贵州省劳动保护科学技术研究院 贵州遵义 563000
摘要：通过对氯气生产、储存（充装）过程中存在的主要危险因素进行分析，提出了针对中毒、爆炸等重点危险因素进行防范的安全对策措施，对于保证企业的安全生产有现实的参考价值。
关键词：中毒、爆炸、危险因素、三氯化氮、安全措施
一、 氯气生产原理及工艺流程
在工业生产中制取氯气有两种主要方法。一是在电解熔融食盐制得金属钠时,制得氯气；二是在电解食盐水制得氢氧化钠时,得到氯气。目前多采用第二种方法生产氯气。
简要工艺过程如图1所示。
二、 生产、储存过程主要危险因素分析
液氯生产、储存过程中存在的危险因素为中毒、火灾和爆炸、灼伤、 噪声、机械伤害、高处坠落等。但应重点防范的主要危险因素是中毒、火灾和爆炸。
(一)氯气（液氯）中毒
由于电解、氯气处理、液氯工段都存在着大量的氯气，如果发生氯气泄漏，其后果将十分严重。
在整个生产装置中最可能发生氯气泄漏的地方是电解及湿氯气水封处。在电解工段如果设备、管道等密闭性不好，就非常可能发生氯气的泄漏；在湿氯气水封处，如果储气柜容量不足，压力波动大，氯气可能冲破水封造成泄漏。此外，氯气管道、阀门、法兰等也可能因腐蚀或安装等方面的原因，造成氯气泄漏；上面提到的离子膜电解及高纯盐酸合成炉等发生火灾爆炸后也会造成氯气的泄漏。
在液氯工段如果发生爆炸泄漏，则可造成氯气外逸导致现场人员中毒事故的发生。导致这一事故发生的原因主要有：氯气含水分过高导致设备及管道腐蚀；三氯化氮的富集；液氯蒸发器内温度、压力过高等生产系统失控；尾气处理系统发生事故；设备结构材质选择不当；机械设备密封不严；监控系统失控；操作失误；维修不及时等等。
中毒是整个生产装置中最大的危险有害因素。
(二)火灾和爆炸
(1)电解槽的爆炸危险
在电解装置中，饱和食盐水通过直流电电解，产生氢气和氯气。电解产物氢气是易燃气体，粘度小、渗透性和扩散性强，极易泄漏，爆炸极限为4％～75％。氢气系统不严密而逸出氢气，与空气形成爆炸性混合物，遇火源便会发生爆炸。如果出现异常情况，空气或氧气与氢气相混合达到爆炸极限，电解槽可能发生火灾爆炸。同时又由于装置中存在剧毒的氯气一旦发生火灾爆炸则可能会连带发生有毒气体的泄漏，后果将更加严重。
(2)管道输送系统爆炸危险
氯气总管含氢量大于0.5％，氯气液化后尾气含氢量大于4％，都有发生爆炸事故的可能。氢气管道出现负压，空气漏入，形成爆炸性混合气体。此外在液氯工段，由于三氯化氮的富集，也存在发生爆炸的危险。
(3)氯气液化和灌装的爆炸危险
氯气在液化时，由于氢气在氯气液化时的压力和温度下仍为气态，随着氯气液化量的增加，氢气在剩余中的含量随氯气液化量就相对增加，极易构成爆炸性混合物。
液氯钢瓶充装液氯时，如果超量灌装，遇到高温等情况，液氯膨胀超压爆炸，例如超量灌装5％，温度为70℃，钢瓶就会爆炸；超量灌装10％，温度达50℃，即会爆炸；超量20％，16℃时即有爆炸的危险；钢瓶中的杂质如石蜡、黄磷等在灌装时，当与液氯混合，会发生激烈的化学反应而引起爆炸。
(4)氯气储存的爆炸危险
氯气储存设备在氯气干燥的条件下不会发生腐蚀，但是在含水量超过50ppm后，氯气就能够与水作用生成酸，对钢瓶或容器进行腐蚀，使储存设备穿孔，导致泄漏爆炸事故；同时产生氢气，使氯气的浓度进入爆炸极限范围；酸性条件下，三氯化氮极为活泼，易发生爆炸。
