浅谈光气生产的本质安全设计和检修作业安全

祁珍丽，张素娟，刘 生

(河南安科院安全科技服务有限公司，河南 郑州 450000)

光气(COCl2)在世界范围内，都是不可或缺的关键化学品，是异氰酸酯、聚碳酸酯和许多精细化学品生产的基础原料。但是，光气属于剧毒化学品，毒力强且缺乏警示性，具有极高的危险性。在光气生产及其检修作业中存在诸如超温、超压、中毒、泄漏、爆炸等危险，这就需要从光气生产的本质化安全、检修作业安全来出发，减小生产和检修作业中事故发生的可能性，从源头上防范可能存在的风险。

1 光气生产的本质化安全

传统的本质安全化一般是指机器、设备本身所具有的安全性能，是指机器、设备等物的方面和物质条件能够自动防止操作失误或引发事故。在这种条件下，即使一般水平的操作人员发生人为的失误或操作不当等不安全行为，也能够保障人身、设备和财产的安全。从广义上来说，本质安全设计指在消除或降低事故发生可能性的工程设计措施。以下从光气生产的本质安全设计出发，结合实际案例，从九个方面提出了光气生产过程中的本质安全设计策略。

1.1 本质安全设计策略之“最小化”

①光气存在量最小化。具体包括：优化工艺，使设备最少化；优化布局，使光气输送管线最短化；优化控制，使设备低液位运转。例如：取消光气缓冲罐，以光气吸收塔作为缓冲，降低光气存量；在设备布置上考虑将光气吸收塔、光气泵、反应器就近布置，缩短光气泵进出口管线；设置光气吸收塔液位控制，降低光气存量。②薄弱设施数量最小化。例如：尽可能减少膨胀节的使用；杜绝使用视镜。③涉光操作最少化。例如取消过滤器的清理、取消光气取样。

1.2 本质安全设计策略之“替代”

使用水替代导热油作为换热介质。使用更耐腐蚀的材质。使用CL300TG面的法兰替代CL150 RF面的法兰，设计压力为操作压力的10倍。例如：光泵周围法兰密封面使用TG面，压力等级使用CL300。使用优质的设备厂家。例如：使用无泄漏的屏蔽泵。使用密封性更好、泄漏率更低的阀门和管线。例如：切断阀使用波纹管密封阀；光气泵进出口管线增加壁厚，并使用夹套管线。

1.3 本质安全设计策略之“减缓”

光气装置与周边社区保持安全间距。使用溶剂将光气溶解后进行反应或储存，避免液态纯光气储存和反应。采用低温、低压、低光气浓度的生产工艺。搅拌采用双机械密封、并设液体石蜡保护。设置紧急排放收集罐。

1.4 本质安全设计策略之“简化”

①简化流程。例如：采用重力流、U形弯液封等设计，减少光气输送泵的数量；取消塔底缓冲罐，利用塔釜做缓冲，减少设备数量。②简化操作。例如：使用顺控程序降低人工操作量；实施主动监控，减少内部操作工作量；增设在线仪表，替代人工取样；光气吸收塔低液位控制，使用顺控，简化操作。

1.5 本质安全设计策略之“工程控制”

①温度、压力、流量、液位等设置自控回路。具体包括：温度、液位等设置串级控制；流量设置比例控制，串级控制；压力设置分程控制。例如：光气吸收塔顶设置压力自控。②APC控制(Advanced Process Control)。例如：氯苯精制系统、光气吸收系统、光气吸收塔温度采用APC控制。③顺控程序。例如：开停车操作、光气吸收塔液位等采用顺控程序。

1.6 本质安全设计策略之“报警和干预”

①温度、压力、流量、液位等参数设置偏差报警和上下限报警。例如：温度、液位、压力等设置上下限报警，流量设有偏差控制，并均设置对应的干预措施。②关键参数设有故障报警，报警后弹出人员干预提示。

1.7 本质安全设计策略之“安全仪表系统”

①针对不同状况，设置泄压、停车等联锁控制逻辑。例如：光气合成系统设置联锁泄压和联锁停车逻辑；光气吸收塔液位低低联锁停止光气泵，以防止光气干磨损坏；光气吸收塔设置塔顶超压联锁泄放逻辑。②设置紧急停车按钮。例如：光气合成系统设置一键紧急停车按钮。

1.8 本质安全设计策略之“主动物理防护”

①设置爆破片、安全阀，泄压至光气分解系统。例如：光气吸收塔设置安全阀；光气合成塔设爆破片与安全阀。②设置紧急泄放管线及切断阀，远程或联锁控制切断阀。例如：设置光气合成系统压力泄放切断阀，光气化系统紧急排液切断阀。

