蠟生產(chǎn)過程中，石蠟進(jìn)入鋼瓶內(nèi)再次充入液氯后，將會(huì)由劇烈的化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致鋼瓶爆炸。4液氯生產(chǎn)過程中的安全控制a)加強(qiáng)設(shè)備管理，消除現(xiàn)場的跑、冒、滴、漏，減少設(shè)備、管線腐蝕，避免氯氣泄漏是預(yù)防氯氣中毒的有效途徑。一旦發(fā)生泄漏，應(yīng)立即進(jìn)行妥善處理，人員進(jìn)入有毒區(qū)域應(yīng)注意個(gè)體防護(hù)，佩帶相應(yīng)的防護(hù)器材。同時(shí)將泄漏的氯氣利用風(fēng)機(jī)排至堿吸收系統(tǒng)進(jìn)行無害化處理。b)控制原氯純度及氫含量，合理控制液化效率。由于氯氣和氫氣的沸點(diǎn)不同，氯氣的液化過程就是尾氣中的氫氣的富集過程。因此，首先應(yīng)控制原氯純度及氫含量。液化效率是液氯生產(chǎn)過程中的重要控制指標(biāo)。液化效率低，單位時(shí)間的液氯產(chǎn)量低、能耗高；液化效率高雖然可以增加產(chǎn)量、降低能耗，但由于氯氣中的氫氣未液化，尾氣中的氫含量也隨之上升，到一定程度會(huì)達(dá)到爆炸下限。因此，在液氯生產(chǎn)過程中必須根據(jù)尾氣氫含量，合理控制液化效率，尾氣含氫量的體積分?jǐn)?shù)不得大于3.5。c)控制液氯中的三氯化氮含量。三氯化氮產(chǎn)生于電解過程，鹽水中NH4+在電解槽陽極液pH值為24的條件下會(huì)產(chǎn)生三氯化氮，在液氯蒸發(fā)時(shí)大部分的三氯化氮存留在未蒸發(fā)的液氯中。因此，為消除三氯化氮帶來的危險(xiǎn)，首先必須嚴(yán)格控制電解用精制鹽水中的無機(jī)銨含量1mg/L，總銨含量4mg/L。使生成的液氯中的三氯化氮含量不大于50106。其次，氣化器內(nèi)的液氯不允許全部蒸發(fā)，必須殘留總量1/31/4的殘液，并將其直接排入堿液吸收系統(tǒng)。另外，應(yīng)根據(jù)液氯中的三氯化氮含量，及時(shí)調(diào)整氣化器的排污次數(shù)和排污量。d)嚴(yán)格控制鋼瓶的充裝量。液氯鋼瓶的充裝系數(shù)是重要的安全指標(biāo)，它表示容器儲(chǔ)存的氯總量與容器的有效容積之比，其數(shù)值不應(yīng)大于1.25kg/L。只要鋼瓶不超裝，一旦溫度超過時(shí)也仍有一些安全余量。e)嚴(yán)格返廠鋼瓶的管理