液氯储存的安全设计

孟庆祥

(中海油石化工程有限公司，山东 济南 250101)

液氯储存的安全设计

孟庆祥

(中海油石化工程有限公司，山东济南250101)

化工企业在液氯的生产、储存和使用过程中存在着较大的安全风险，一旦发生泄漏，就会产生难以预料的严重后果，对周边较大范围的群众生命健康和生态自然环境造成极大的危害。本文对液氯储存工程设计中的关键问题进行探讨，为工程设计人员提供参考，以保障液氯储存的安全。

液氯；储存；安全；设计

液氯是一种重要的化工产品和工业原料，在生产塑料、合成纤维、染料、农药、消毒剂、漂白剂及各种氯化物等领域广泛应用[1]。液氯又是一种危险性极高的化学物质，被列入《剧毒化学品目录》，职业接触限值：MAC(最高容许浓度) (mg/m3):1。液氯在生产、储存和使用过程中可能发生液氯的泄漏。一旦泄漏，1L 液氯可气化为463 L的氯气，体积迅速膨胀，泄漏出来的气体沿着地面扩散和随风飘移，在很短的时间内可形成半径很大的有毒气体危险区[2]。人吸入后会严重中毒，对周围的自然环境和设备也有损害，进而造成了人员伤亡和财产损失[3]。因此，在化工生产企业中一定要对液氯储存装置的安全给予重视。本文通过论述新疆某TDI项目液氯储存单元的设计，为液氯的安全工程设计提供参考。

本项目的液氯储存工艺流程：装卸车站采用气化卸氯方法，通过部分液氯气化(在液氯蒸发单元完成)提高槽车内压，使槽车内液氯卸入液氯储存单元的液氯储罐中。

1 液氯储罐

本项目液氯储存单元共有八台卧式储罐，其中四台为预留储罐。储罐材质选用低合金钢材质16MnR，设计压力1.40MPa，全容积为100m3，贮存量不应超过储罐容量的80%；由于液氯沸点为-34.5℃，极易气化，储罐应采取隔热措施，保冷材料为聚氨酯泡沫塑料，厚度100mm。储罐的设计遵守《固定式压力容器安全技术监察规程》和《氯气安全规程》的有关规定。储罐在焊接结束并检测合格后进行消除应力的热处理。储罐进行水压试验，试验压力为2.25MPa，水压试验后一定要将罐内残余水分清理干净；采用空气进行泄漏性试验，试验压力为1.40MPa。

四台液氯储罐中有一台为事故液氯应急备用储罐，该储罐在正常情况下保持空罐，管路与各个储罐相连接，能予以切换操作，一旦发生储罐氯气泄漏事故，操作人员可通过开泵、倒槽启动备用储罐。

2 设备布置

八台卧式储罐呈单排南北向布置，储罐间的防火间距为2.4m，大于《石油化工企业设计防火规范》中要求的"罐组内相邻可燃液体地上储罐的防火间距"卧罐不应小于0.8m。液氯储存的设备布置图如图1所示。

图1 液氯储存设备布置图

厂房内地坪和室外地坪高度相同，在厂房四周设置0.5m的事故围堰，防止一旦发生液氯泄露事故，液氯气化面积扩大。且液氯储罐区20m范围内，不应堆放易燃和可燃物品。

为防止发生污染事件，在液氯厂房外围设置一圈地沟，收集喷淋水和碱液，汇集到集液坑后经给排水管线进入液氯蒸发单元的中和池。液氯厂房内设置地沟收集公用工程的废水，排入每个房间的集水坑，经给排水管线(设置阀门井、水封井和检查井)汇成一根废水总管，接入最南侧房间内的集水坑，再经污水泵排入污水处理系统；通过给排水管线连接集水坑，可以避免某个房间的液氯泄漏时窜至其它房间。

3 厂房设计

本厂房结构为半敞开式厂房，液氯储罐受热后内压增大，有爆炸的危险，所以厂房设置屋顶，防止阳光直射；同时又充分利用自然通风条件换气。墙面0.5m以下围堰采用300mm厚陶粒混凝土砌块墙，墙面0.5m以上采用0.7mm厚彩色压型钢板。一层(6.95米以下)除进出罐区的自闭式防火门外，其余地方设置可自动关闭的电动卷帘门；二三层厂房四周做电动通风百叶窗，屋顶设置屋面采光带。建构筑物做防酸腐蚀。

正常生产时厂房的卷帘门和百叶窗敞开通风，当液氯泄漏时，氯气泄漏检测报警仪发出警报，卷帘门和百叶窗自动落下，防止氯气窜出去。电动卷帘门上侧设置玻璃钢挡雨棚，防止雨水和喷淋水对卷帘门的腐蚀。

液氯储罐管线阀门多集中于储罐顶部，为了方便操作在储罐顶设置厂房二层，设置四个斜爬梯通往地面，方便操作人员上下，当遇到紧急情况时也利于人员迅速撤离。

4 管道设计

为了液氯泄漏时能做到及时有效处理，本项目设计了如下安全性管道：

4.1 喷淋系统

为减少液氯储罐泄漏时氯气的外溢，本项目设置了水幕喷淋系统和碱幕喷淋系统。因为液氯与水反应生成次氯酸和盐酸，严重腐蚀罐体，所以将喷淋管线布置在厂房外围。水幕喷淋系统，作为阻断氯气扩散的第1道屏障，是防止大量氯气突发性泄漏并迅速扩散的比较好的防范措施。水幕为固定式喷头水幕，由各喷头喷出，形成连续的有一定厚度的水幕墙。水幕喷淋系统与可靠的消防供水系统串接，保障了水源充足，压力稳定，避免出现因喷淋水压力低或中断导致喷淋效果差，氯气处理能力降低，严重时氯气泄漏至外部环境的问题。

