液氯生產如何實現本質安全

戴榮輝

(福建湄洲灣氯堿工業有限公司，福建 泉州 362801)

【氯氫處理】

液氯生產如何實現本質安全

戴榮輝*

(福建湄洲灣氯堿工業有限公司，福建 泉州362801)

液氯；本質安全；汽化充裝工藝；密閉處理系統；安全防護措施

介紹福建湄洲灣氯堿工業有限公司液氯生產裝置運用本質安全策略，進行一系列自動化改造和技術改造措施，提高液氯生產、儲存設施本質安全水平。具體措施包括：①采用液氯磁力泵工藝代替釜式汽化充裝工藝；②增設氯氣泄漏密閉處理系統；③落實化工安全儀表安全措施；④降低液氯生產、儲存過程中的滯留量和儲存量。

福建湄洲灣氯堿工業有限公司(以下簡稱“湄洲灣氯堿”)建成投產已近20年。建設初期，廠區地處郊區。隨著經濟的快速發展，企業周邊居民區不斷靠近，侵入企業外部安全防護距離。一旦有毒氣體大量泄漏，如果缺乏足夠的防護距離，周邊人員疏散、撤離的緩沖時間不足，有可能造成群死群傷惡性事件的發生。在天津港“8·12”瑞海公司危險品倉庫特別重大火災爆炸事故后，全國危險化學品企業與廠區周邊居民區的安全防護距離問題尤為突顯。

液氯屬劇毒化學品，具有急毒性、腐蝕性、反應性、氧化性、刺激性，臨界量達5t即構成重大危險源。在液氯生產、貯存過程中，誘發危險事故因素多，稍有不慎，極易導致災害，造成人員傷亡和財產損失，甚至導致生態環境的嚴重破壞。因此，在當前我國氯堿行業結構矛盾尖銳的背景下，如何采取合理有效的技術措施達到液氯生產本質安全化，成為了擺在企業面前刻不容緩的頭等大事[1]。

1 本質安全策略

本質安全基礎思路是通過改變工藝系統中所使用的材料和化學品，或者改變工藝條件，來消除或減少危害。追求工藝系統的“本質安全”是一種超越傳統的事故預防思想，可以運用“代替”“緩和”“簡化”和“減少”等策略盡可能消除或減少工藝系統本身的危害[2]。

2 運用“代替”策略，采用液氯磁力泵工藝代替釜式汽化充裝工藝

代替策略的要點是，用危害小的物質代替危害較大的物質，或者用危害小的工藝代替危害較大的工藝。

液氯中三氯化氮密度(1.65 kg/m3)比液氯大，沸點(71 ℃)比液氯高，在包裝過程中，隨著液氯不斷蒸發汽化，殘留在液氯中的三氯化氮不斷濃縮，在蒸發器底部富集.三氯化氮極易爆炸，存在較大安全隱患：在氯氣中的體積分數達到5%～6%或高溫、見光、震動、撞擊都有可能引發爆炸，在液氯中含量達到18%也會有爆炸的危險[3]。

湄洲灣氯堿原液氯鋼瓶充裝采用液氯釜式汽化充裝工藝。該充裝工藝須采用熱水間接加熱產生0.85～0.95 MPa的高壓氯氣，液氯貯槽、蒸發器、管道承受壓力較大，以及頻繁加壓、泄壓、升溫、降溫操作，一旦操作失誤或設備承壓能力受限設備失效時，整罐的液氯有失控的危險。液氯釜式汽化工藝和液氯壓料包裝工藝被列入淘汰落后安全技術裝備目錄(2015年第一批)。

湄洲灣氯堿在2013年即淘汰釜式汽化器液氯充裝設備，改用液氯泵充裝工藝，配置2臺雙殼體液氯磁力泵(一開一備)，泵出口壓力采用變頻器控制，并設置超壓起跳連鎖保護、液位低低連鎖停泵和DCS遠程緊急停泵按鈕。