1.9 本质安全设计策略之“被动物理防护”

①设置封闭空间和封闭空间光气分解系统。例如：光气吸收釜和光气泵周围设置封闭空间；设置光气分解塔，用来分解封闭空间的光气。光气合成塔设在封闭空间内，封闭空间设卷帘门和风机，当发生泄漏时，卷帘门会被关闭，风机会被打开，将光气输送到分解系统。②设置氨幕和水幕。例如：光气合成塔设置氨水喷淋；光气装置周边设置氨幕和水幕；光气泵上方设置氨水喷淋，用来捕消泄漏的光气。③设置负压抽吸软管，处理微量泄漏的有毒气体。

2 光气生产的检修作业安全

在项目的正常运行中，运行前需要检修，确定装置的安装和性能是否具有运行能力；运行中需要检修，确定装置是否在运行中出现了问题，为后期的稳定运行提供参考；停产后需要检修，对运行后的设备进行维护和调整，也为下一个运行周期做准备。生产安全由本质安全设计来把关，检修作业安全则需要严格的检修流程和风险辨识来控制。

2.1 检修作业前的风险辨识和安全技术交底

检修前准备包括风险辨识和安全技术交底。作业前的风险辨识至关重要，必须由负责该装置运行的工艺工程师和安全工程师完成。光气检修中的风险辨识主要包括：可能涉及的危险物质如光气、氯气、CO、双光气、三光气及其他；易发生的风险如中毒、泄漏、火灾、爆炸及其他(灼烫、触电、坠落、窒息等)。

检修作业之前必须进行安全技术交底，需明确告知参与检修人员以下内容：光气剧毒，吸入过量，致死；作业开始前必须严格落实检修方案中的作业安全和步骤；开口作业前，必须做好全部防护措施，防止光气外漏；作业过程中，作业条件发生改变，立即停止作业，重新进行安全条件确认；作业过程中禁止摘除面具；不慎吸入少量光气，应当立即撤离至上风向，大量呼吸新鲜空气，观察；不适就医。

2.2 检修作业时的条件确认和场所要求

检修作业时必须进行开口安全条件确认，主要包括：装置必须退料完毕，吹扫置换完成；残留物检测合格；切断阀已关闭；动设备已断电。光气的检修作业必须在工坊内进行，包括固定工坊、临时工坊和清洗工坊。仪表、设备和管件的拆除、维修工作应当在固定工坊内完成。固定工坊的必备条件：设置在主装置附近；设置负压排气系统；设置呼吸空气分配系统及强制送风系统；配备适合适量的灭火器；工坊具有良好的密封性能。某些特殊情况下，系统无法置换合格或无需转移至固定工坊的作业场所，需搭设临时工坊(如清理过滤器、高压清洗换热器列管等)，一般用于含有光气残留的设备清洗。临时工坊的必备条件：设置负压排气系统及强制送风系统，具有较好的密封性能。清洗工坊一般用来清洗大设备，其必备条件有：设置在开阔地带，适合设备吊装；具有较好的密封性能；设置呼吸空气分配器；设置水幕和氨幕系统；设置低压蒸汽、压缩空气和冲洗水。

2.3 检修作业时的安全防护

光气检修作业必须进行个人安全防护。光气生产过程中常用的呼吸防护设备有：①半面罩+防护镜，防护能力一般，但比较方便，主要用于逃生；②全面罩防毒面具，防护能力与方便系数均较好，主要用于逃生；③定置式长管呼吸器，防护能力好，但使用不方便，主要用于检维修作业和岗位操作；④正压式空气呼吸器，防护能力好，方便系数良好，既适用于抢险、救援，也适用于逃生和岗位操作。进行光气检维修作业，必须佩戴定置式长管呼吸器。

2.4 光气检修作业中的特殊注意事项

①光气开口作业，尽量选择人少的时间段；②含光气设备转移检修场地时，应当采取措施避免在转场途中逸出光气；③检修完毕，必须经过严格的密封性检测试验，才可重新投入使用；④开口作业前应当发出光气作业预警，预警内容包括作业地点、风向，作业过程中有光气泄漏必须立即发出泄漏警报，作业结束后，应当解除光气作业预警。

3 结语

在光气的工业化生产中，应从本质安全设计出发，保证其装置运行的安全性。同时，做好检修作业安全，使装置在安全运行的基础上提高其稳定性。本文在光气生产的本质安全设计和检修作业安全方面提出了部分设计策略和注意事项，希望可以为光气的工业化生产企业从源头上减少安全隐患提供一些参考。