提高液氯生產系統的安全性

聶常昆，王祖芳

（新疆至臻化工工程研究中心有限公司，新疆 石河子832000）

氯氣常溫常壓下為黃綠色，是有強烈刺激性氣味的有毒氣體，密度是空氣的2.5倍，常溫下把氯氣加壓至600～700 kPa或在常壓下冷卻到-34℃都可以使其變成液氯。液氯是一種油狀的液體，是氯堿工業的主要產品之一，氯中混合5%（體積）以上氫氣時有爆炸危險。作為一種有毒氣體，一旦泄漏主要通過呼吸道侵入人體并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和鹽酸，對上呼吸道黏膜造成傷害，次氯酸使組織受到強烈的氧化，鹽酸刺激黏膜發生炎性腫脹，使呼吸道黏膜浮腫，大量分泌黏液，造成呼吸困難，癥狀重時，會發生肺水腫，使循環作用困難而致死亡。工業生產液氯分為低壓法、中壓法和高壓法。低壓法為0.078～0.147 MPa（表壓），冷卻溫度為-35～-40℃。中壓法為0.245～0.490 MPa，冷卻溫度為-15～-20℃。高壓法為0.98～1.17 MPa，用15～25℃水冷卻即可液化。新疆至臻化工工程研究中心有限公司采用低壓法生產液氯，生產工藝為：將經過干燥、凈化、加壓后的氣態氯氣，送入列管式冷凝器（冷量由螺桿制冷壓縮機提供）與氟利昂進行間接換熱，低溫冷卻成液體氯，貯存在計量槽或貯槽內，再經計量后，用液下泵裝入液氯鋼瓶待售。中國氯堿工業協會2012年起草了《燒堿行業安全準入條件（征求意見稿）》，從生產企業布局、生產裝置及工藝要求和安全設施、液氯儲存和運輸要求、安全標準化要求以及責任、監督與管理等幾個方面對燒堿行業實行安全準入。《準入條件》中要求，新、改、擴、遷燒堿項目必須全部采用離子膜法生產工藝，于2016年1月1日起，安全生產許可證到期后不再換發。特別指出液氯生產推薦采用無氨液化等先進工藝，逐步淘汰氨冷凍鹽水液化工藝；液氯包裝必須采用液下泵等先進工藝，嚴禁采用汽化器液氯包裝工藝；新建液氯貯罐廠房必須密閉；應設置事故氯氣吸收處理裝置，具備24 h連續運行能力并具有處理大量泄氯的能力，其動力和控制系統供電采用雙電源供電并具有自動切換功能；液氯鋼瓶充裝必須采用自動充裝系統，在液氯鋼瓶充裝、儲存區域應配備死瓶處理、移動式抽空裝置和真空吸收房等氯泄漏應急處理設施；液氯槽車充裝必須符合液氯汽車罐車充裝站設計規范。該公司根據生產工況設計、建造了液化包裝區密封和配套應急吸收裝置，通過實施使液氯生產的安全性大大提高。

1 設計思路

新疆至臻化工工程研究中心有限公司（以下簡稱“至臻化工”）為達到氯堿生產的準入條件，需對液氯包裝現場進行安全改造，并增加泄漏處理應急裝置，確保生產、人員的安全性，確保達到安全和環保生產的要求，并保證能夠具備從業資格。

2 設計研究過程

2.1 對液氯包裝區進行封閉并增加氯氣泄漏應急吸收設施

（1）將整個液氯充裝區及重瓶區進行封閉，廠房框架1 m以下采用鋼筋混凝土結構，1 m以上全部用符合安全和建筑要求的復合夾芯板進行封堵，廠房東側南北通透方向裝兩扇大門以便液氯鋼瓶的裝車，廠房北側開小門，用于人員出入和作為應急逃生通道。

（2）增加2臺應急吸收風機，2臺風機串聯，可同時對儲槽區、包裝區及死瓶處理室進行抽吸，也可通過風機進口閥門控制單獨對泄漏部位進行抽吸，進口風管四周環繞儲槽區、包裝區及死瓶處理室，每隔一段距離向下引一截抽氣管線，保證抽吸無死角。

（3）儲槽區、包裝區及死瓶處理室分別加裝自來水管線、30%液堿管線，一旦儲槽或液氯鋼瓶出現氯氣泄漏，及時打開配比合適的堿噴淋對氯氣進行吸收。

（4）在液氯包裝工房內增加兩道明溝，以備噴淋后的堿水及時排走，明溝匯集到地位坑，上部安裝臥式自吸泵，配套管道以便將地位坑的堿水抽取后送到次鈉吸收崗位。

2．2 液化操作室、包裝操作室、死瓶處理室改造

（1）將現有液化材料庫房騰出，作為新的包裝崗位操作室，將包裝現場的復秤電子顯示屏移至新的包裝操作室內，將新操作室北墻打洞安裝一塊鋼化透明玻璃，液氯包裝室外的電子秤顯示可以通過玻璃在操作區看到。

