提高液氯生产系统的安全性

聂常昆，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）

氯气常温常压下为黄绿色，是有强烈刺激性气味的有毒气体，密度是空气的2.5倍，常温下把氯气加压至600～700 kPa或在常压下冷却到-34℃都可以使其变成液氯。液氯是一种油状的液体，是氯碱工业的主要产品之一，氯中混合5%（体积）以上氢气时有爆炸危险。作为一种有毒气体，一旦泄漏主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道黏膜造成伤害，次氯酸使组织受到强烈的氧化，盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏液，造成呼吸困难，症状重时，会发生肺水肿，使循环作用困难而致死亡。工业生产液氯分为低压法、中压法和高压法。低压法为0.078～0.147 MPa（表压），冷却温度为-35～-40℃。中压法为0.245～0.490 MPa，冷却温度为-15～-20℃。高压法为0.98～1.17 MPa，用15～25℃水冷却即可液化。新疆至臻化工工程研究中心有限公司采用低压法生产液氯，生产工艺为：将经过干燥、净化、加压后的气态氯气，送入列管式冷凝器（冷量由螺杆制冷压缩机提供）与氟利昂进行间接换热，低温冷却成液体氯，贮存在计量槽或贮槽内，再经计量后，用液下泵装入液氯钢瓶待售。中国氯碱工业协会2012年起草了《烧碱行业安全准入条件（征求意见稿）》，从生产企业布局、生产装置及工艺要求和安全设施、液氯储存和运输要求、安全标准化要求以及责任、监督与管理等几个方面对烧碱行业实行安全准入。《准入条件》中要求，新、改、扩、迁烧碱项目必须全部采用离子膜法生产工艺，于2016年1月1日起，安全生产许可证到期后不再换发。特别指出液氯生产推荐采用无氨液化等先进工艺，逐步淘汰氨冷冻盐水液化工艺；液氯包装必须采用液下泵等先进工艺，严禁采用汽化器液氯包装工艺；新建液氯贮罐厂房必须密闭；应设置事故氯气吸收处理装置，具备24 h连续运行能力并具有处理大量泄氯的能力，其动力和控制系统供电采用双电源供电并具有自动切换功能；液氯钢瓶充装必须采用自动充装系统，在液氯钢瓶充装、储存区域应配备死瓶处理、移动式抽空装置和真空吸收房等氯泄漏应急处理设施；液氯槽车充装必须符合液氯汽车罐车充装站设计规范。该公司根据生产工况设计、建造了液化包装区密封和配套应急吸收装置，通过实施使液氯生产的安全性大大提高。

1 设计思路

新疆至臻化工工程研究中心有限公司（以下简称“至臻化工”）为达到氯碱生产的准入条件，需对液氯包装现场进行安全改造，并增加泄漏处理应急装置，确保生产、人员的安全性，确保达到安全和环保生产的要求，并保证能够具备从业资格。

2 设计研究过程

2.1 对液氯包装区进行封闭并增加氯气泄漏应急吸收设施

（1）将整个液氯充装区及重瓶区进行封闭，厂房框架1 m以下采用钢筋混凝土结构，1 m以上全部用符合安全和建筑要求的复合夹芯板进行封堵，厂房东侧南北通透方向装两扇大门以便液氯钢瓶的装车，厂房北侧开小门，用于人员出入和作为应急逃生通道。

（2）增加2台应急吸收风机，2台风机串联，可同时对储槽区、包装区及死瓶处理室进行抽吸，也可通过风机进口阀门控制单独对泄漏部位进行抽吸，进口风管四周环绕储槽区、包装区及死瓶处理室，每隔一段距离向下引一截抽气管线，保证抽吸无死角。

（3）储槽区、包装区及死瓶处理室分别加装自来水管线、30%液碱管线，一旦储槽或液氯钢瓶出现氯气泄漏，及时打开配比合适的碱喷淋对氯气进行吸收。

（4）在液氯包装工房内增加两道明沟，以备喷淋后的碱水及时排走，明沟汇集到地位坑，上部安装卧式自吸泵，配套管道以便将地位坑的碱水抽取后送到次钠吸收岗位。

2．2 液化操作室、包装操作室、死瓶处理室改造

（1）将现有液化材料库房腾出，作为新的包装岗位操作室，将包装现场的复秤电子显示屏移至新的包装操作室内，将新操作室北墙打洞安装一块钢化透明玻璃，液氯包装室外的电子秤显示可以通过玻璃在操作区看到。

（2）将现有的包装休息室改为密闭的泄漏钢瓶处理室及死瓶处理室，在室内安装自来水管线、30%液碱管线及喷淋设施，并配套安装抽气管线，真空室内增加明沟与包装区明沟联通。

