液氯生产如何实现本质安全

戴荣辉

(福建湄洲湾氯碱工业有限公司，福建 泉州 362801)

【氯氢处理】

液氯生产如何实现本质安全

戴荣辉*

(福建湄洲湾氯碱工业有限公司，福建 泉州362801)

液氯；本质安全；汽化充装工艺；密闭处理系统；安全防护措施

介绍福建湄洲湾氯碱工业有限公司液氯生产装置运用本质安全策略，进行一系列自动化改造和技术改造措施，提高液氯生产、储存设施本质安全水平。具体措施包括：①采用液氯磁力泵工艺代替釜式汽化充装工艺；②增设氯气泄漏密闭处理系统；③落实化工安全仪表安全措施；④降低液氯生产、储存过程中的滞留量和储存量。

福建湄洲湾氯碱工业有限公司(以下简称“湄洲湾氯碱”)建成投产已近20年。建设初期，厂区地处郊区。随着经济的快速发展，企业周边居民区不断靠近，侵入企业外部安全防护距离。一旦有毒气体大量泄漏，如果缺乏足够的防护距离，周边人员疏散、撤离的缓冲时间不足，有可能造成群死群伤恶性事件的发生。在天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故后，全国危险化学品企业与厂区周边居民区的安全防护距离问题尤为突显。

液氯属剧毒化学品，具有急毒性、腐蚀性、反应性、氧化性、刺激性，临界量达5t即构成重大危险源。在液氯生产、贮存过程中，诱发危险事故因素多，稍有不慎，极易导致灾害，造成人员伤亡和财产损失，甚至导致生态环境的严重破坏。因此，在当前我国氯碱行业结构矛盾尖锐的背景下，如何采取合理有效的技术措施达到液氯生产本质安全化，成为了摆在企业面前刻不容缓的头等大事[1]。

1 本质安全策略

本质安全基础思路是通过改变工艺系统中所使用的材料和化学品，或者改变工艺条件，来消除或减少危害。追求工艺系统的“本质安全”是一种超越传统的事故预防思想，可以运用“代替”“缓和”“简化”和“减少”等策略尽可能消除或减少工艺系统本身的危害[2]。

2 运用“代替”策略，采用液氯磁力泵工艺代替釜式汽化充装工艺

代替策略的要点是，用危害小的物质代替危害较大的物质，或者用危害小的工艺代替危害较大的工艺。

液氯中三氯化氮密度(1.65 kg/m3)比液氯大，沸点(71 ℃)比液氯高，在包装过程中，随着液氯不断蒸发汽化，残留在液氯中的三氯化氮不断浓缩，在蒸发器底部富集.三氯化氮极易爆炸，存在较大安全隐患：在氯气中的体积分数达到5%～6%或高温、见光、震动、撞击都有可能引发爆炸，在液氯中含量达到18%也会有爆炸的危险[3]。

湄洲湾氯碱原液氯钢瓶充装采用液氯釜式汽化充装工艺。该充装工艺须采用热水间接加热产生0.85～0.95 MPa的高压氯气，液氯贮槽、蒸发器、管道承受压力较大，以及频繁加压、泄压、升温、降温操作，一旦操作失误或设备承压能力受限设备失效时，整罐的液氯有失控的危险。液氯釜式汽化工艺和液氯压料包装工艺被列入淘汰落后安全技术装备目录(2015年第一批)。

湄洲湾氯碱在2013年即淘汰釜式汽化器液氯充装设备，改用液氯泵充装工艺，配置2台双壳体液氯磁力泵(一开一备)，泵出口压力采用变频器控制，并设置超压起跳连锁保护、液位低低连锁停泵和DCS远程紧急停泵按钮。

液氯泵充装工艺流程简图见图1。

淘汰蒸发器汽化设备，改用液氯磁力泵工艺后，可完全消除液氯中的三氯化氮浓缩、富集而引起的爆炸危险，且无须对液氯贮槽加压，液氯贮槽正常工作压力0.15～2.0 MPa，大大提高操作的安全系数和装置运行的可靠性，极大地改善了液氯充装的设备本质安全水平；且当某个液氯贮槽出现泄漏、渗漏或其他不安全因素时，可通过打开事故槽底部阀门和平衡阀，利用倒槽管将液氯从事故槽倒至备用槽，实现安全、快速、彻底地倒槽[4]。

3 运用“缓和”策略，增设氯气泄漏密闭处理系统

缓和策略的要点是，通过改善物理条件或改变化学条件使工艺过程的操作条件变得更加温和，万一危险物料或能量发生泄漏，可以将后果控制在较低的水平。

湄洲湾氯碱原液氯贮槽厂房为敞开式水泥钢筋框架结构厂房，一旦由于人为因素、设备因素、生产管理和环境因素发生液氯泄漏就会快速挥发扩散，造成大面积的毒害区域，难以将氯气有效地控制在有限的空间内进行处理，氯气易向外扩散形成气云，存在氯气泄漏隐患。

针对现有技术的不足，湄洲湾氯碱将液氯贮槽厂房改造为密闭式厂房，在厂房外配置1套事故氯气吸收装置，在液氯贮槽、液氯泵等较可能发生泄漏的位置附近设置4根固定吸风口，以及多点配备可移动式非金属软管吸风罩，既可在少量氯气泄漏时将软管直接对准抽吸，也可以对厂房内的废氯气进行抽吸。当液氯贮槽厂房发生氯气泄漏时，可将泄漏氯气有效控制在封闭厂房内，并用钛风机将泄漏的氯气抽送至吸收塔内部，与从塔顶喷淋而下的碱液接触[5]。氯气被碱液吸收后，剩余的废气排空。将氯气浓度探测器分别与事故氯气吸收装置的开关阀、钛风机和碱循环泵连锁，当氯气浓度探测器检测到空气中氯气达到一定浓度时，即连锁启动事故氯气吸收装置的碱循环泵和开关阀，并在延时10 s后连锁启动钛风机，负压分配台和吸风口将收集的泄漏氯气送入事故氯气吸收装置；碱循环槽中的碱液通过碱循环泵泵入事故氯气吸收装置与氯气反应。为进一步减少氯气扩散，在厂房外四周设置水幕喷淋装置，防止泄漏氯气向外扩散，喷淋水经下水管进入废水处理池。液氯贮槽厂房氯气密闭处理流程简图见图2。

