液氯生产过程中的安全控制

液氯生产过程中的安全控制液氯生产过程中的安全控制 根据液氯生产工艺 分析了过程中存在的主要危险是液氯 泄漏引起的人员中毒以及由于尾气中氢含量过高 三氯化氮富 集 过量充装等引起的爆炸 提出了相应的对策 1 概述 2004 年 4 月 15 日 19 时左右 位于重庆市江北区的重庆天 原化工总厂氯冷凝器爆炸后 16 日凌晨 16 日下午液氯储罐又 发生爆炸 致大量氯气泄漏 事故造成 9 人死亡和失踪 3 人 受伤 15 万人大转移 2005 年 3 月 29 日 京沪高速公路江苏 淮安段发生的液氯泄漏事故 造成 28 人死亡 350 人中毒 万 名群众紧急疏散 由此可见 诸如液氯等易挥发扩散的剧毒危 险化学品在生产和过程中一旦失控将会造成惨重后果 本文着 重对液氯生产过程中的危险和安全控制措施加以研讨 以保证 生产装置安全运行 保障人身安全 2 液氯生产工艺过程简介 液氯生产主要包括氯气液化 液氯气化 液氯储存和充装 等过程 工业生产中采用三种不同的工艺条件生产液氯 即 高压法 氯气压力为 0 4 1 6mpa 表压 液化温度为 30 50 中压法 氯气压力为 0 2 0 4mpa 表压 液化温度为 0 10 低压法 氯气压力为 0 15 mpa 表压 液化温度为 30 其中 中压法由于系统压力相对较低 设备制造方面的安 全要求也相对较低 操作简单 工艺指标易于控制 液化效率 较高等特点应用较为广泛 中压法可分为一级液化和二级液化 两种流程 中压法二级液化流程如图 1 所示 在工厂中低浓度液化尾气能够适当进行处理时 多采用一 级液化流程 如果低浓度液化尾气处理困难 希望多生产液氯 时 多采用二级液化流程 原料氯气经压缩加压至 0 4mpa 表 压 左右后 在第一级液化器内用冷媒 氟里昂或液氨 作冷 冻剂 在 20 下液化 再经过第二级液化器 在 60 下液 化 尾气用 naoh 溶液吸收 由于第一级液化尾气中的氢含量 已经达到 4 5 尾气再进入第二级液化器继续液化时 易 发生爆炸 因此 第二级液化器应有足够的强度 并且要求将 第二级液化器呈 60 倾角安装 尾气出口设有防爆膜 一旦发生 爆炸时 防爆膜首先破裂 而将尾气导入吸收装置 不至于将 第二级液化器炸坏 同时第一级液化器自动接通吸收装置 使 第一级的液化尾气直接进入吸收系统 并自动功断第二级液化 器的进料 改为通入氮气 发生爆炸后 只要更换防爆膜 第 二级液化器又可以正常使用 图 1 中压法二级液化流程 1 氯气压缩机 2 一级氯气液化器 3 二级氯气液化 器 4 液氯贮槽 5 致冷剂贮罐 6 致冷剂分离器 7 致 冷剂压缩机 8 致冷剂冷凝器 9 致冷剂贮罐 10 致冷剂 分离器 11 致冷剂压缩机 12 致冷剂冷凝器 pic 压力指示及控制 prca 压力记录控制及报警 lic 液面指示及控制 prc 压力记录及控制 wra 重量记录及报 警 psa 压力转换开关及报警 tr 温度记录 液化后的氯气通过重力自流或通过泵输送到液氯储槽内 液氯气化一方面可以得到高纯度的氯气 另一方面通过气化可 以得到较高压力的氯气 利用它再去压送液氯 进行充装 液 氯气化是在气化器内通过与热水或较高温度的氯气换热而完成 的 3 液氯生产过程中的主要危险因素 3 1 氯气中毒 液氯泄漏至环境中会立即气化形成氯气 在常温常压下呈 黄绿色 氯气为剧毒危险化学品 对人体的呼吸道及眼睛粘膜 产生刺激 吸入后会引起肺水肿 支气管炎 情况严重时会造 成中毒死亡 氯气对人体的毒害作用如表 1 表 1 氯气的毒性 浓度 mg m 3 危害程度 30000 一般过滤性防毒面具失去保护 作用 3000 深吸入少许可能危及生命 300 可能造成致使性损害 120 180 接触 30 60min 可能引起严重 损害 90 引起剧咳 15 刺激咽喉 3 6 有明显气味 刺激眼 鼻 0 3 1 5 略有气味 无长期有害作用 0 06 嗅觉浓度 3 2 爆炸 a 液化尾气氢含量高而发生爆炸 氢气与氯气混合可形成 