离子膜烧碱生产过程危害评价及对策措施

1、离子膜烧碱生产过程危害评价及对策措施 1前言烧碱（又称为氢氧化钠）在国民经济中有着重要的作用。广泛 应用于造纸、纤维素的生产、洗涤剂、合成脂用酸的生产以及动植 物油的提炼。纺织印染工业用作棉布退浆、煮炼剂和丝光剂。化学 工业用于生产硼砂、氰化钠、甲酸、草酸、苯酚等。石油工业用于 精炼石油制品，并用于油田钻井泥浆中。同时，还用于生产氧化铝、 金属锌和铜以及玻璃、搪瓷、制革、医药、染料和农药等方面。近 年来，随着中国国民经济的发展，烧碱在各行各业中的应用也越来 越重要。目前，氯碱生产有隔膜法、水银法和离子膜法。无论在技 术先进、工艺优越性以及产品质量、节约能源等方面均为离子膜法 占优。然而，无论用

2、何种方法生产，在烧碱生产过程中都存在着多 种危险危害因素，一旦发生事故可能造成极为严重的后果，不仅影 响到生产的正常进行，同时人们的生命和财产也将遭到损失。本文 作者对国内某离子膜烧碱现役装置进行了调研，同时查阅了国内外 氯碱生产的资料和国家安全生产规范与标准，在经有关专家进行论 证后，对离子膜烧碱生产过程中可能遇到的危险有害因素进行了辨 识与评价，同时提出了相应的对策措施，以消除或降低这些危险有 害因素，为安全生产提供保障。2离子膜烧碱装置流程简述 前已述及烧碱生产方法有多种，本文针对离子膜法生产烧碱装置。离子膜法生产烧碱装置主要包括以下几个工段：一次盐水工段、二次盐水精制工段、离子膜电解工

3、段、淡盐水脱氯工段、烧碱蒸发工1。段、高纯盐酸工段以及液氯工段。其工艺流程示意图见图1）一次盐水工段 装置采用戈尔膜技术用于盐水的精制，使一次盐水的质量大大提高， 简化了一次盐水精制的工艺流程，也缩短了二次盐水精制的过程。2）二次盐水精制工段 引进国外技术设备，采用碳素烧接管与螯合树脂塔串联生产工艺。3）离子膜电解工段 采用复极式离子膜电解槽，引进国外的先进技术及设备。二次精制 盐水加入阳极液循环槽中，由阳极液循环泵送到离子膜电解槽各单 元阳极室中，在直流电作用下产生淡盐水与氯气。在阳极液循环槽 中，氯气从淡盐水中分离出来。在电解槽各单元的阴极室中产生阴 极液和氢气。在阴极液循环槽中逸出氢气，

4、其阴极液一部分在阴极 室与循环槽之间进行循环，另一部分从循环槽中排出。4）淡盐水脱氯工段 淡盐水脱氯方法常用空气吹除法和机械真空法。本工程采用真空脱 氯法。5）烧碱蒸发工段烧碱蒸发应用三效蒸发器。自电解工段来的液体烧碱 （浓度为 32%），进入三效蒸发器，经三效蒸发器一次浓缩后的碱液（浓度约为37%W 进入二效蒸发器，进行二次浓缩，经二效蒸发器浓缩后的碱液浓度 为 43%。经分离器、碱泵和预热器，进入一效蒸发器浓缩后，碱液浓 度为 50%的成品碱。6）高纯盐酸工段 采用三合一炉、纯水吸收流程，工艺简单、设备少、造价低，且技 术成熟可靠。7）液氯工段 液氯生产工段由冷冻、液化、包装、整瓶等工序组

5、成。3 生产过程危险危害因素评价 通过应用事故易发性评价方法、道（DOW化学火灾、爆炸毒性指数 评价方法以及事故后果易发性评价方法等，对离子膜烧碱装置生产 过程中存在的危险危害因素进行分析，得到主要有以下危险危害因 素。3.1 中毒 离子膜电解、高纯盐酸、淡盐水脱氯以及液氯工段都存在着大量的 氯气。氯气是一种具有窒息性的毒性很强的气体。其对人体的危害 主要通过呼吸道和皮肤粘膜对人的上呼吸道及呼吸系统和皮下层发 生毒害作用。其中毒症状为流泪、怕光、流鼻涕、打喷嚏、强烈咳 嗽、咽喉肿痛、气急、胸闷，直至支气管扩张、肺气肿、死亡。 职 业性接触毒物危害程度分级(GB5044- 1985)中将其归为高

