氯化氢过氯原因及预防措施

任杰

(中盐吉兰泰氯碱化工有限公司，内蒙古 阿拉善 750336)

在电石法生产PVC中，由于氯化氢含有的游离氯在VCM工序混合器与乙炔剧烈反应发生爆炸这样的事件偶有发生，轻则造成生产的中断，重则造成重大经济损失及人员伤亡。在安全形势日趋严峻的环境下，行业从业人员必须高度重视氯化氢中的游离氯含量。

1 工艺流程

来自氯氢处理工序的氯气、氢气通过控制阀送至石墨合成炉，在炉内混合燃烧生成氯化氢气体;将生产的氯化氢气体温度降至 45 ℃ 以下，送至VCM 合成工序。由乙炔工段送来的精制乙炔气经冷却器冷却后通过乙炔阻火器进入混合器，由氯化氢工段送来的氯化氢气体进入混合器与乙炔气进行充分混合后送至VCM混合脱水，如图1所示。

图1 氯乙烯生产工艺流程简图

2 氯化氢过氯的危害

氢气与氯气在合成炉中燃烧生成氯化氢，氯化氢再与乙炔合成氯乙烯。当合成氯化氢过氯时，因为氯气化学性质活泼，遇到乙炔极易发生剧烈的放热反应，生成氯乙炔，氯乙炔不稳定，分解生成炭黑和氯化氢，并放出大量热量，促使混合气体瞬时膨胀，易在VCM工序混合脱水的石墨冷凝器等薄弱环节爆炸，破坏性很大[1]。

