氯化氢与乙炔混合爆炸原因及预防措施

氯化氢与乙炔混合爆炸原因及预防氯化氢与乙炔混合爆炸原因及预防 措施措施 用氢气与氯气氯化合成氯化氢 并与乙炔气混合生产氯乙 烯 是聚氯乙烯生产的一个重要生产工序 2005 年夏 河北某 树脂厂由于突然停电 使该工序的乙炔混合器及相关管道发生 了爆炸 由于时至中午 现场人员稀少 虽未造成人员伤亡 但也造成了巨大损失 那么 造成这起事故的原因又是什么呢 笔者试图对其作一分析 以便相同生产借鉴 1 氯乙烯的生产工艺过程及其火灾危险性氯乙烯的生产工艺过程及其火灾危险性 1 氯乙烯的生产工艺过程氯乙烯的生产工艺过程如图 1 所 示 电石 水氢气 精乙炔 合成 氯化氢 混合 粗氯乙 烯 精制 精氯乙烯 氯气 图 1 氯乙烯的生产工艺过程 2 氯乙烯生产工艺过程的火灾危险性氯乙烯生产工艺过程 的火灾危险性主要来自于原料的危险性 氢气在标准状态下 氢气是一种无色无臭无味的非常易 燃的气体 爆炸极限 4 75 遇氟气 氯气不需引燃源引燃 就能够发生猛烈的爆炸 氢在常温下较不活泼 不溶于水 高 温下变的高度活泼 能与许多金属和非金属直接化合 氢在钢 制设备中被吸附会引起 氢脆 导致工艺设备的损坏 液氢可使 低碳钢以及大多数铁合金变脆 氯气通常情况下 氯气是通过电解食盐或食盐水的方法 制得的黄绿色有毒液化气体 有强烈刺激臭 毒性猛烈 具有 腐蚀性和极强的氧化性 液氯本身不燃 但在日光或灯光下与 其他易燃气体混合时 即可起火和爆炸 金属在氯气中能够燃 烧 氯气与氢气混合后在阳光下即可发生猛烈爆炸 松节油在氯 气中能自燃 氯气与乙炔气混合时不需引火源即可爆炸 氯与氮 化合时 还可形成更易爆炸的氯化氮 空气中的含量达到 0 1 时吸入人体即能严重中毒 乙炔乙块又称电石气 是无色无臭气体 含有硫化物 磷化物时有蒜样气味 极易起火爆炸 微溶于水及乙醇 溶于 丙酮 氯仿和苯 遇高热 明火有着火爆炸危险 与铜 汞和 银能形成爆炸性混合物 遇氟和氯能发生爆炸反应 闪点 17 78 闭杯 自燃点 305 爆炸极限 2 5 82 最大爆炸压力 1 3mpa 气化热 828 986kj kg 燃烧热值 1300 420kj mol 25 最 小引燃能量 0 019mj 临界温度 35 5 临界压力 6249 726kpa 氯乙烯常温下氯乙烯为为无色气体 在标准状态下是一 种无色有乙醚香味的气体 冷凝点为 13 9 临界温度 142 临界压力 5 6mpa 比空气重 2 17 倍 易燃 与空气混合物的爆 炸极限为 4 27 7 自燃点为 472 与空气混合浓度在 10 时的最大爆炸压力为 0 68mpa 氯乙烯有毒 对人有麻醉作用 当浓度在 1 时有麻感觉 达 5 以上时 即可现出头晕 浑身 无力 神志不清 呼吸由急变微 最后失去知觉 2 爆炸原因分析爆炸原因分析 通过以上分析可以看出 该生产过程从原料 半成品到产 品 都属于一级易燃易爆危险品 且生产岗位附近还有大量的 储存 属于典型的甲类易燃易爆生产和重大火灾危险源 从现 场勘察和人员询问调查得知 该爆炸事故之前也曾经发生过 2 次突然停电事故 但均未造成爆炸 那么这次为什么发生了爆 炸呢 根据安全操作规程和操作人员介绍 正确的操作程序是 在生产过程中如遇紧急停车事故时 若现场有 2 名操作工同时 在场 则 2 名操作工应当迅速同时以最快的速度关闭氯气和氢 气阀门 若只有 1 名操作工在场 则该操作工应当迅速以最快的 速度首先关闭氯气阀门 再关闭氢气阀门 根据当时的现场分析 比照前两次停电事故的情况 事故 的直接原因只能是遭遇突然停电时 现场操作工只有 1 人在场 由于该操作工惊慌 在慌忙关闭进料阀门时错先关闭了氢气阀 门才去关闭氯气阀门 而此时管道内的剩余氯气就会直接进入 乙炔混合器 并迅速与乙炔混合 加之乙炔气的还原性极强 氯气的氧化性也极强 两者相遇不需要引燃源引燃即可爆炸 进而使乙炔混合器及相关管道发生爆炸 造成了巨大的经济损 失 3 应当采取的消防安全措施应当采取的消防安全措施 为防止类似事故的再次发生 用氢气与氯气氯化合成氯化 氢 并与乙炔气混合生产氯乙烯的生产企业 应当采取如下安 全措施 1 严格控制氯化氢与乙炔的比例和氯化氢中游离氯及氧的 含量 由氯化氢与精乙炔合成氯乙烯时 在混合操作中 除应严 格控制温度外 氯化氢与精乙炔的比例必须准确 如果乙炔的 含量过高 多余的乙炔会与混合器中的氯化高汞反应 生成易 爆的乙炔汞 所以一般要求氯化氢应比精乙炔多 5 10 在合 成过程中 若氯化氢中的游离氯含量较高 易与乙炔生成氯乙 烯而放热 会引起着火或造成设备爆炸 若本工序的转化率较差 常会使分馏放空尾气中的乙炔含量超过 20 这时氯化氢中微 量氧的含量就相对增加 会与乙炔形成爆炸性混合物 故应经 常取样分析 如氧含量大于 5 即须采取调换催化剂或降低流 量等措施 加压精馏时 尾气中的氯乙烯应放入回收设备 2 严格控制氯化氢合成的工艺指标和操作程序 在氯化氢合成的正常生产操作中 隔膜电解槽的氯气系统 压力为 160kpa 氢气系统的压力为 70kpa 离子膜电解槽 氯气 系统的压力为 152kpa 氢气系统的压力为 75kpa 氢气与氯气的 配比为 1 05 1 1 1 这些指标都要严格控制 不得突破 在生 产过程中因遇停电等造成紧急停车事故时 必须严格关闭阀门 的程序 当现场有 2 名操作工同时在场时 2 名操作工应当迅 速同时以最快的速度分别关闭氯气和氢气阀门 若现场只有 1 名 操作工在场时 该操作工应当迅速以最快的速度首先关闭氯气 阀门 再关闭氢气阀门 二者顺序绝对不可颠倒 3 实行严格的安全联锁控制措施 所谓安全联锁 就是利用机械和电气控制原理 依次接通 各个仪器及设备 并使之发生联系 以达到安全生产的目的 在化工生产中 对压力 温度 流量 液位 阀门等连续变化 的参数进行联锁和自动调节控制 对保证防火安全十分重要 根据有关安全操作规程 下列情况的生产工艺 必须采取安全 联锁控制的措施 1 同时或依次排放两种液体或气体时 2 在反应终止需要惰性气体保护时 3 打开设备前需要预先解除压力或降低温度时 4 当两种或多个部件 设备 机器由于操作错误容易引起 火灾事故时 5 当工艺控制参数达到某极限值需开启处理