（2）將現有的包裝休息室改為密閉的泄漏鋼瓶處理室及死瓶處理室，在室內安裝自來水管線、30%液堿管線及噴淋設施，并配套安裝抽氣管線，真空室內增加明溝與包裝區明溝聯通。

2.3 增加應急吸收裝置

設備主要包括：2個鈦材板式換熱器，2個堿液儲槽、2個吸收塔和2個循環吸收泵，泄漏的氯氣可通過風機吸收至吸收塔，通過兩級堿液循環吸收塔進行吸收除害。整個廠房進行封堵后，廠房內的所有儀表、電氣全部更換成防爆等級。

3 應急吸收工藝控制流程

3.1 整套裝置的基本構成

本裝置主要由2臺風機、2臺冷卻器、2臺吸收泵、2臺應急吸收塔、2個集液槽，配套壓變、熱電偶及管道連接組裝而成。

3.2 裝置過程控制介紹

液化工段儲槽區和包裝區因設備或管道泄漏的氯氣、管道設備內殘留的氯氣，由風機抽至應急吸收裝置一段吸收塔底部，與吸收塔上部循環噴淋的堿液逆流接觸進行吸收。堿液在開車前在應急吸收罐內配置成濃度為15%～20%的溶液，在吸收過程中，未被完全吸收的氯氣由一段吸收塔頂部排出進入二段吸收塔底部，與塔上部噴淋的堿液逆流接觸進行再吸收。二級未吸收完的通過噴射器進行抽取，整個氯氣系統進行密閉循環吸收。

吸收液進入應急吸收罐由一、二段吸收循環泵循環吸收使用，循環的堿液通過列管冷卻器換熱，保證吸收溫度在40℃以下。吸收液通過過堿量分析，達到工藝指標后由泵輸送裝車。應急吸收工藝參數見表1。

表1 應急吸收工藝參數

3.3 應急吸收工藝裝置運行情況

2020年7月20日，裝置開始空載試車運行，向集液槽內加水至1.0 m，然后加30%液堿至1.6 m，保證堿液濃度在15%～20%，分別開啟一級循環泵和二級循環泵，開始打循環，開啟冷卻器循環水進出口閥，使稀堿處于循環冷卻狀態，觀察一二級吸收溫度，保證＜40℃，隨后先開啟單臺風機抽包裝區，測量進口風壓為1 862 Pa，滿足其設計要求1 733～2 734 Pa；同時開啟2臺風機抽包裝區，測量進口風壓為2 128 Pa，進口各個風口負壓較為明顯，風機運行過程中檢測電流正常。隨后開啟吸收泵和冷卻器試水運行，噴淋過程阻力對風機負壓幾乎無影響。

7月21日，在2臺風機同時運行的條件下，在新建的死瓶處理區進行了煙霧彈實際投彈演習，拉開煙霧彈后把死瓶處理室的門關閉，通過觀察口觀察，大約20 min可將全部散發的煙霧吸收掉，沒有出現向外泄漏的現象。在吸收過程中打開噴淋閥后通過堿液和風機同時處理，約15 min吸收完畢，達到了對泄漏氣體完全吸收的目的。

7月22日，在全開2臺風機的條件下，在包裝區進行了煙霧彈實際投彈演習，把包裝區所有的門窗全部關閉，拉開煙霧彈后觀察煙霧被吸收的情況，由于煙霧彈產生的氣體密度小于空氣的密度，部分氣體直接飄到工房的頂部，通過頂部的排風口飄到了大氣中，剛開始產生的煙霧氣體被抽風機抽走進行了吸收，同時離風機較遠的抽風口抽氣壓力偏低，抽氣速度較慢，針對問題立即組織開會，討論確定整改方案：將原來抽風口管線改成四趟管線，盡可能減少抽氣的阻力，7月25日整改后再一次進行投彈演習，運行效果比前期有了很大改觀，在吸收過程中打開噴淋閥后通過堿液和風機同時處理，約15 min可吸收完畢，保證了對泄漏氣體全部進行吸收處理。

為了更加真實的檢驗裝置的可靠性，公司安全管理部門、車間及生產技術科全體人員精心討論，擬定詳細應急預案，經公司領導批準，組織了一次在死瓶處理區的真實演練。7月26日對廠家返回的鋼瓶（鋼瓶中有少量氯氣）進行了人為泄漏演練，人為打開瓶閥后將鋼瓶推入死瓶處理室，開啟應急吸收裝置，通過觀察大約25 min可將全部散發的氯氣吸收掉，沒有出現向外泄漏的現象。

4 結語

（1）液氯包裝區進行現場安全改造，確保泄漏氯氣直接進入吸收裝置，充分吸收，不會對人員造成傷害，為安全生產提供了保障，一定程度上杜絕重大危險源造成的重大事故，此效益大于投入值。

（2）液氯包裝區現場安全改造，對目前乃至今后的生產增加了安全保障，杜絕了液氯系統在事故狀態下向外界擴散氯氣，最大限度防止了氯氣泄漏蔓延的發生。

（3）使公司具備了氯堿生產從業資格，公司的發展和環境保護相互協調，從而實現可持續發展。