2.3 增加应急吸收装置

设备主要包括：2个钛材板式换热器，2个碱液储槽、2个吸收塔和2个循环吸收泵，泄漏的氯气可通过风机吸收至吸收塔，通过两级碱液循环吸收塔进行吸收除害。整个厂房进行封堵后，厂房内的所有仪表、电气全部更换成防爆等级。

3 应急吸收工艺控制流程

3.1 整套装置的基本构成

本装置主要由2台风机、2台冷却器、2台吸收泵、2台应急吸收塔、2个集液槽，配套压变、热电偶及管道连接组装而成。

3.2 装置过程控制介绍

液化工段储槽区和包装区因设备或管道泄漏的氯气、管道设备内残留的氯气，由风机抽至应急吸收装置一段吸收塔底部，与吸收塔上部循环喷淋的碱液逆流接触进行吸收。碱液在开车前在应急吸收罐内配置成浓度为15%～20%的溶液，在吸收过程中，未被完全吸收的氯气由一段吸收塔顶部排出进入二段吸收塔底部，与塔上部喷淋的碱液逆流接触进行再吸收。二级未吸收完的通过喷射器进行抽取，整个氯气系统进行密闭循环吸收。

吸收液进入应急吸收罐由一、二段吸收循环泵循环吸收使用，循环的碱液通过列管冷却器换热，保证吸收温度在40℃以下。吸收液通过过碱量分析，达到工艺指标后由泵输送装车。应急吸收工艺参数见表1。

表1 应急吸收工艺参数

3.3 应急吸收工艺装置运行情况

2020年7月20日，装置开始空载试车运行，向集液槽内加水至1.0 m，然后加30%液碱至1.6 m，保证碱液浓度在15%～20%，分别开启一级循环泵和二级循环泵，开始打循环，开启冷却器循环水进出口阀，使稀碱处于循环冷却状态，观察一二级吸收温度，保证＜40℃，随后先开启单台风机抽包装区，测量进口风压为1 862 Pa，满足其设计要求1 733～2 734 Pa；同时开启2台风机抽包装区，测量进口风压为2 128 Pa，进口各个风口负压较为明显，风机运行过程中检测电流正常。随后开启吸收泵和冷却器试水运行，喷淋过程阻力对风机负压几乎无影响。

7月21日，在2台风机同时运行的条件下，在新建的死瓶处理区进行了烟雾弹实际投弹演习，拉开烟雾弹后把死瓶处理室的门关闭，通过观察口观察，大约20 min可将全部散发的烟雾吸收掉，没有出现向外泄漏的现象。在吸收过程中打开喷淋阀后通过碱液和风机同时处理，约15 min吸收完毕，达到了对泄漏气体完全吸收的目的。

7月22日，在全开2台风机的条件下，在包装区进行了烟雾弹实际投弹演习，把包装区所有的门窗全部关闭，拉开烟雾弹后观察烟雾被吸收的情况，由于烟雾弹产生的气体密度小于空气的密度，部分气体直接飘到工房的顶部，通过顶部的排风口飘到了大气中，刚开始产生的烟雾气体被抽风机抽走进行了吸收，同时离风机较远的抽风口抽气压力偏低，抽气速度较慢，针对问题立即组织开会，讨论确定整改方案：将原来抽风口管线改成四趟管线，尽可能减少抽气的阻力，7月25日整改后再一次进行投弹演习，运行效果比前期有了很大改观，在吸收过程中打开喷淋阀后通过碱液和风机同时处理，约15 min可吸收完毕，保证了对泄漏气体全部进行吸收处理。

为了更加真实的检验装置的可靠性，公司安全管理部门、车间及生产技术科全体人员精心讨论，拟定详细应急预案，经公司领导批准，组织了一次在死瓶处理区的真实演练。7月26日对厂家返回的钢瓶（钢瓶中有少量氯气）进行了人为泄漏演练，人为打开瓶阀后将钢瓶推入死瓶处理室，开启应急吸收装置，通过观察大约25 min可将全部散发的氯气吸收掉，没有出现向外泄漏的现象。

4 结语

（1）液氯包装区进行现场安全改造，确保泄漏氯气直接进入吸收装置，充分吸收，不会对人员造成伤害，为安全生产提供了保障，一定程度上杜绝重大危险源造成的重大事故，此效益大于投入值。

（2）液氯包装区现场安全改造，对目前乃至今后的生产增加了安全保障，杜绝了液氯系统在事故状态下向外界扩散氯气，最大限度防止了氯气泄漏蔓延的发生。

（3）使公司具备了氯碱生产从业资格，公司的发展和环境保护相互协调，从而实现可持续发展。