理工职称论文刊发浅析氯气生产储存中危险性

　　本篇文章是由《工业工程与管理》发表的一篇理工论文，(双月刊)创刊于1996年，由上海交通大学主办。应用性与学术性兼顾。致力于提高企业生产效率和产品质量，降低生产成本，加强企业对市场的快速响应能力，优化企业组织机构和运作管理方式，促成现代化企业的形成。

　　【摘 要】通过对氯气生产、储存(充装)过程中存在的主要危险因素进行分析,提出了针对中毒、爆炸等重点危险因素进行防范的安全对策措施,对于保证企业的安全生产有现实的参考价值。

　　【关键词】中毒;爆炸;危险因素;三氯化氮;安全措施

　　1氯气 生产、储存过程主要危险因素分析

　　1.1氯气(液氯)中毒

　　在液氯工段如果发生爆炸泄漏,则可造成氯气外逸导致现场人员中毒事故的发生。导致这一事故发生的原因主要有:氯气含水分过高导致设备及管道腐蚀;三氯化氮的富集;液氯蒸发器内温度、压力过高等生产系统失控;尾气处理系统发生事故;设备结构材质选择不当;机械设备密封不严;监控系统失控;操作失误;维修不及时等等。中毒是整个生产装置中最大的危险有害因素。

　　1.2火灾和爆炸?

　　(1)电解槽的爆炸危险。在电解装置中,饱和食盐水通过直流电电解,产生氢气和氯气。如果出现异常情况,空气或氧气与氢气相混合达到爆炸极限,电解槽可能发生火灾爆炸。同时又由于装置中存在剧毒的氯气一旦发生火灾爆炸则可能会连带发生有毒气体的泄漏,后果将更加严重。

　　(2)管道输送系统爆炸危险。氯气总管含氢量大于0.5%,氯气液化后尾气含氢量大于4%,都有发生爆炸事故的可能。氢气管道出现负压,空气漏入,形成爆炸性混合气体。此外在液氯工段,由于三氯化氮的富集,也存在发生爆炸的危险。

　　(3)氯气液化和灌装的爆炸危险。氯气在液化时,由于氢气在氯气液化时的压力和温度下仍为气态,随着氯气液化量的增加,氢气在剩余中的含量随氯气液化量就相对增加,极易构成爆炸性混合物。

　　(4)氯气储存的爆炸危险。氯气储存设备在氯气干燥的条件下不会发生腐蚀,但是在含水量超过50ppm后,氯气就能够与水作用生成酸,对钢瓶或容器进行腐蚀,使储存设备穿孔,导致泄漏爆炸事故;同时产生氢气,使氯气的浓度进入爆炸极限范围;酸性条件下,三氯化氮极为活泼,易发生爆炸。

　　(5)三氯化氮爆炸危险。NCl3是一种比氯有更强氧化性的氧化剂,在空气中易挥发,不稳定,纯的三氯化氮和橡胶、油类等有机物相遇,可发生强烈反应。如果在日光照射或碰撞“能”的影响下,更易爆炸。 ?

　　(6)工艺中存在的引爆源。电解工艺过程使用大电流,如果电气线路接触不良,绝缘达不到要求,极易产生电火花成为引火源。例如,电解槽槽体接地处产生的电火花;排放碱液管道的对地绝缘不良产生的放电火花;断电器因结盐、结碱漏电产生的电火花及氢气管道系统漏电产生电位差而发生的电火花;电解槽内部构件间由于较大电位差或两极之间的距离缩小而发生放电火花。此外,存在雷击放空管引起氢气燃烧等其它引火源等。

　　2安全对策措施

　　2.1防毒措施?