图2 液氯贮槽厂房氯气密闭处理流程简图Fig.2 Process flow diagram of closed chlorine treatment for liquid chlorine storage tank workshop building

4 运用“简化”策略，落实化工安全仪表安全措施

简化策略的要点是：在设计中充分考虑人的因素，尽量剔除工艺系统中繁琐的、不必要的组成部分，使操作更简单、更不容易犯错误，系统有较好的容错性，即使在操作人员犯错误的情况下，系统也能保障安全。

湄洲湾氯碱原采用液氯钢瓶手动充装设备，易误操作导致超装，造成氯气泄漏或钢瓶爆炸 。目前液氯钢瓶手动充装设备已列入淘汰落后安全技术装备目录(2015年第一批)。湄洲湾氯碱在2014年进行自动化改造，使用电子衡称重计量和超装报警系统，超装信号与自动充装紧急切断阀连锁，并设置手动阀，提高液氯充装自动化水平，减少人为因素造成安全隐患。

液氯充装自动连锁控制流程简图如图3所示。

图3 液氯充装自动连锁控制流程简图Fig.3 Process flow diagram ofautomatic interlock control ofliquid chlorine filling

为规范液氯钢瓶检验、充装的安全管理，实现钢瓶流转环节全过程的有效控制，湄洲湾氯碱开发了基于射频识别技术(RFID)的液氯钢瓶信息化管理系统(ERP)，将所有权属液氯钢瓶均佩戴信息智能标签，用于准确识别钢瓶身份，对钢瓶的建档、入库、检验、充装、发货、客户跟踪、到期预警和报废等业务进行管理，并可与安监部门数据导出的接口服务，实现钢瓶流转全过程的智能化动态管理，提高了液氯钢瓶的安全管理[2]。

对液氯生产装置的操作控制系统进行改造。将原常规仪表盘柜控制改造为集散控制系统(DCS)，将所有的电气仪表监控点引入DCS，实现液氯装置的生产过程实时监制和运行数据跟踪管理。同时，设置独立于DCS的安全仪表系统(SIS系统)，将安全连锁系统、紧急停车系统和有毒气体检测保护系统引入SIS系统，在生产正常时处于休眠或静止状态，一旦生产装置或设施出现可能导致安全事故的情况时，能够瞬间准确动作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态。

5 运用“减少”策略，降低液氯生产、储存过程中的滞留量和储存量

减少策略的要点是：减少工艺过程中危险物料的滞留量和危险物料的储存量。

在激烈的竞争和巨大的安全环保压力下，湄洲湾氯碱为保证企业与厂区周边居民区足够的安全防护距离，通过提高现有耗氯下游装置环氧丙烷、盐酸和次氯酸钠等产品的产量，减少氯气液化产量；同时通过积极的营销措施，严格控制生产、储存过程中液氯的滞留量和储存量，确保液氯生产、储运装置区运用《危险化学品生产、储存装置个人可接受风险标准和社会可接受风险标准(试行)》(国家安监总局公告2014年第13号)定量分析，企业个人风险和社会风险达到可接受程度。

6 结语

湄洲湾氯碱始终认真履行国有企业的社会责任，不断从工艺设计、安全连锁系统、氯气泄漏预防和应急处理等方面完善安全防护层，保障液氯生产的安全可靠性，杜绝职工及周边居民发生氯气中毒事件，改善企业与周边居民的关系，促进社会和谐发展，使企业发展与环境保护相协调。

[1] 程殿彬，陈伯森，施孝奎.离子膜法制碱生产技术[M].北京：化学工业出版社，1998：165：35.

[2] 栗镇宇．工艺安全管理与事故预防[M].北京：中国石化出版社，2012:153-163.

[3] 杨树利.氯气泄漏的预防和应急处理技术[J].氯碱工业，2011，48(1)：35-38.

[4] 章斯淇.中国氯碱新技术的研究与应用[J].氯碱工业，2016，52，(9)：1-13.

[5] 方度，蒋兰荪，吴正德.氯碱工艺学[M].北京：化学工业出版社，1990：358-360.

Establishmentofintrinsicsafetyinliquidchlorineproduction

DAIRonghui

(Meizhouwan Chlor-Alkali Industry Co. Ltd., Quanzhou362801, China)

liquid chlorine; intrinsic safety; vaporization filling process; closed treatment system; safety protection measure

Meizhouwan Chlor-Alkali Industry Co. Ltd. took a series of measures to automatically and technologically transform liquid chlorine production plant according to intrinsic safety strategy. Through these measures, the intrinsic safety level of the production and storage facilities of liquid chlorine has been improved. The measures included: ① liquid chlorine magnetic pump technology was adopted to replace kettle vaporization filling process; ② a closed treatment system for chlorine leakage was added; ③ safety measures for chemical safety instruments were implemented; ④ the holdup volume and storage volume of liquid chlorine in the process of production and storage were reduced.

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戴荣辉(1984—)，男，工程师，2007年毕业于东北石油大学(原大庆石油学院)，现任福建湄洲湾氯碱工业有限公司健康环保安全部副部长。

2017-02-15

TQ028.2

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1008-133X(2017)09-0020-04

[编辑：蔡春艳]