氯氣泄漏防控技術

杭州電化集團有限公司 曹 軍

氯氣泄漏的防范難、風險大，是當前氯堿企業面臨的最大安全隱患之一。通過對氯氣泄漏防控技術的研究及應用的介紹，提供了安全防范的借鑒與參考。

氯堿企業的主要風險是氯中含氫操作、三氯化氮操作以及氯氣泄漏。其中氯氣泄漏防范困難、風險很大，仍是當前氯堿企業面臨的最大風險。因此，氯堿企業中氯氣泄漏的問題應引起高度關注，氯氣泄漏防控技術的研究及應用迫在眉睫。

目前，氯氣泄漏防控技術的研究及應用主要有以下3個方面。

一、氯堿涉氯裝置泄漏風險辨識

杭州電化集團有限公司有76年歷史，通過對生產裝置多次氯氣泄漏事故的分析、處理，并吸取其他單位氯氣泄漏的教訓，及時采取了一系列防范措施，消除了生產裝置硬件和軟件上的安全隱患，使公司的生產處于安全運行狀態。

在防范泄氯的工作中，借鑒陶氏化學的HAZOP方法進行風險辨識。HAZOP即Hazard and Operability Study，危險和可操作性分析。HAZOP分析既適用于設備設計階段，又適用于現有生產裝置。對現有生產裝置分析時，吸收有操作經驗和管理經驗的人員共同參加。通過HAZOP分析能夠發現裝置中存在的安全危險，根據危險帶來的后果明確系統中的主要危害。根據HAZOP分析，確定了易泄漏氯氣的部位，從而進行風險辨識。

二、氯氣泄漏技術方案

根據對各種泄漏的風險辨識結果，結合國內外相關技術和標準，研究制定氯堿涉氯裝置氯氣泄漏防控技術與專項檢查項目，擬采用如下防控技術。

①氯化反應終點在線監控技術。

②液氯罐車充裝采用雙套金屬軟管技術。

③液氯輸送管道采用雙套管。

④液氯充裝(包括液氯罐車)信息管理系統。

⑤涉氯工藝裝置平穩率識別系統。

⑥氯氣取樣采用真空吸收裝置。

⑦氯氣貯存泄漏自動封閉與吸收系統。

⑧優化涉氯裝置生產工藝和設備，保障生產裝置平穩。

⑨機電儀與生產智能巡檢系統。

⑩新增氯氣泄漏檢測工具和堵漏專用工具。

三、氯氣泄漏管理方案

1.氯氣泄漏定義與分級

研究氯堿化工裝置的氯氣泄漏檢測方法，形成氯氣泄漏檢測指南。編制《化工企業泄漏管理規定》，對規定中的各類泄漏和分級進行驗證性科學實驗，建立氯堿涉氯裝置氯氣泄漏分級方法。

2.氯氣泄漏檢測信息一體化管理平臺研究

結合泄漏檢測規范，按照泄漏源分級管理要求，利用網絡化、信息化技術，開發氯氣泄漏檢測信息一體化管理平臺，實現泄漏源管理、泄漏檢測儀器(包括固定式和便攜式)管理、泄漏事故分級管理、泄漏源修復管理等功能。

3.技術關鍵

(1)氯氣泄漏檢測信息一體化管理平臺

①做好涉氯生產裝置的初始統計工作，并建立《涉氯生產裝置泄漏點臺賬》電子臺賬，進行動態管理。根據泄漏點臺賬制定泄漏點巡檢工作，根據生產裝置實際分3個層面巡檢：第一層面為生產裝置現場巡檢人員的定時巡回檢查，主要通過“聽、聞、看、摸”的方式；第二層面為生產裝置專業巡檢員，主要是利用便攜式氯氣檢測儀對泄漏點進行檢測并記錄檢測情況；第三個層面為生產裝置中控人員實時監控DCS系統的氯氣在線泄漏檢測數值，一經發現泄漏，應及時查找泄漏源。