　　重点应集中在现场氯跑、冒、滴、漏以及事故(含未遂事故)氯处理系统。(1)培训职工学会氯中毒的自我保护及互救知识。(2)不符合设计规范要求和有质量缺陷的设备(含管件阀门)严禁用于生产。(3)应在电解、氯气干燥、液化、充装岗位合理布点安装氯气监测报警仪,现场要通风良好,备有氯吸收池(10%液碱池)、眼和皮肤水喷淋设施、送风式或自给式呼吸器以及急救箱,配置规定数量的过滤式防毒面具或空气呼吸器。(4)大型氯碱企业最好增设事故氯处理系统,将氯总管、液氯贮罐及其安全阀通过缓冲罐与可以吸收氯的液碱喷淋塔相连,紧急状况下可自动启动,平时可以起到平衡氯总管压力等安全生产控制作用。该系统可以实现远程计算机管理和控制。

　　2.2防火防爆措施?

　　(1)设置安全设施和安全装置。

　　在设计和建设时,应该严格按照有关规范标准设置安全消防防护措施。对处理易燃、易爆危险性物料的设备应有压力释放设施,包括安全阀、释放阀、压力控制阀等,一旦超压,可把危险物料泄放到安全的地方;对盛装氯气、氢气、氨气及氯化氢的设备和输送管道系统设计在线自动监测仪表;对可能逸出氯气、氢气、氮氧化物、氨气及氯化氢等作业场所设计气体监测、报警和连锁系统;设计集中正压通风控制室,必须保证通风空气不受污染,空气吸气口设计以活性炭或其他吸附剂为过滤介质的过滤器等等防护措施。①设置报警连锁装置。通过报警连锁装置的设置,将系统各处氯气压力、氢气压力、槽电压、人槽盐水总管压力、氯气透平压缩机的氯气流量、突然停止交流或直流供电以及重要机械的停机信息输入自动报警连锁系统,一旦上述指标(或状态)失控,连锁动作,使装置各部机器、设备、各控制阀门都处于安全状态。②电解系统的氯气总管应设置压力密封槽(正压安全水封),以便在非常状态下,氯气直接排入事故氯气处理装置。③在采用氯气透平压缩机现场,电解系统氯气总管应设置氯气压密封槽(负压安全水封),在非正常状态下,可自动吸入空气,防止产生大的负压。④电解系统设置的事故氯气处理系统,必须配置两路独立的动力电源互相切换使用。⑤在氯气干燥塔出口安装水分在线分析仪,控制水分超标时的氯气不得进入压缩机房。⑥氯气透平压缩机工艺配管必须设置防喘振回路,防喘振工况指标(压力、流量)必须输入连锁信号。

　　(2)建筑防爆要求。

　　电解工段建筑应符合防爆要求。厂房应为一、二级耐火等级建筑,泄压面积应超过0.2m?2;厂房必须有良好的通风;不得采取折板式屋盖和槽形屋盖,以免积聚氢气。氢气处理间、压缩间、氯气处理间与电解间宜用防火墙分隔,墙上开洞应采取封堵措施。有些工艺设备如氢气冷却、盐水精制、氯气液化、液氯贮槽等,可采取半露天布置,以减小火灾爆炸的危险性。①防止泄漏引起爆炸。设备和管道应保持严密。由于氯气有腐蚀性,管道、设备要经常维修,发现故障及时修理或调换。出现泄漏情况时,要有堵漏和切断气源的措施。②防止电解槽爆炸。盐水中铁、钙、镁和硫酸根离子等有害杂质要进行脱除。生产中应尽可能采用盐水纯度自动分析装置,观察盐水成分变化。阴极网上的隔膜应定期检修。隔膜应无脱落和附着不均匀的现象,电解槽中盐水液位应高出隔膜顶端。液位的观察和控制可用转子流量计或液位计。电解槽和解汞室的温度需加以控制。电解槽的温度宜控制在85℃-95℃,减少氯气在阳极液的溶解度,减少副反应。解汞室的水温应保持接近95℃,解汞后汞的含量钠量宜低于0.01%,一般每班应对含钠量作一次分析。如果发现单槽中氯内含氢量升高到1%以上,可采取加高盐水液面或拆开氢气断电器,使氢气从断电器处排空等措施。为防止氯、氢气在电解槽中混合,应安装氯、氢总管的压力自动调节装置,当压力升高时,可自动关闭氢气回流阀门,加氯气和氢气的抽力;安装氯、氢压缩机的电动机与整流室的连锁装置,以便在电解槽直流电突然断电时,能自动切断压缩机的电动机,并在电动机停转时能自动切断电解槽的直流电源,同时向电解厂房、压缩机房、电解生产的中央控制台以及整流室发出信号;安装与氯、氢总管相连的水封系统,将氯气由水封排入事故处理装置,而将氢气放空;在氢气冷却和压送工段安装水封,以便当氢气压缩机的电动机停止运转而电解槽仍继续工作时将氢气放空;氢气放空管道应装有阻火器,并通入蒸汽或氮气。管道输送系统的防爆要求:电解初期,氢气系统的氢气应排空,当氢气系统的氢气浓度达98%以上时,才能输入后续系统。氢气输送管道要防止出现负压,进入空气,形成爆炸性混合物。定期分析氯气中含氢量和氢气中含氧量。要求氯气总管中氢含量在0.5%以下,若含量过高,应及时采取措施,如用惰性气体冲淡、停车检修等。