本项目在水幕系统的外侧设置了碱幕喷淋系统。氯气与氢氧化钠、氢氧化钾等碱反应生成次氯酸盐和氯化物，可利用此反应对氯气进行无害化处理。消防水和20%碱液通过文丘里混合器形成12%碱液，通过碱洗最大限度洗消氯气对空气的污染。

当液氯储罐区发生泄漏时，喷淋系统应立即启动制动控制阀形成幕墙，防止氯气大面积扩散。

4.2 负压吸收系统

在储罐和泵的周围配置了可移动式非金属软管负压管线，与尾气吸收的事故风机相连，软管半径覆盖了厂房内的设备和管道范围。一旦液氯储罐或液氯管道有氯气泄漏，氯气泄漏检测报警仪将泄漏信号传输至尾气吸收装置塔顶的事故风机，该风机立即启动，将厂房内泄漏的事故氯气送至吸收塔，同时启动碱液循环泵，经碱液喷淋吸收。

考虑到尾气吸收装置塔顶风机的风量要求，本项目将每两个储罐设置在一个房间，房间用隔墙隔开，每个房间里单独设置负压吸收系统，为通行方便在隔墙上设置自闭式防火门。

5 仪表设计

液氯储罐上设置现场显示和远传显示两种液位计形式：现场显示液位计应标识明显的低液位、正常液位和超高液位色带，远传显示液位计采用罐外测量的外侧式液位计，有液位数字显示和超高液位声光报警。

在液氯储罐的液氯出口、泵和罐顶管口处设置氯气泄漏检测报警仪，提供DCS报警和现场声光报警，并且和喷淋系统、负压吸收系统、电动卷帘门和百叶窗联锁。氯气泄漏的最高容许浓度为1mg/m3，根据计算设定一级报警值为0.3×10-6，二级报警值为0.6×10-6。根据《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》要求，氯气泄漏检测报警仪的安装高度为距地坪和楼板0.5m；本项目共设置了8台检测报警仪，和释放源的距离均不大于1米[4]。

另外，液氯储罐还设置了就地/远传压力表和远传温度计。

6 其它安全性设计

(1)储罐的输入和输出管道，应该分别设置两个截止阀，定期检查，确保正常[5]。

(2)对于大贮量液氯储罐的液氯出口管道，规范要求应装设柔性连接或者弹簧支吊架，防止因基础沉降引起安装应力[6]；本设计中储罐的全容积只有100m3，土建专业计算得出的储罐沉降量为8mm，通过应力计算发现：通过在储罐出口的第一个支架下垫10mm软垫片可以避免储罐管口受到破坏。

(3)与液氯储罐连接的阀门、管道的法兰垫片应使用耐氯垫片。

(4)为了安全和方便定期检查，液氯储罐设置了两套安全阀，而且安全阀前设置了根部切断阀和爆破片，保证储罐在超压情况下得到保护。

(5)在储罐的进出料管线上均设控制阀，同时与其液位联锁，可有效防止储罐超装和抽空，事故发生时也可以实现远程处理，保护人身安全。

(6)虽然液氯本身不可燃，但是能够助燃并有爆炸危险性，所以液氯储罐必须有可靠的防静电和防雷措施。

液氯是一种高度危害的有毒介质，且极易发生泄漏，一旦泄漏往往引发重大的安全事故和环境事故，造成巨大的经济损失。因此，化工设计师应该严格按照相关法律法规和标准规范的要求进行工程设计，从源头上预防和减少有害因素，为液氯储存和使用过程提供安全保障。

[1] 陈增龄,程荣萍,刘 琴.液氯储槽区全封闭安全技术解决方案[J].河南科技, 2014(9):21-22.

[2] 吴红忠,李素萍.液氯生产的安全措施[J].氯碱工业,2012,48(11)：32-34.

[3] 陈宝毅.液氯贮罐泄漏预防和处理措施综述[J].科技创新与应用 , 2015 (30) :102-103.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50493-2009,石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[5] 全国安全生产标准化技术委员会化学品安全分技术委员会(TC 288/SC 3).AQ3014-2008,液氯使用安全技术要求[S]. 北京：煤炭工业出版社, 2009.

[6] 全国安全生产标准化技术委员会化学品安全分技术委员会(SAC/TC 288/SC 3) .GB11984-2008,氯气安全规程[S]. 北京：中国标准出版社，2009.

(本文文献格式：孟庆祥.液氯储存的安全设计[J].山东化工，2017，46(16)：151-152.)

Safety Design of Liquid Chlorine Storage

Meng Qingxiang

(CNOOC Petrochemical Engineering Co., Ltd., Jinan 250101, China)

In chemical companies, there is a greater security risk in the process of liquid chlorine production, storage and usage. Once the leak happens, it will produce unpredictably serious consequences, causing great harm to the surrounding people's lives and ecological environment. The key problems in the design of liquid chlorine storage project are discussed in this paper, which will provide reference for chemical engineers, in order to ensure the safety of liquid chlorine storage.

liquid chlorine;storage;safety;design

TQ055.8; TQ124.4+1

：A

：1008-021X(2017)16-0151-02

2017-06-12

孟庆祥(1989—)，山东济南人，硕士研究生学历，助理工程师，从事化工管道设计工作。