氯化氫過氯原因及預防措施

任杰

(中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司，內蒙古 阿拉善 750336)

在電石法生產PVC中，由于氯化氫含有的游離氯在VCM工序混合器與乙炔劇烈反應發生爆炸這樣的事件偶有發生，輕則造成生產的中斷，重則造成重大經濟損失及人員傷亡。在安全形勢日趨嚴峻的環境下，行業從業人員必須高度重視氯化氫中的游離氯含量。

1 工藝流程

來自氯氫處理工序的氯氣、氫氣通過控制閥送至石墨合成爐，在爐內混合燃燒生成氯化氫氣體;將生產的氯化氫氣體溫度降至 45 ℃ 以下，送至VCM 合成工序。由乙炔工段送來的精制乙炔氣經冷卻器冷卻后通過乙炔阻火器進入混合器，由氯化氫工段送來的氯化氫氣體進入混合器與乙炔氣進行充分混合后送至VCM混合脫水，如圖1所示。

圖1 氯乙烯生產工藝流程簡圖

2 氯化氫過氯的危害

氫氣與氯氣在合成爐中燃燒生成氯化氫，氯化氫再與乙炔合成氯乙烯。當合成氯化氫過氯時，因為氯氣化學性質活潑，遇到乙炔極易發生劇烈的放熱反應，生成氯乙炔，氯乙炔不穩定，分解生成炭黑和氯化氫，并放出大量熱量，促使混合氣體瞬時膨脹，易在VCM工序混合脫水的石墨冷凝器等薄弱環節爆炸，破壞性很大[1]。

