0 引言
液氯为黄绿色油状液体, 相对密度 (水=1) 为1.47, 在室温和常压下为黄绿色气体, 相对密度 (空气=1) 为2.48。有剧烈窒息性气味, 溶于水和碱溶液, 属于剧毒品, 并具有强氧化性和腐蚀性, 空气中氯气含量最高允许浓度为1ppm。
在工程设计中必须严格按照有关条例、法规对液氯的使用、生产、贮存等方面进行设计, 设置相应的安全设施。
1 工程实例
10万吨/年次氯酸钠装置年需液氯8820吨, 年操作时间为310天, 液氯贮存时间按2天考虑, 则该生产装置需存放1吨的液氯钢瓶56个。次氯酸钠生产所使用的氯气都是通过液氯汽化得到, 液氯汽化器是连接液氯贮存与使用的关键设备, 故该生产装置还应设置液氯汽化系统。
2 液氯仓库安全设计
液氯仓库占地面积260m2左右, 钢瓶存放高度为2层, 仓库内分实瓶区和空瓶区。占地面积分别为150m2和80m2。
2.1 设计构思
根据液氯的特性以及《氯气安全规程》、《建筑设计防火规范》、《工业企业设计卫生标准》、《液氯泄漏的处理处置方法》等国家规定的要求进行设计构思。
(1) 考虑到氯气属于剧毒品且储存量较大, 一旦发生泄漏事故, 将发生人员伤亡事故。设计时以尽可能减少氯气泄漏到大气为原则, 故考虑将液氯仓库设计为密闭形式。但做为液氯仓库同时还应满足阴凉通风的要求, 库温不超过30℃。
(2) 液氯仓库应设置液碱池及废气吸收装置等泄漏应急安全措施。一旦发生泄漏事故, 一方面要尽快切断泄漏源, 防止氯气扩散至周边人员密集场所;另一方面尽可能用管道将泄漏气体送至废气吸收装置进行吸收、中和处理。
(3) 液氯仓库应配置相应的消防器材及劳动安全卫生设施。当液氯仓库发生泄漏或火灾时, 抢险人员应佩戴呼吸防护用具、穿化学防护服, 在上风处灭火。灭火剂可选用水或泡沫, 不应使用干粉、二氧化碳或卤代烷哈龙灭火剂扑救。液氯仓库周围还应设置淋浴洗眼装置。
2.2 安全设施设计分析
根据液氯仓库的设计构思, 各专业配置相应的安全设施。
(1) 土建专业
①仓库为一层混凝土框架柱结构, 轻钢屋面。
②仓库设2扇电动卷帘门用于运输液氯钢瓶, 设2扇防火门作为安全出口。
③仓库内设一座碱液池, 可容纳一个液氯钢瓶。
(4) 仓库设一条0.3m深的地沟用于收集泄漏的氯气。
(5) 窗户应为固定窗, 防止泄漏的氯气通过窗户扩散。
(2) 暖通专业
①仓库设置高位安装的轴流风机, 用于正常状态下的通风。
②仓库外设置一套漏氯吸收装置, 通过风管连接仓库的地沟。
(3) 自控专业
①设置有毒气体检测探头。
②电动卷帘门、轴流风机、漏氯吸收装置均与有毒气体检测探头联锁。当检测到氯气泄漏时, 电动卷帘门关闭, 轴流风机停止运行, 漏氯吸收装置开启。
(4) 给排水专业
(1) 仓库屋面设置夏季喷淋装置, 防止库温过高。
(2) 仓库设置应急冲洗装置和洗眼装置。
③设置消火栓、泡沫灭火器、氯气捕消器和防护用品。
2.3 设计特点
(1) 液氯仓库采用密闭式设计, 当氯气一旦发生泄漏, 可通过风管将泄漏的氯送至漏氯吸收装置处理, 避免氯气直接排放大气, 造成环境污染和对周边人群的伤害。
(2) 由于氯气比空气重, 会在地势低洼处聚集, 仓库采用地沟的形式布置风管, 上设塑料篦子板作为盖板, 可以有效的收集漏氯, 且避免影响地面操作。
(3) 将漏氯吸收装置设置在仓库外, 且设有自动报警系统。当检测到氯气泄漏时, 发出警报, 操作人员撤离出库房外, 并在安全距离范围内监视漏氯吸收装置是否正常运行。
(4) 仓库轴流风机设置在高位, 既可以有效的对仓库进行通风, 也可以防止泄漏的氯气从风机洞口扩散。
3 液氯汽化系统安全设计
液氯汽化系统设置在汽化间, 根据产量要求, 汽化间布置6只液氯钢瓶, 汽化间的土建、暖通、给排水设计参照上述液氯仓库设置。
3.1 工艺流程
液氯钢瓶置于磅秤上, 液相氯靠自身平衡压力自动进入汽化器盘管的底部, 汽化器盘管外通入循环水, 调节水量以保持恒定的氯气压力, 气相氯通过氯气缓冲罐后供后续工段使用, 如图1所示。
3.2 工艺与自控安全设计分析
由于氯气的剧毒性, 液氯汽化系统充分考虑了泄漏后的应急安全措施。
(1) 液氯钢瓶置于磅秤上, 并将磅秤与钢瓶口的紧急切断阀联锁。当钢瓶重量小于455kg时, 自动关闭紧急切断阀。这样设计, 不但可以随时监测和记录氯气的使用情况, 还可以保证钢瓶内的氯气不被用完, 留有余压。
(2) 液氯汽化器上设有温度、压力报警指示, 并且氯气压力与循环水进管阀门、钢瓶出口的紧急切断阀联锁。避免由于汽化过快造成压力过大的情况。并且可以准确控制循环水温在40℃以下。
(3) 液氯通过汽化器后进入氯气缓冲罐, 在缓冲罐上方安装安全阀, 并且保持液氯钢瓶至氯气缓冲罐之间管道上的阀门一直处于开启状态。一旦发生氯气压力过大且压力联锁系统无法响应的情况下, 安全阀可以及时泄压, 避免事故发生。一旦发生泄压, 安全阀排放的氯气不应排入大气, 应引管至碱液池。
(4) 液氯汽化器应设置排污口, 并定期分析污物 (NCL3) 含量。污物引至碱液池反应, 并在排污口处设置止回阀, 防止碱液倒流到汽化器, 引发事故。
(5) 汽化器循环水选用的反应釜的冷却水回水及冷却塔循环水。由于次氯酸钠的合成是放热反应, 其冷却水回水的温度一般在35℃~50℃之间。通过阀门控制, 保持温水水温在40℃左右。即充分利用了热能, 也能保证循环水温度不会过高。
4 结语
综上所述, 氯气系统的设计以安全为主。尽管在设计上采取了较完善的安全措施, 但是我们在思想上还应高度重视, 并建立相应的安全管理制度。
摘要：根据工程实例, 从安全的角度对液氯储存的安全设施设计进行探讨, 从工艺流程及自动控制技术方面分析液氯汽化单元, 推荐人性化设计。
关键词：液氯储存,汽化器,安全设计
参考文献
[1] 中华人民共和国国家标准.氯气安全规程 (GB11984-2008) [P].
[2] 中华人民共和国化工行业标准.液氯泄漏的处理处置方法 (HG/T 4684-2014[P].
[3] 中国氯碱工业协会.关于氯气安全设施和应急技术的指导意见[P].