氯气泄漏洗消技术研究

刘　彬

(公安消防部队高等专科学校，云南　昆明　650208)



氯气泄漏洗消技术研究

刘彬

(公安消防部队高等专科学校，云南昆明650208)

采用碱液进行中和洗消，是目前基层消防部队处置氯气泄漏事故最常用的洗消方法。本文通过对常见氯气洗消剂的用量、性价、性能等方面进行综合比较，提出了如何选择洗消剂的合理化意见和建议，同时对氯气洗消技术的应用进行了简要归纳，重点提出了利用排吸器比例配制碱液进行喷雾洗消的新方法，并对此方法的实战应用特点及优势进行了分析。本文的研究结果，对广大基层消防指挥员提高“科学施救”的能力，正确、有效处置氯气泄漏事故将起到一定的帮助作用。

消防；氯气泄漏；洗消剂；洗消技术

氯气是一种重要的化工原料，广泛应用于金属精炼、医药、农药、造纸、塑料、橡胶、废水治理等行业。我国现有氯碱生产企业200多家，年产氯气900多万吨[1]。氯气的临界温度较高，为144 ℃，临界压力为7.71 MPa，所以常以加压液化的形态贮存在钢瓶或储罐中，因而俗称“液氯”。在生产中，液氯常以0.3～0.4 MPa的压力、-10～-15 ℃的温度贮存在10～100 m3的大型储罐中。而在运输、储存和使用中，液氯常以0.6～0.8 MPa 的压力常温贮存在钢瓶或槽罐中，钢瓶净重常为50 kg、100 kg、500 kg、1000 kg，槽罐净重常为25 t左右[2]。

氯气具有较强的氧化性和腐蚀性，极易发生泄漏，是我国危险化学品事故发生率最多的化学品之一；又因其具有强烈的刺激性和毒害性，空气中最高允许浓度仅1 mg/m3，半数致死量LC50仅为850 mg/m3或293 ppm，属于急性有毒气体，一旦发生泄漏，常常引起大量人员中毒或死亡，给人民群众的生命健康和环境安全造成非常严重的影响。例如：2005年3月29日18时50分，京沪高速江苏淮安段上行线103 km+300 m处发生一起重大交通事故，导致一辆载有约35 t液氯的槽罐车发生大量氯气泄漏，事故波及淮安市淮阴、涟水2个县区的3个乡镇、11个行政村，造成29人中毒死亡，456人中毒住院治疗，1867人门诊留治，1万多名村民被迫疏散转移，近9000头(只)家畜、家禽死亡，2万余亩农作物绝收或受损，累计经济损失约2000余万元[3]。

采用碱液进行中和洗消，是目前消防部队处置氯气泄漏事故最常用的洗消方法，能有效降低现场毒性，把事故危害尽快降到最低[4]。本文在他人研究的基础上，对氯气洗消剂的选择及其洗消技术的应用进行了进一步的研究。

1　氯气洗消剂的选择

常见的氯气洗消剂有氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙、氨水(25%)等[3]，也有研究采用细水雾技术，把苹果酸钠、谷氨酸钠、甘氨酸钠、FeCl2等作为洗消添加剂，取得了较好的洗消效果[5-6]。根据消防部队处置氯气泄漏事故的实际，考虑洗消剂来源的可靠性，对最常用的氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙、氨水(25%)等5种洗消剂进行了对比分析。

1.1液氯的成分

根据《工业用液氯》GB5138-2006，不同等级的液氯的指标要求见表1[8]。

表1　工业用液氯的指标

注：水分、三氯化氮指标强制。

可以看出，液氯的成分相对比较简单，氯气组分占到了99.6%以上，在常规分析中其余组分可以忽略不计。

1.2常见氯气洗消剂的用量比较

根据氯气与常见洗消剂的反应机理，以完全反应进行考虑，可以得出常见氯气洗消剂的理论用量，见表2。

表2　常见氯气洗消剂的理论用量比较

通过比较可以看出，洗消相同数量的氯气，采用不同氯气洗消剂所需的理论用量是不相同的，最少的是Ca(OH)2，与氯气泄漏量相等，最多的是NaHCO3，为氯气泄漏量的2.4倍。