②通過DCS網絡系統實時全公司泄漏預警

涉氯生產裝置的氯氣氣體較多，在有毒的氯氣氣體泄漏時，需要及時、精準地發現并判斷氣體泄漏位置，減少泄漏產生的次生傷害，使操作人員迅速采取措施解決隱患。由于每個涉氯生產裝置基本上都配備了在線氯氣氣體檢測儀且聯網到DCS系統，所有涉氯裝置氯氣氣體檢測儀的數據接入一個頁面上，并按照公司的實地廠房地圖進行標注，一旦有氯氣氣體泄漏報警時，操作人員(尤其是公司調度級)能迅速地了解泄漏位置區域。樣例見圖1。

(2)氯氣泄漏風險辨識及其防控技術

根據對各種氯氣泄漏的風險辨識結果，結合國內外相關技術和標準，研究制定氯堿涉氯裝置氯氣泄漏防控技術與專項檢查制度，擬采用如下防控技術。

①氯化反應終點在線監控技術。

凡是與氯氣反應生產產品或中和后直接放空的生產裝置(如次氯酸鈉生產裝置、電解裝置中的事故氯處理裝置、液氯生產中吸收裝置等)，均采用氯化反應終點在線監控技術，如次氯酸鈉氯化反應終點裝置，該技術采用專用儀表來測定次鈉反應終點，改變了次氯酸鈉生產終點依靠pH試紙或pH計測定造成員工勞動強度大、測試不穩定性等缺陷，解決了次氯酸鈉生產過程中的跑氯事故。

②液氯罐車充裝采用雙套金屬軟管技術。

作為一種商品，當液氯產量較低時大部分液氯生產企業是以鋼瓶包裝的形式出售液氯。但當企業商品液氯達到一定規模時，使用了罐車運輸，使很多環節的安全風險大大提高。目前氯堿企業對液氯罐車充裝主要有以下3種方法。

方法1：用鋼管硬連接。這種方法最大的優點是液氯泄漏可能性小，最大的缺點是工人的勞動強度大，并且接管安裝好后要試壓，其間氯氣可能少量泄漏。因此這種方法不太適用于液氯罐車充裝量大的企業。

方法2：用鶴管連接。這種裝置也稱“流體輸送臂”，鶴管由旋轉接頭與剛性管道及彎頭連接起來，用于裝卸棧橋儲運管線與罐車之間液體或氣體充裝的專用設備。此設備連接方便，但使用壽命不長，且會產生液氯泄漏，安全隱患很大。

方法3：金屬軟管連接。一般這種金屬軟管是進口的，使用單位需定期檢查和試壓。這種裝置最大的優點解決了上述方法1、2的缺陷。最大的問題是與國務院安全生產監督管理委員會辦公室發布的安委辦(2008)26號文件[關于進一步加強危險化學品安全生產工作的指導意見]第16條：“在危險化學品槽車充裝環節，推廣使用萬向充裝管道系統代替充裝軟管，禁止使用軟管充裝液氯、液氨、液化石油氣、液化天然氣等液化危險化學品。”相違背。

鑒于上述情況，中國氯堿協會也在著手調研各企業的液氯充裝實際情況和存在的問題，書面調查各成員單位液氯罐車充裝裝置的現狀、經驗和打算，目標是完善鶴管技術。然后，根據調查結果，如軟管確實可行，就致力于使金屬軟管使用合法化、規范化。在解決使用金屬軟管合法化的前提下，試用液氯罐車充裝采用雙套金屬軟管技術，保障液氯罐車充裝的安全。

③液氯輸送管道采用雙套管。雙套管包括套管和內管。夾套管結構形式不同，分為半夾套和全夾套，半夾套內管焊縫不被套管包圍的夾套管，而全夾套的內管完全被套管包圍的夾套管。夾套管的制造和驗收都有嚴格的標準，分別為《SH/T3546-2011石油化工夾套管施工及驗收規范》、《SH/T3040-2002石油化工管道伴管和夾套管設計標準》。因為有了規范性標準，夾套管的質量和可靠性是有保障的。