液氯泵充裝工藝流程簡圖見圖1。

淘汰蒸發器汽化設備，改用液氯磁力泵工藝后，可完全消除液氯中的三氯化氮濃縮、富集而引起的爆炸危險，且無須對液氯貯槽加壓，液氯貯槽正常工作壓力0.15～2.0 MPa，大大提高操作的安全系數和裝置運行的可靠性，極大地改善了液氯充裝的設備本質安全水平；且當某個液氯貯槽出現泄漏、滲漏或其他不安全因素時，可通過打開事故槽底部閥門和平衡閥，利用倒槽管將液氯從事故槽倒至備用槽，實現安全、快速、徹底地倒槽[4]。

3 運用“緩和”策略，增設氯氣泄漏密閉處理系統

緩和策略的要點是，通過改善物理條件或改變化學條件使工藝過程的操作條件變得更加溫和，萬一危險物料或能量發生泄漏，可以將后果控制在較低的水平。

湄洲灣氯堿原液氯貯槽廠房為敞開式水泥鋼筋框架結構廠房，一旦由于人為因素、設備因素、生產管理和環境因素發生液氯泄漏就會快速揮發擴散，造成大面積的毒害區域，難以將氯氣有效地控制在有限的空間內進行處理，氯氣易向外擴散形成氣云，存在氯氣泄漏隱患。

針對現有技術的不足，湄洲灣氯堿將液氯貯槽廠房改造為密閉式廠房，在廠房外配置1套事故氯氣吸收裝置，在液氯貯槽、液氯泵等較可能發生泄漏的位置附近設置4根固定吸風口，以及多點配備可移動式非金屬軟管吸風罩，既可在少量氯氣泄漏時將軟管直接對準抽吸，也可以對廠房內的廢氯氣進行抽吸。當液氯貯槽廠房發生氯氣泄漏時，可將泄漏氯氣有效控制在封閉廠房內，并用鈦風機將泄漏的氯氣抽送至吸收塔內部，與從塔頂噴淋而下的堿液接觸[5]。氯氣被堿液吸收后，剩余的廢氣排空。將氯氣濃度探測器分別與事故氯氣吸收裝置的開關閥、鈦風機和堿循環泵連鎖，當氯氣濃度探測器檢測到空氣中氯氣達到一定濃度時，即連鎖啟動事故氯氣吸收裝置的堿循環泵和開關閥，并在延時10 s后連鎖啟動鈦風機，負壓分配臺和吸風口將收集的泄漏氯氣送入事故氯氣吸收裝置；堿循環槽中的堿液通過堿循環泵泵入事故氯氣吸收裝置與氯氣反應。為進一步減少氯氣擴散，在廠房外四周設置水幕噴淋裝置，防止泄漏氯氣向外擴散，噴淋水經下水管進入廢水處理池。液氯貯槽廠房氯氣密閉處理流程簡圖見圖2。

圖2 液氯貯槽廠房氯氣密閉處理流程簡圖Fig.2 Process flow diagram of closed chlorine treatment for liquid chlorine storage tank workshop building

4 運用“簡化”策略，落實化工安全儀表安全措施

簡化策略的要點是：在設計中充分考慮人的因素，盡量剔除工藝系統中繁瑣的、不必要的組成部分，使操作更簡單、更不容易犯錯誤，系統有較好的容錯性，即使在操作人員犯錯誤的情況下，系統也能保障安全。

湄洲灣氯堿原采用液氯鋼瓶手動充裝設備，易誤操作導致超裝，造成氯氣泄漏或鋼瓶爆炸 。目前液氯鋼瓶手動充裝設備已列入淘汰落后安全技術裝備目錄(2015年第一批)。湄洲灣氯堿在2014年進行自動化改造，使用電子衡稱重計量和超裝報警系統，超裝信號與自動充裝緊急切斷閥連鎖，并設置手動閥，提高液氯充裝自動化水平，減少人為因素造成安全隱患。

液氯充裝自動連鎖控制流程簡圖如圖3所示。

圖3 液氯充裝自動連鎖控制流程簡圖Fig.3 Process flow diagram ofautomatic interlock control ofliquid chlorine filling