1.3常见氯气洗消剂的性价比较

表3　常见氯气洗消剂的性价比较

根据常见氯气洗消剂的理论用量，参考中国化工产品网2015年4月17日发布的各类洗消剂的市场销售行情，可以得出常见氯气洗消剂的性价比较，见表3。

通过比较可以看出，洗消相同数量的氯气，采用不同氯气洗消剂所需付出的成本是不相同的，最低的是Ca(OH)2，仅为0.7 元/元，最高的是NaHCO3，为3.8 元/元。

1.4常见氯气洗消剂的性能比较

氯气发生泄漏后，常需将洗消剂溶于水中，得到相应的碱液，再进行中和洗消。碱液浓度越大，洗消效果越好，且所需用水量也越少；碱液碱性越强，对器材装备及人员的腐蚀危害越大。根据常见氯气洗消剂水溶液在常温下的饱和浓度及其碱性强弱，可以得出常见氯气洗消剂的性能比较，见表4。

表4　常见氯气洗消剂的性能比较

通过比较可以看出，不同氯气洗消剂的洗消性能是不相同的。洗消效果最好的是NaOH，因为溶解度最高，能得到较高浓度的碱液，但其腐蚀危害性也最强；洗消效果最低的是Ca(OH)2，因为溶解度太低，得到的碱液浓度太低，难以快速消除氯气危害。

1.5常见氯气洗消剂的选择

根据常见氯气洗消剂的用量、性价、性能三个方面的比较可以看出：

(1)对于已经泄漏到空气中的大量氯气，可选择NaOH作为洗消剂，因为其洗消的效果最好，能快速消除氯气危害，但必须防止对器材装备和人员的腐蚀危害。

(2)对于发生泄漏的氯气钢瓶或储罐，在无法有效堵漏的情况下，可选择Ca(OH)2作为洗消剂，对持续泄漏的氯气进行洗消，因为其洗消的用量最少，成本最低。

(3)若考虑到洗消剂对器材装备和人员的腐蚀危害问题，Na2CO3是一个很好的选择，洗消的效果不错，用量也不多，成本也不高，且对器材装备和人员也基本没有危害。

(4)一般情况下不选择氨水(25%)作为洗消剂，主要是对人员有较大的危害，但在化工企业，若有较大储量的氨水，在做好人员严密防护的情况下，也可以使用。

(5)一般情况下也不选择NaHCO3作为洗消剂，因为其洗消的用量最大，成本最高，效果也不好，但对于人员吸入氯气的急救，可给予2%～4%的NaHCO3溶液雾化吸入[9]。

2　氯气洗消技术的运用

氯气发生泄漏，常用的洗消技术有两种：浸没洗消法和喷雾洗消法。

2.1浸没洗消法

浸没洗消法常适用于液氯储罐或钢瓶发生泄漏且无法有效堵漏情况下的洗消。对于可移动的液氯钢瓶或储罐，可将其泄漏部位直接浸没在碱液池底部，利用碱液与持续泄漏的氯气不断中和洗消；对于不可移动的液氯钢瓶或储罐，也可利用导管将氯气导入碱液池底部进行中和洗消。碱液池可利用事故池、水池、水塘、沟渠等，也可利用低洼地势临时构筑。

采用浸没洗消法需要洗消的氯气往往数量较多，因此，需要准备大量的洗消剂，为确保洗消效果，所需洗消剂的用量应为理论用量的1.2倍[2]。若使用Ca(OH)2或Na2CO3作为洗消剂，碱液应保持过饱和状态。在浸没洗消的过程中，要防止因罐体上浮导致泄漏口上移甚至露出碱液。洗消结束后，必须对洗消碱液进行无害化处理，防止二次污染。

2.2喷雾洗消法

喷雾洗消法常适用于对已经泄漏到空气中的氯气或对受氯气污染的器材装备、人员和环境进行洗消，对于无法堵漏的液氯钢瓶或储罐，当浸没洗消法无法实施时，也可采取喷雾洗消法对持续泄漏的氯气进行洗消。喷雾洗消法常采用消防车加压，利用喷雾水枪、水幕水枪或水幕水带产生喷雾射流进行洗消。喷雾洗消法不应使用Ca(OH)2作为洗消剂，因为其碱液浓度太低，洗消效果差。