3 氯化氢过氯的原因

3.1 电解装置氢气压力波动

(1)由于工艺、仪表、电气整流设备等故障触发电解槽停车联锁，氯气、氢气压力降低。

(2)电解氢气总管自动阀失灵等故障导致自动阀关闭或阀门波动。

(3)电解循环碱罐远传液位计失真或操作不当导致液位过高，碱液进入氢气总管导致氢气压力波动；氢气水封管线堵塞,管道大量积水导致氢气压力波动。

(4)电解氢气排空桶漏液或水封失水等因素导致排空桶液位不足，造成氢气排空，氢气压力降低。

(5)电解槽氢气总管远传压力变送器故障导致氢气压力失真或不显示。

3.2 氯氢装置氢气压力波动

(1)氢气机前冷却器未按时排水导致氢气压力波动。

(2)氢气总管机前压力变送器引压管冻结或堵塞，仪表失真，导致操作人员误操作。

(3)氢气压缩机由于机械故障或柱销断裂导致氢气压力波动，电解槽联锁触发导致氢压机跳车。

(4)氢气压缩机大回流自动阀故障或积水导致失灵打开，引起氢气压力波动。

(5)氢气压缩机机后冷却器、气液分离器、氢气分配台及管线积水导致氢气压力波动，氢气排空阀故障导致氢气排空。

(6)氢气压缩机自身回流自动阀故障，引起氢气压力波动。

3.3 氯化氢合成装置氢气压力波动

(1)氢气缓冲罐排水操作不当，氢气外排导致氢气压力波动。

(2)氢气缓冲罐排水不畅导致氢气缓冲罐积水，氢气压力波动。

(3)合成氢气总管自动阀发生故障,导致氢气压力波动。

(4)合成氢气流量计故障，显示不准确，引起操作人员误操作，导致过氯。

3.4 氢气系统冲入氮气导致纯度下降

在生产系统开车过程中容易发生氮气阀门未关闭或关闭不严，使用便携式氢气纯度分析仪，通过检测氧气含量推算出氢气纯度,是无法发现此问题的。

(1)电解槽开车过程中，氢气管路氮气阀门未关闭。

(2)电解装置充氮气阀门误操作或内漏，导致氮气进入氢气管道，充氮阀门位置有氢气总管、碱循环罐、碱回收罐。

(3)氢压站充氮气阀门误操作或内漏，导致氮气进入氢气管道。充氮阀门位置有氢气水洗塔入口、氢气分配台。

(4)合成装置充氮气阀门误操作或内漏，导致氮气进入氢气管道，充氮阀门位置有合成炉氢气管道、合成炉停炉氮气置换管道。

3.5 氯气压力波动

(1)氯气液化冷冻机跳停，氯气无法液化导致总管氯气压力升高。

(2)液氯储槽尾气阀开度过大，引起氯气压力波动。

(3)氯气压缩机发生喘振，引起氯气压力波动。

(4)合成氯气流量计故障显示不准确，引起误操作，导致过氯。

4 氯化氢中游离氯的检测方法

4.1 人工取样分析

在单台合成炉出口和氯化氢总管取样分析，进行过氯的定性判断。利用氯化氢易溶于水的性质，用取样管量取 100 mL氯化氢，用加过淀粉的KI溶液吸收后，读取气体量管溶液体积即为氯化氢纯度。若过氯，吸收氯化氢后的水溶液会变蓝色(碘遇淀粉变蓝)。这种方法速度较慢，不能在线连续监测。

4.2 在线检测

人工取样分析周期长，频率有限，人为操作误差存在不确定性，很难起到预防爆炸事故的作用。氯化氢总管安装在线监测仪器，直接检测氯化氢纯度和游离氯含量，既能保证生产安全，又能有效提高氯化氢纯度及防止游离氯的出现。

5 氯化氢过氯的预防措施

由于合成氯化氢装置在整个氯碱安全生产运行中处于核心地位，近些年新建的氯碱项目自动化水平相对较高，一些投产较早的企业也逐步对氯化氢合成装置进行了自动化升级改造，并设置了工艺安全联锁保护装置。虽然降低了氯化氢过氯的风险，但从业者必须从多方面因素考虑预防过氯事故的发生。

5.1 提高操作人员素质

通过岗位的日常培训，绘制工艺流程简图，工艺控制点及参数，掌握设备的“三懂四会”等内容，同时技术人员编制合成氯化氢过氯岗位应急处置预案，每年进行有效的演练，提高操作人员的应急操作能力。

5.2 加大设备设施投入

进入合成炉氯气、氢气流量计的准确性，是影响过氯的重要因素，应选用多孔平衡流量计，提高流量计的精度，减少误差。

延长氯化氢管线，增加应急处置时间。中盐吉兰泰氯碱化工有限公司为了有效防止过氯事故的发生，分别两次对氯化氢管线进行了延长，共计延长400 m以上。

在氯化氢总管上安装游离氯在线分析仪，必要时进行冗余设置，即每条生产线安装2台，确保检测真实有效。由于氯化氢气体附着性很强，须定期对分析仪进行清洗和标定[2]。

5.3 合理设置工艺安全联锁

为了避免氯化氢发生过氯，生产系统必须设置有效的工艺安全联锁，包括电解工序联锁，电解与氯氢压机联锁， 氯氢压机与电解联锁，合成氯化氢工序联锁，合成氯化氢与VCM混合脱水联锁。从业人员一定要从化工思维出发，确保生产线的每一个环节联锁的可靠性，合理设定工艺安全联锁，如电解工序的氯氢压差联锁值，合成氯化氢的氢气总管压力联锁值，氯化氢游离氯含量联锁值等。

5.4 做好技术管理基础工作

在设备管理方面，做好关键设备的维护保养工作，确保关键设备的稳定运行，如电解槽、氯气压缩机、氢气压缩机、合成炉等。

仪表人员对电解工序、氯氢处理工序、合成氯化氢工序的仪表做好日常维护工作，避免因仪表出现故障对生产系统的稳定运行造成影响。在每年停车检修期间，工艺人员与仪表人员对工艺联锁系统进行联锁试验，确保工艺联锁的可靠性，在生产系统出现异常发生过氯的情况下，能够实现安全停车。

6 结语

随着先进技术在生产装置的应用以及从业人员素质的提高，氯化氢过氯造成混合脱水爆炸的事故逐渐减少，但是氯碱从业人员必须时刻警惕，如履薄冰，做好自己的本职工作，确保企业生产安全稳定运行。