6、度危害类。在工业企业设计卫生标准(TJ36 - 1979)规定其车间卫生标准为1mg/m3常用危险化学品的分类及标志(GB13690- 1992) 中将其归为第 2.3 类有毒气体。剧毒物品分级、分类与品名编号(GB6944-1986中，该物质属于第一类 A级无机剧毒品。一旦发生 泄漏，后果将十分严重。在整个生产装置中最可能发生氯气泄漏的地方是离子膜电解及湿氯 气水封处。在离子膜电解工段如果设备、管道等密闭性不好，就非 常可能发生氯气的泄漏；在湿氯气水封处，如果储气柜容量不足， 压力波动大，氯气可能冲破水封造成泄漏。此外，氯气管道、阀门、 法兰等也可能因腐蚀或安装等方面的原因，造成氯气的泄漏；

7、上面 提到的离子膜电解及高纯盐酸合成炉等发生火灾爆炸后也会造成氯 气的泄漏。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；“三废”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。中毒是整个离子膜烧碱装置中最大的危险有害因素。3.2 火灾和爆炸 在离子膜电解装置中，饱和食盐水通过直流电电解，产生氢气。氢 气是易燃易爆物质，其爆炸下限为（体积比） 4.1%，爆炸上限为（体 积比） 74.2%。

8、又在高纯盐酸工段中用氢气和氯气合成氯化氢气体， 如果氯气及氢气的配比不当或出现其他异常情况，空气或氧气与氢 气相混合达到爆炸极限，上述装置均可能发生火灾爆炸。同时又由 于装置中存在有毒的氯气及氯化氢气体，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。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。3.3 灼伤 在离子膜电解装置中存在着大量的盐酸、烧碱及浓硫酸，由于它们 都具有强腐蚀性，一旦发生泄漏，可能造成化学性灼伤。此外，从 高纯盐酸合成炉中出来的氯化氢气体温度较高，反应炉壁温度也较 高；同时装置中还存在着蒸发器、加热器，并使用蒸汽进行加热； 因此，如果炉壁、

9、管道或设备保温做得不好，或者发生高温气体或 蒸汽泄漏时，可能会造成人员高温灼伤或烫伤事故。同时会连带发 生中毒事故。3.4 触电 由于离子膜电解工段在电解过程中使用的是强大的直流电。由于电 解槽连接铜排均是裸露的，外表无绝缘防护层，电解操作时直流电 负荷很大。因此在电解操作和日常管理及检查过程中，如缺乏必要 的安全措施或违章操作，就非常容易受到电的灼伤、电击等而发生 触电事故，严重时会使人触电身亡。电流数值对人体的危害关系如 下表 1 所示： 表 1：电流对人体的危害关系表 电流数值 危害后果 60mA直流电 有痛觉的电击 80mA直流电 电击使肌肉控制力减弱 > 100mA直 流电 电

10、击厉害 ,将失去控制力 > 400mA直 流电电击使心脏受损> 800mA直 流电 电击使人致死因此，触电伤害也是一重要危险危害因素。3.5 噪声 离子膜烧碱装置中存在大量的压缩机、泵、喷射泵等设备，可能会 产生较高的噪声。另外，高压蒸汽正常或事故气体放空、管道振动 等将产生额外的噪声危害。噪声会对现场工作人员带来健康危害， 长时期在高强度噪声环境中作业会对人的听觉系统造成损伤，甚至 导致不可逆性噪声性耳聋。此外，噪声对人的心血管系统、消化系 统等均有一定的负面影响。3.6 高处坠落 离子膜烧碱装置为多层结构。在进入装置进行巡回检查、取样、检 修等作业时，可能会发生高处坠落伤害事故。另