　　(3)氯气液化和灌装的防爆要求。

　　①氯气液化应按氯气中含氢量来决定,防止残存的氯气中的氢含量增加而发生危险。液氯废气在正常情况下应控制在3.5%以下,若含氢量过高,应用氮气或其他惰性气体冲淡,或用干燥的压缩空气稀释,降低到安全允许范围。②液氯钢瓶在充装环节要严格按照《气瓶安全监察规程》规定充装;严格掌握液氯钢瓶的充装系数≤1.25kg/L,灌装液氯前,应对气瓶认真检查,瓶内不得混有有机物,不得有铁锈等金属粉末。瓶内必须留有0.05MPa的余压,以避免有水或液态化学物品吸入瓶内造成腐蚀或反应爆炸。液氯钢瓶充装时,瓶内要留出一定的气相空间,不得超量充装。为了防止充装过量,充装后应认真填写充装记录。充装后严格执行复验制度,发现超量充装要立即处理。

　　(4)氯气储存的防爆要求。

　　储存液氯钢瓶的仓库应符合《建筑设计防火规范》GBJ16—2006中有关规定,库房结构能使逸出气体不滞留在室内,通风效果良好,室温不超过40℃,严禁露天堆放;液氯钢瓶入库前要检查是否漏气,安全附件是否齐全,确认无泄漏和附件完整后才可入库。液氯钢瓶不得接触高温、明火,防止阳光直射。液氯应与可燃物、有机物或其他易氧化物质隔离,与乙炔、氨、氢气、烃类、乙醚、松节油、金属粉末等隔离。搬运时要带好钢瓶的安全帽及防震橡胶圈,避免滚动和撞击,防止容器受损。严禁用火、热水或蒸汽加热汽化使用。储存容器中液氯的含水量应该控制在500ppm内,防止生成酸,造成危害。

　　(5)预防三氯化氮爆炸。

　　为防止三氯化氮大量形成和积蓄,必须严格控制精盐水总铵量低于4mg/L,氯气干燥工序所用冷却水不含铵,液氯中三氯化氮含量低于50×10??-6?,与液氯有关的设备应定时排污且排污液内三氯化氮含量必须低于60g/L,否则应采取紧急处理措施,有条件的企业最好增设三氯化氮破坏装置。

　　(6)控制和消除引爆源。

　　生产中应尽量消除电气火花引燃源,避免进行可能产生火花的作业。电解槽食盐水入口处和碱液出槽处、氢气系统与电解槽的阴极箱之间也应有可靠电气绝缘,整个氢气系统应有良好接地。氯、氢输送设备和管线保持良好的接地,接地电阻应小于100Ω,防止静电积蓄引爆。厂房应有防雷设施,氢气放空管的避雷针保护应高出管顶3m以上。

　　参考文献

　　[1]劳动部职业安全卫生与锅炉压力容器监查局.劳动安全卫生设计规定汇编[M].北京:中国劳动出版社,1997.

　　[2]吴宗之,高进东,魏利军.危险评价方法及其应用[M].北京:冶金工业出版社,2001.

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