正常工作情况下，氯气生产过程中设备、管线和附件不会发生超压爆炸，但是有些部位管路堵塞或附件失灵，导致局部高温高压，就很容易发生超压爆炸。液氯储罐、计量槽、汽化器中液氯充装量超过总容积的80％；温度超过40℃，或者出现明火、蒸汽或超过45℃的热水直接对其加热，均可能发生超压爆炸。
三、安全对策措施
通过前面分析可知，液氯生产储存过程中存在的主要危险有害因素有：火灾爆炸危险、中毒危险等。在此主要针对以上两项突出的危险因素提出相应的对策措施。
(一)防毒对策措施
重点应集中在现场氯跑、冒、滴、漏以及事故(含未遂事故)氯处理系统。
①培训职工学会氯中毒的自我保护及互救知识。
②不符合设计规范要求和有质量缺陷的设备(含管件阀门)严禁用于生产。
③应在电解、氯气干燥、液化、充装岗位合理布点安装氯气监测报警仪，现场要通风良好，备有氯吸收池(10％液碱池)、眼和皮肤水喷淋设施、送风式或自给式呼吸器以及急救箱，配置规定数量的过滤式防毒面具或空气呼吸器。
④大型氯碱企业最好增设事故氯处理系统，将氯总管、液氯贮罐及其安全阀通过缓冲罐与可以吸收氯的液碱喷淋塔相连，紧急状况下可自动启动，平时可以起到平衡氯总管压力等安全生产控制作用。该系统可以实现远程计算机管理和控制。
(二)防火防爆对策措施
生产装置多为甲类火灾危险性生产装置。由于装置同时存在氯气及氯化氢气体，一旦由于火灾爆炸引起氯气及氯化氢气体的泄漏，将使灾害的后果更加严重。所以防火防爆措施尤为重要。
(1)设置安全设施和安全装置
在设计和建设时，应该严格按照有关规范标准设置安全消防防护措施。对处理易燃、易爆危险性物料的设备应有压力释放设施，包括安全阀、释放阀、压力控制阀等，一旦超压，可把危险物料泄放到安全的地方；对盛装氯气、氢气、氨气及氯化氢的设备和输送管道系统设计在线自动监测仪表；对可能逸出氯气、氢气、氮氧化物、氨气及氯化氢等作业场所设计气体监测、报警和连锁系统；设计集中正压通风控制室，必须保证通风空气不受污染，空气吸气口设计以活性炭或其他吸附剂为过滤介质的过滤器等等防护措施。
①设置报警连锁装置。通过报警连锁装置的设置,将系统各处氯气压力、氢气压力、槽电压、人槽盐水总管压力、氯气透平压缩机的氯气流量、突然停止交流或直流供电以及重要机械的停机信息输入自动报警连锁系统,一旦上述指标(或状态)失控,连锁动作,使装置各部机器、设备、各控制阀门都处于安全状态。
② 电解系统的氯气总管应设置压力密封槽(正压安全水封),以便在非常状态下,氯气直接排入事故氯气处理装置。
③在采用氯气透平压缩机现场,电解系统氯气总管应设置氯气压密封槽(负压安全水封),在非正常状态下,可自动吸入空气,防止产生大的负压。
(2)防止泄漏引起爆炸
设备和管道应保持严密。由于氯气有腐蚀性，管道、设备要经常维修，发现故障及时修理或调换。出现泄漏情况时，要有堵漏和切断气源的措施。
定期分析车间的空气中氢浓度，其值应低于0.5％，室内应通风良好。任何情况下不得向室内排放氢气。氢气放空应伸出屋顶，并在氢气管上安装阻火器。
(3)防止电解槽爆炸
盐水中铁、钙、镁和硫酸根离子等有害杂质要进行脱除。生产中应尽可能采用盐水纯度自动分析装置，观察盐水成分变化。
阴极网上的隔膜应定期检修。隔膜应无脱落和附着不均匀的现象，电解槽中盐水液位应高出隔膜顶端。液位的观察和控制可用转子流量计或液位计。