2.2.1利用消防车水罐配制碱液进行喷雾洗消

利用消防车水罐配制碱液进行喷雾洗消是最为常见的一种方法，但这种方法也有很多局限性。

(1)使用NaOH作为洗消剂时，配制浓度不宜超过20%，防止对水罐、水带、水枪造成腐蚀损坏[3]。

(2)配制的碱液数量有限，不适宜长时间持续洗消作业。按常规消防车6 t水罐计算，可支持2只喷雾水枪(6 L/s)工作大约8 min，若配制的为20%的NaOH碱液，按利用率100%考虑，可洗消氯气约1.1 t，对于液氯钢瓶，尚可满足需要，对于液氯储罐，就难以保证长时间持续洗消作业的进行。

2.2.2利用排吸器比例配制碱液进行喷雾洗消

排吸器是一种射流泵，常用于低洼地势的吸水排水，其排吸效率为0.3～0.35[7]，因此，可将排吸器作为比例混合器，用于洗消剂碱液的配制。具体使用方法为：利用水池或消防水囊配制过饱和的洗消剂碱液，消防车占据水源铺设水带干线依次连接排吸器、分水器、喷雾水枪出水，排吸器置于水池或消防水囊中，水流经过排吸器时，按比例吸入饱和碱液，得到一定浓度的碱液，经喷雾水枪喷出。采用此方法，只需水源充足，并保证洗消剂的补充，就可以满足长时间持续洗消作业的需要，而且还有许多优点。

(1)不需要利用消防车水罐配制碱液，防止了消防车被腐蚀损坏。

(2)使用NaOH作为洗消剂时，可得到15%～18%的碱液，防止了水带、水枪被腐蚀损坏。

(3)使用Na2CO3作为洗消剂时，可得到5%～6%的碱液，可用于器材装备甚至人员的洗消。

3　结　论

洗消是氯气泄漏事故处置的关键，如何正确选择洗消剂，采取有效的洗消技术，高效率、低危害、低成本完成洗消任务，是一名优秀消防指挥员应当具备的能力。本文在此方面的些许研究，希望能对广大消防指挥员“科学施救”、正确处置氯气泄漏事故有所帮助。

[1]魏文珑，崔龙辉，李兴,等．氯气捕消剂的研究进展[J]．消防科学与技术，2011,30(5):371-373．

[2]唐朝纲．氯气危险特性辨识及其洗消技术探析[J]．广州化工，2014,42(18):251-254．

[3]范茂魁．氯气洗消剂选择研究[J]．广州化工，2013，41(16):49-51．

[4]肖逢仁．氯气泄漏事故的处置对策[J]．科技与生活，2012(2):164-165．

[5]倪小敏，肖修昆，蔡昕等．一种三元复合型细水雾洗消氯气的性能及机理研究[J]．环境保护科学，2009,35(4):40-42．

[6]韩晓宁,伍昱,胡源．氯气洗消剂小尺寸实验研究[J]．消防科学与技术，2011,30(1):65-68．

[7]王丽晶．低水位消防供水技术的研究[J]．消防科学与技术，2007,26(6):658-660．

[8]GB5138-2006 工业用液氯[S]．

[9]GB11984-2008 氯气安全规程[S]．

Research of Chlorine Leak Decontamination Technology

LIUBin

(Public Security Fire Troops College，Yunnan Kunming 650208，China)

Alkali neutralization of decontamination is currently most commonly used for the for primary fire disposal of chlorine leakage accident decontamination methods. A comprehensive comparison of the common chlorine disinfectant amount, price, performance and other aspects was discussed, and how to select the reasonable opinions and suggestions of the decontamination agent was put forward. At the same time, the application of chlorine wash elimination technology was summarized, the new method of preparation of the lye spraying decontamination by rows of haustorium proportion the application was put forward, characteristics and advantages of this method were analyzed. The results of this study, to improve the ability of Scientific Rescue for the grassroots fire commanders, correct, effective disposal of chlorine leakage accident, will play a certain role of the help.

fire control；chlorine leakage；detergent；Decontamination technology

刘彬(1975-)，公安消防部队高等专科学校训练部消防指挥教研室主任、副教授，主要从事消防燃烧学、危险化学品安全管理及其事故应急救援、火场供水、灭火战术等课程的教学与研究。

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1001-9677(2016)05-0229-03