爆炸性混合气体 氯内氢含量的爆炸范围为体积分数 5 87 5 一般而言 隔膜法生产时氯气总管中氯的氢含量 控制在体积分数 0 5 以下 离子膜法生产时氯气总管中氯的氢 含量控制在体积分数 0 3 以下 这些微量氢与氯一同进入液化 系统 在液化过程中氢总量不变 而氯总量却因不断液化而减 少 致使尾气中氯内氢含量的百分比不断上升 一旦氢气总量 超过体积分数 4 时 即有爆炸危险 b 三氯化氮的富集爆炸 三氯化氮是一种黄色粘稠液体或 斜方晶体的含氮化合物 有类似于氯气的刺激性臭味 三氯化 氮在空气中易挥发 当在氯气中体积分数达到 5 6 时有爆 炸可能 60 时震动或超声波条件下可能爆炸 在阳光 镁光 直接照射下瞬间爆炸 与臭氧 油脂或有机物接触易诱发爆炸 由于沸点不同 当液氯蒸发时三氯化氮与氯的分离系数为 6 10 故大部分的三氯化氮存留在未蒸发的液氯中 随着蒸发 过程的进行 积累在其中的三氯化氮越来越多 当三氯化氮在 液氯中的含量超过 5 时即有爆炸危险 c 过量充装或与钢瓶中的杂质发生化学反应而爆炸 液氯 运输时一般以钢瓶或槽车作为包装容器 液氯钢瓶材质为 16mnr 液氯开始进入容器时温度较低 由于不断吸收外界热 量使其温度不断上升而气化 致使其体积膨胀 液体具有不可 压缩性 如果液氯在容器内被装满 将会由于没有自由空间允 许其膨胀 使容器爆破 500kg 液氯钢瓶超装后的危险温度见 表 2 表 2 500kg 液氯钢瓶超装后的危险温度 充 装量 kg 超 装量 kg 液 氯膨胀后 充满钢瓶 时的温度 钢 瓶开始屈 服时的温 度 充 装量 kg 超 装量 kg 液 氯膨胀后 充满钢瓶 时的温度 钢 瓶开始屈 服时的温 度 500 0 78 79 81 560 60 37 40 41 510 10 69 74 75 570 70 31 32 34 520 20 66 67 68 580 80 24 25 26 530 30 59 60 61 590 90 15 16 19 540 40 51 53 55 600 100 8 8 10 550 50 45 46 49 钢瓶与用氯设备之间如果没有缓冲或防倒罐设施 有可能 造成其他物料被压入液氯钢瓶内而造成爆炸 如氯化石蜡生产 过程中 石蜡进入钢瓶内再次充入液氯后 将会由剧烈的化学 反应而导致钢瓶爆炸 4 液氯生产过程中的安全控制 a 加强设备管理 消除现场的跑 冒 滴 漏 减少设备 管线腐蚀 避免氯气泄漏是预防氯气中毒的有效途径 一旦发 生泄漏 应立即进行妥善处理 人员进入有毒区域应注意个体 防护 佩带相应的防护器材 同时将泄漏的氯气利用风机排至 碱吸收系统进行无害化处理 b 控制原氯纯度及氢含量 合理控制液化效率 由于氯气 和氢气的沸点不同 氯气的液化过程就是尾气中的氢气的富集 过程 因此 首先应控制原氯纯度及氢含量 液化效率是液氯生产过程中的重要控制指标 液化效率低 单位时间的液氯产量低 能耗高 液化效率高虽然可以增加产 量 降低能耗 但由于氯气中的氢气未液化 尾气中的氢含量 也随之上升 到一定程度会达到爆炸下限 因此 在液氯生产 过程中必须根据尾气氢含量 合理控制液化效率 尾气含氢量 的体积分数不得大于 3 5 c 控制液氯中的三氯化氮含量 三氯化氮产生于电解过程 盐水中 nh4 在电解槽阳极液 ph 值为 2 4 的条件下会产生三氯 化氮 在液氯蒸发时大部分的三氯化氮存留在未蒸发的液氯中 因此 为消除三氯化氮带来的危险 首先必须严格控制电解用 精制盐水中的无机铵含量 1mg l 总铵含量 4mg l 使生成的 液氯中的三氯化氮含量不大于 50 10 6 其次 气化器内的液 氯不允许全部蒸发 必须残留总量 1 3 1 4 的残液 并将其直 接排入碱液吸收系统 另外 应根据液氯中的三氯化氮含量 及时调整气化器的排污次数和排污量 d 严格控制钢瓶的充装量 液氯钢瓶的充装系数是重要的 安全指标 它表示容器储存的氯总量与容器的有效容积之比 其数值不应大于 1 25kg l 只要钢瓶不超装 一旦温度超过时 也仍有一些