2 000 t/a三氯乙酰氯生產工藝中氯氣使用安全設計

(鹽城工業職業技術學院，江蘇 鹽城 224005)

1 生產工藝(圖1)簡介

液氯鋼瓶中液氯經過氯氣汽化器汽化后，進入氯氣緩沖罐，再通過流量計控制氯氣進入氯化釜，與二氯乙酰氯在催化劑作用下反應得粗品三氯乙酰氯，粗品經精餾釜精餾獲取成品。

2 氯氣使用安全設計

2.1 液氯鋼瓶的安全管理

(1)液氯屬于危化品，根據《危險化學品重大危險源辨識》(GB18218-2009)，氯氣儲存量超過5 t的單元就構成重大危險源。因此，氯氣鋼瓶庫存超過5 t時要進行重大危險源管理。

圖1 三氯乙酰氯生產工藝流程框圖

(2)根據《劇毒化學品目錄》(2012版)，氯氣屬于劇毒氣化學品，液氯鋼瓶使用場所要加裝監控探頭。

(3)氯氣鋼瓶泄漏的風險評價[1]。氯氣理化數據：分子量M71，沸點t0-34.6 ℃，液體平均比熱C0.96 kJ/(kg·℃)，汽化熱Mq289 kJ/kg。氯氣危險濃度：吸入5～10 min致死的濃度p為0.09%；吸入0.5～1 h致死的濃度p為0.003 5%～0.005%；吸入0.5～1 h致重病的濃度p為0.001 4%～0.002 1%。

未采取任何防護措施，1 t液氯全部泄漏造成的危害，據上述氯氣理化數據計算在沸點下蒸發蒸氣的體積(取室溫t=20 ℃)：Vg=22.4WC(t-t0)/Mq×(273+t0)/273=49.96 m3。據濃度不同，有毒空氣體積V=Vg/p，假設氯氣以半球形向地面擴散，有毒空氣體積V=2/3·π·R3；據上述氯氣危險濃度可計算出其擴散半徑R(見表1)。

表1 氯氣擴散半徑R m

在工作場所，液氯鋼瓶泄漏存在極大的風險，距破裂中心423 m范圍以外才能達到車間允許濃度0.315×10-6。

因此，安全設施中要裝有毒氣體泄漏報警儀，附近要設液堿池，其水體容積必須達到25 m3、100%液堿1 200 kg；且控制氣瓶漏點時要將其浸沒在水體中，控制吸收水溫度<45 ℃，控制pH值>7，并采取防止液氯氣瓶漏點反噴朝上的固定措施[2]，此外，還應配備正壓式空氣呼吸器以及堵漏用的木塞。

2.2 氯氣汽化器

采用盤管式氯氣汽化器，工作中用不超過40 ℃的熱水加熱，加強對溫度的監控，裝設壓力表、溫度計；其材料采用16MnDG無縫鋼管。

2.3 氯氣緩沖罐

氯氣緩沖罐直徑為1 000 mm、體積為1.0 m3，工作溫度為30 ℃，工作壓力為0.3 MPa(設計壓力1.1 MPa)。

氯氣緩沖罐的設置，是為了保持向氯化釜通氯氣時壓力的平穩性。為了保證本質安全，在設計制造時就要予以考慮。盡管其壓力屬于低壓范疇，但由于氯氣是高度危害性物質，據《固定式壓力容器安全技術監察規程》(TSGR0004-2009)，氯氣緩沖罐為第二類壓力容器。設備材料選用Q245R。

氯氣緩沖罐上裝設防爆片，其整定壓力不超過設計壓力，防爆片后管道連接到事故氯處理裝置(用堿液噴淋吸收)；氯氣管道上加設止回閥，防止物料倒流至緩沖罐內；氯氣緩沖罐下方裝設排污閥，定期進行排污清洗，防止三氯化氮積聚而分解爆炸[3]。

2.4 氯化釜

氯氣通過噴頭進入氯化釜內，與二氯乙酰氯在催化劑的作用下進行反應得粗品三氯乙酰氯；副產的氯化氫氣體用2臺石墨降膜吸收器吸收得副產品鹽酸，并儲存在玻璃鋼儲罐中。

為了深度氯化，氯化釜選用細長型帶夾套的反應釜。氯化釜材質選用搪瓷，氯氣噴頭采用F4材料。

氯化釜在常壓下使用，設有液位計，并加設溫度計、氯氣流量計、冷凝器等以控制反應溫度。

2.5 精餾釜

粗品三氯乙酰氯進入精餾釜，初期精餾時由于有大量氯氣存在，尾氣管道接入堿液噴淋裝置吸收。精餾釜上裝設事故狀態緊急泄壓設施，如防爆片。

3 結 語

在三氯乙酰氯生產的安全管理中，我們要重點加強對氯氣的安全管理，不僅要加強物(設備設施)的安全狀態管理，還要從人的安全行為管理上入手，消除事故隱患，確保安全生產。

參考文獻：

[1]周德紅，張艷芳，王紅漢.氯氣泄漏擴散半徑估算與應急處置[J].工業安全與環保，2006，32(8):4～6.

[2]中國氯堿工業協會.關于氯氣安全設施和應急技術的指導意見[(2010)協字第070號].

[3]液氯使用安全技術要求(AQ3014-2008).