3 氯化氫過氯的原因

3.1 電解裝置氫氣壓力波動

(1)由于工藝、儀表、電氣整流設備等故障觸發電解槽停車聯鎖，氯氣、氫氣壓力降低。

(2)電解氫氣總管自動閥失靈等故障導致自動閥關閉或閥門波動。

(3)電解循環堿罐遠傳液位計失真或操作不當導致液位過高，堿液進入氫氣總管導致氫氣壓力波動；氫氣水封管線堵塞,管道大量積水導致氫氣壓力波動。

(4)電解氫氣排空桶漏液或水封失水等因素導致排空桶液位不足，造成氫氣排空，氫氣壓力降低。

(5)電解槽氫氣總管遠傳壓力變送器故障導致氫氣壓力失真或不顯示。

3.2 氯氫裝置氫氣壓力波動

(1)氫氣機前冷卻器未按時排水導致氫氣壓力波動。

(2)氫氣總管機前壓力變送器引壓管凍結或堵塞，儀表失真，導致操作人員誤操作。

(3)氫氣壓縮機由于機械故障或柱銷斷裂導致氫氣壓力波動，電解槽聯鎖觸發導致氫壓機跳車。

(4)氫氣壓縮機大回流自動閥故障或積水導致失靈打開，引起氫氣壓力波動。

(5)氫氣壓縮機機后冷卻器、氣液分離器、氫氣分配臺及管線積水導致氫氣壓力波動，氫氣排空閥故障導致氫氣排空。

(6)氫氣壓縮機自身回流自動閥故障，引起氫氣壓力波動。

3.3 氯化氫合成裝置氫氣壓力波動

(1)氫氣緩沖罐排水操作不當，氫氣外排導致氫氣壓力波動。

(2)氫氣緩沖罐排水不暢導致氫氣緩沖罐積水，氫氣壓力波動。

(3)合成氫氣總管自動閥發生故障,導致氫氣壓力波動。

(4)合成氫氣流量計故障，顯示不準確，引起操作人員誤操作，導致過氯。

3.4 氫氣系統沖入氮氣導致純度下降

在生產系統開車過程中容易發生氮氣閥門未關閉或關閉不嚴，使用便攜式氫氣純度分析儀，通過檢測氧氣含量推算出氫氣純度,是無法發現此問題的。

(1)電解槽開車過程中，氫氣管路氮氣閥門未關閉。

(2)電解裝置充氮氣閥門誤操作或內漏，導致氮氣進入氫氣管道，充氮閥門位置有氫氣總管、堿循環罐、堿回收罐。

(3)氫壓站充氮氣閥門誤操作或內漏，導致氮氣進入氫氣管道。充氮閥門位置有氫氣水洗塔入口、氫氣分配臺。

(4)合成裝置充氮氣閥門誤操作或內漏，導致氮氣進入氫氣管道，充氮閥門位置有合成爐氫氣管道、合成爐停爐氮氣置換管道。

3.5 氯氣壓力波動

(1)氯氣液化冷凍機跳停，氯氣無法液化導致總管氯氣壓力升高。

(2)液氯儲槽尾氣閥開度過大，引起氯氣壓力波動。

(3)氯氣壓縮機發生喘振，引起氯氣壓力波動。

(4)合成氯氣流量計故障顯示不準確，引起誤操作，導致過氯。

4 氯化氫中游離氯的檢測方法

4.1 人工取樣分析

在單臺合成爐出口和氯化氫總管取樣分析，進行過氯的定性判斷。利用氯化氫易溶于水的性質，用取樣管量取 100 mL氯化氫，用加過淀粉的KI溶液吸收后，讀取氣體量管溶液體積即為氯化氫純度。若過氯，吸收氯化氫后的水溶液會變藍色(碘遇淀粉變藍)。這種方法速度較慢，不能在線連續監測。

4.2 在線檢測

人工取樣分析周期長，頻率有限，人為操作誤差存在不確定性，很難起到預防爆炸事故的作用。氯化氫總管安裝在線監測儀器，直接檢測氯化氫純度和游離氯含量，既能保證生產安全，又能有效提高氯化氫純度及防止游離氯的出現。

5 氯化氫過氯的預防措施

由于合成氯化氫裝置在整個氯堿安全生產運行中處于核心地位，近些年新建的氯堿項目自動化水平相對較高，一些投產較早的企業也逐步對氯化氫合成裝置進行了自動化升級改造，并設置了工藝安全聯鎖保護裝置。雖然降低了氯化氫過氯的風險，但從業者必須從多方面因素考慮預防過氯事故的發生。

5.1 提高操作人員素質

通過崗位的日常培訓，繪制工藝流程簡圖，工藝控制點及參數，掌握設備的“三懂四會”等內容，同時技術人員編制合成氯化氫過氯崗位應急處置預案，每年進行有效的演練，提高操作人員的應急操作能力。

5.2 加大設備設施投入

進入合成爐氯氣、氫氣流量計的準確性，是影響過氯的重要因素，應選用多孔平衡流量計，提高流量計的精度，減少誤差。

延長氯化氫管線，增加應急處置時間。中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司為了有效防止過氯事故的發生，分別兩次對氯化氫管線進行了延長，共計延長400 m以上。

在氯化氫總管上安裝游離氯在線分析儀，必要時進行冗余設置，即每條生產線安裝2臺，確保檢測真實有效。由于氯化氫氣體附著性很強，須定期對分析儀進行清洗和標定[2]。

5.3 合理設置工藝安全聯鎖

為了避免氯化氫發生過氯，生產系統必須設置有效的工藝安全聯鎖，包括電解工序聯鎖，電解與氯氫壓機聯鎖， 氯氫壓機與電解聯鎖，合成氯化氫工序聯鎖，合成氯化氫與VCM混合脫水聯鎖。從業人員一定要從化工思維出發，確保生產線的每一個環節聯鎖的可靠性，合理設定工藝安全聯鎖，如電解工序的氯氫壓差聯鎖值，合成氯化氫的氫氣總管壓力聯鎖值，氯化氫游離氯含量聯鎖值等。

5.4 做好技術管理基礎工作

在設備管理方面，做好關鍵設備的維護保養工作，確保關鍵設備的穩定運行，如電解槽、氯氣壓縮機、氫氣壓縮機、合成爐等。

儀表人員對電解工序、氯氫處理工序、合成氯化氫工序的儀表做好日常維護工作，避免因儀表出現故障對生產系統的穩定運行造成影響。在每年停車檢修期間，工藝人員與儀表人員對工藝聯鎖系統進行聯鎖試驗，確保工藝聯鎖的可靠性，在生產系統出現異常發生過氯的情況下，能夠實現安全停車。

6 結語

隨著先進技術在生產裝置的應用以及從業人員素質的提高，氯化氫過氯造成混合脫水爆炸的事故逐漸減少，但是氯堿從業人員必須時刻警惕，如履薄冰，做好自己的本職工作，確保企業生產安全穩定運行。