目前，國內使用夾套管輸送液氯的企業不多，管理經驗缺乏，以后應制定相關管理辦法，同時應制定出有內管泄漏預報警功能的夾管管，防患于未然。

④液氯充裝(包括液氯罐車)信息管理系統。

液氯充裝自動化控制系統由傳感器、控制單元、執行機構、監控報警設備、電子標簽讀寫系統以及工業數據通信網絡等儀表和附件所組成(以下簡稱系統)，用以完成液氯的定量充裝，實現自動控制、聲光報警、監控信息顯示、打印、數據傳輸以及安全數據或狀態記錄儲存等。該控制系統能有效杜絕違規氣瓶充裝、避免超裝危險，確保充裝安全。

在液氯罐車充裝前，使用移動式壓力容器專用IC卡充裝系統，該系統的充裝操作項中包含錄入充裝信息、復驗充裝信息、充裝信息、查看充裝歷史信息等4項。充裝操作必須采用IC卡應用管理系統驗證并寫入充裝量，超載不允許寫卡操作。錄入充裝信息中顯示移動式壓力容器主要項目有下次檢驗日期、使用單位、容器名稱、車牌號碼、最大充裝量等。充裝日期和時間為計算機的系統日期和時間，充裝員代號在寫卡時由系統寫入，杜絕修改，保障充裝信息的真實性。充裝量為此設備的最大充裝量，可修改此數值，但只能小于最大充裝量。

⑤涉氯工藝裝置平穩率識別系統。

涉氯工藝裝置平穩率識別系統主要是依靠安全生產預警指數系統，此系統是從企業安全生產預警為出發點，以日常隱患排查結果和儀器儀表監測數據為基礎，辨識和提取有效信息；采用定性分析和數學建模定量計算的方法，分析其可能產生的后果并予以量化；與計算機技術相結合，將有關信息錄入軟件系統進行統計、系數修正、計算，得出安全生產現狀的安全生產預警指示圖；運用預測理論，對未來的安全生產趨勢進行預測，形成安全生產趨勢圖。

⑥氯氣取樣采用真空吸收裝置。

在對氯氣管道取樣時，為防止氯氣的泄漏，對傳統氯氣取樣方式進行改造，增設一套氯氣取樣真空吸收裝置。原理是在對氯氣取樣時，負壓端逐漸減小，氯氣從取樣端進入采樣器件，待取樣完成后，逐漸開打負壓段裝置，取樣端的殘余氯氣向負壓段運動，進入負壓吸收裝置進行處理，從而確保氯氣取樣的“零泄漏”。

⑦氯氣貯存泄漏自動封閉與吸收系統。

氯氣貯槽廠房門窗與氣體在線監測數據進行聯鎖自動封閉并吸收外泄氯氣，確保氯氣泄漏的擴大。

⑧優化涉氯裝置生產工藝和設備。

優化現有涉氯裝置生產工藝和設備，從而保障生產裝置平穩運行，如采用磁力泵取代傳統的液下泵進行輸送液氯，從結構上減少泄漏點。對現有電解裝置的事故氯系統進行優化，可減少氯氣泄漏事件發生。

⑨機電儀與生產智能巡檢系統。

采用先進智能巡檢系統，保障巡檢質量，從而確保生產裝置平穩運行。

⑩新增氯氣泄漏檢測工具和堵漏專用工具。

新增氯氣泄漏檢測工具，包括便攜式氯氣檢測工具、查管件內漏的專用工具等。同時新增氯氣堵漏專用工具，確保在氯氣向外泄漏時能及時消除泄漏點，最大限度縮短氯氣的泄漏時間。