為規范液氯鋼瓶檢驗、充裝的安全管理，實現鋼瓶流轉環節全過程的有效控制，湄洲灣氯堿開發了基于射頻識別技術(RFID)的液氯鋼瓶信息化管理系統(ERP)，將所有權屬液氯鋼瓶均佩戴信息智能標簽，用于準確識別鋼瓶身份，對鋼瓶的建檔、入庫、檢驗、充裝、發貨、客戶跟蹤、到期預警和報廢等業務進行管理，并可與安監部門數據導出的接口服務，實現鋼瓶流轉全過程的智能化動態管理，提高了液氯鋼瓶的安全管理[2]。

對液氯生產裝置的操作控制系統進行改造。將原常規儀表盤柜控制改造為集散控制系統(DCS)，將所有的電氣儀表監控點引入DCS，實現液氯裝置的生產過程實時監制和運行數據跟蹤管理。同時，設置獨立于DCS的安全儀表系統(SIS系統)，將安全連鎖系統、緊急停車系統和有毒氣體檢測保護系統引入SIS系統，在生產正常時處于休眠或靜止狀態，一旦生產裝置或設施出現可能導致安全事故的情況時，能夠瞬間準確動作，使生產過程安全停止運行或自動導入預定的安全狀態。

5 運用“減少”策略，降低液氯生產、儲存過程中的滯留量和儲存量

減少策略的要點是：減少工藝過程中危險物料的滯留量和危險物料的儲存量。

在激烈的競爭和巨大的安全環保壓力下，湄洲灣氯堿為保證企業與廠區周邊居民區足夠的安全防護距離，通過提高現有耗氯下游裝置環氧丙烷、鹽酸和次氯酸鈉等產品的產量，減少氯氣液化產量；同時通過積極的營銷措施，嚴格控制生產、儲存過程中液氯的滯留量和儲存量，確保液氯生產、儲運裝置區運用《危險化學品生產、儲存裝置個人可接受風險標準和社會可接受風險標準(試行)》(國家安監總局公告2014年第13號)定量分析，企業個人風險和社會風險達到可接受程度。

6 結語

湄洲灣氯堿始終認真履行國有企業的社會責任，不斷從工藝設計、安全連鎖系統、氯氣泄漏預防和應急處理等方面完善安全防護層，保障液氯生產的安全可靠性，杜絕職工及周邊居民發生氯氣中毒事件，改善企業與周邊居民的關系，促進社會和諧發展，使企業發展與環境保護相協調。

[1] 程殿彬，陳伯森，施孝奎.離子膜法制堿生產技術[M].北京：化學工業出版社，1998：165：35.

[2] 栗鎮宇．工藝安全管理與事故預防[M].北京：中國石化出版社，2012:153-163.

[3] 楊樹利.氯氣泄漏的預防和應急處理技術[J].氯堿工業，2011，48(1)：35-38.

[4] 章斯淇.中國氯堿新技術的研究與應用[J].氯堿工業，2016，52，(9)：1-13.

[5] 方度，蔣蘭蓀，吳正德.氯堿工藝學[M].北京：化學工業出版社，1990：358-360.

Establishmentofintrinsicsafetyinliquidchlorineproduction

DAIRonghui

(Meizhouwan Chlor-Alkali Industry Co. Ltd., Quanzhou362801, China)

liquid chlorine; intrinsic safety; vaporization filling process; closed treatment system; safety protection measure

Meizhouwan Chlor-Alkali Industry Co. Ltd. took a series of measures to automatically and technologically transform liquid chlorine production plant according to intrinsic safety strategy. Through these measures, the intrinsic safety level of the production and storage facilities of liquid chlorine has been improved. The measures included: ① liquid chlorine magnetic pump technology was adopted to replace kettle vaporization filling process; ② a closed treatment system for chlorine leakage was added; ③ safety measures for chemical safety instruments were implemented; ④ the holdup volume and storage volume of liquid chlorine in the process of production and storage were reduced.

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戴榮輝(1984—)，男，工程師，2007年畢業于東北石油大學(原大慶石油學院)，現任福建湄洲灣氯堿工業有限公司健康環保安全部副部長。

2017-02-15

TQ028.2

B

1008-133X(2017)09-0020-04

[編輯：蔡春艷]