电解槽和解汞室的温度需加以控制。电解槽的温度宜控制在85～95℃，减少氯气在阳极液的溶解度，减少副反应。解汞室的水温应保持接近95℃，解汞后汞的含量钠量宜低于0.01％，一般每班应对含钠量作一次分析。
如果发现单槽中氯内含氢量升高到1％以上，可采取加高盐水液面或拆开氢气断电器，使氢气从断电器处排空等措施。
为防止氯、氢气在电解槽中混合，应安装氯、氢总管的压力自动调节装置，当压力升高时，可自动关闭氢气回流阀门，加氯气和氢气的抽力；安装氯、氢压缩机的电动机与整流室的连锁装置，以便在电解槽直流电突然断电时，能自动切断压缩机的电动机，并在电动机停转时能自动切断电解槽的直流电源，同时向电解厂房、压缩机房、电解生产的中央控制台以及整流室发出信号；安装与氯、氢总管相连的水封系统，将氯气由水封排入事故处理装置，而将氢气放空；在氢气冷却和压送工段安装水封，以便当氢气压缩机的电动机停止运转而电解槽仍继续工作时将氢气放空；氢气放空管道应装有阻火器，并通入蒸汽或氮气。
管道输送系统的防爆要求：电解初期，氢气系统的氢气应排空，当氢气系统的氢气浓度达98％以上时，才能输入后续系统。氢气输送管道要防止出现负压，进入空气，形成爆炸性混合物。定期分析氯气中含氢量和氢气中含氧量。要求氯气总管中氢含量在0.5％以下，若含量过高，应及时采取措施，如用惰性气体冲淡、停车检修等。
(4)氯气液化和灌装的防爆要求
①氯气液化应按氯气中含氢量来决定，防止残存的氯气中的氢含量增加而发生危险。液氯废气在正常情况下应控制在3.5％以下，若含氢量过高，应用氮气或其他惰性气体冲淡，或用干燥的压缩空气稀释，降低到安全允许范围 。
②液氯钢瓶在充装环节要严格按照《气瓶安全监察规程》规定充装；严格掌握液氯钢瓶的充装系数≤1.25kg/L, 灌装液氯前，应对气瓶认真检查，瓶内不得混有有机物，不得有铁锈等金属粉末。瓶内必须留有0.05MPa的余压，以避免有水或液态化学物品吸入瓶内造成腐蚀或反应爆炸。液氯钢瓶充装时，瓶内要留出一定的气相空间，不得超量充装。为了防止充装过量，充装后应认真填写充装记录。充装后严格执行复验制度，发现超量充装要立即处理。
(5)氯气储存的防爆要求
储存液氯钢瓶的仓库应符合《建筑设计防火规范》GBJ16—2006中有关规定,库房结构能使逸出气体不滞留在室内,通风效果良好,室温不超过40℃,严禁露天堆放；
液氯钢瓶入库前要检查是否漏气，安全附件是否齐全，确认无泄漏和附件完整后才可入库。
液氯钢瓶不得接触高温、明火，防止阳光直射。液氯应与可燃物、有机物或其他易氧化物质隔离，与乙炔、氨、氢气、烃类、乙醚、松节油、金属粉末等隔离。搬运时要带好钢瓶的安全帽及防震橡胶圈，避免滚动和撞击，防止容器受损。严禁用火、热水或蒸汽加热汽化使用。
储存容器中液氯的含水量应该控制在500ppm内，防止生成酸，造成危害。
参考文献
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[6]中国安全科学学报. 2003,7
[7]《化工安全与环境》
论文作者:赵朝阳
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/10
标签：氯气论文; 氢气论文; 液氯论文; 电解槽论文; 钢瓶论文; 危险论文; 装置论文; 《基层建设》2017年第11期论文;