三氯化磷生產事故預防對策分析

【摘 要】三氯化磷生產過程中危險性極大，人員灼傷和爆炸事故在不少企業中頻發 水壓加磷法技術的應用，從根本上阻止了操作人員在與黃磷接觸過程中被磷灼傷的途徑，它為企業創造了安全，節約了能源，也改善了操作環境 為確保三氯化磷生產系統安全，配套安裝一套防爆設施是非常有必要的，防爆裝置中的防爆片選材是這一安全技術的核心。

【關鍵詞】三氯化磷 水壓加磷 防爆系統 改善環境

0 前言

2009年5月12～16日，“中國監控化學品協會三氯化磷等磷產品協作組年會”在廈門召開，全國各省市禁化武辦或企業共67個單位派員參加會議。三農公司作為福建省的東道主企業派員參加了這次年會。與會人員對三氯化磷的生產安全問題進行了討論。筆者認為，做好三氯化磷產品的生產安全工作，不僅是企業的需要，也是企業的一種社會責任。現對我公司如何控制三氯化磷生產過程中最容易發生的爆炸和人員灼傷事故進行探析，以饋讀者。

1 三氧化碳及其生產原料的危險性質簡介

三氯化磷(Phosphorus Trichloride)是一種用途廣泛的化工原料，為無機劇毒品，是一種無色易流動的發煙流體，具有強烈的腐蝕性和刺激性，遇水分解激烈，伴隨產生大量的熱和白霧，置于潮濕的空氣中，能分解成亞磷酸和氯化氫。三氯化磷生產過程中存在著灼燙、爆炸、火災、中毒等危險，一旦發生事故就會造成較為嚴重的人員傷亡和財產損失。三氯化磷屬三類監控化學品，在第一次世界大戰時，曾被作為化學武器投入戰場使用。2003年9月，三農公司就曾接受聯合國禁化武組織(0PCW)的核查。

黃磷(Phosphorus yellow;Phos—phorus white)也稱白磷，為無機劇毒品，是一種淡黃色蠟狀固體，有極強的毒性、有蒜臭味，其熔點僅為44.1℃，在空氣中，34%℃時即自行燃燒，產生白色的有毒煙霧，受到撞擊、摩擦或遇到氧化劑接觸會立即燃燒甚至爆炸。

氯氣(Chlovlne)是一種黃綠色刺激性氣昧的氣體，為無機劇毒品，具有強烈的腐蝕性和窒息性，能溶于水，易液化，對眼、呼吸系統黏膜有刺激作用，可引起迷走神經興奮、反射性心跳驟停，常壓下比空氣重，是一種強助燃劑。在日光下與易燃氣體混合時會發生燃燒或爆炸。

從上述材料性質中可以看出，三氯化磷整個生產過程，對安全的要求是非常嚴格的。

2 三氧化磷生產工藝簡介

三氯化磷的生產是將黃磷加熱至60～80℃溶解，用加磷泵或水壓加磷系統壓人盛有三氯化磷的氯化釜中與氯氣反應，經填料塔蒸餾精制，再用冷排冷卻，冷卻后的三氯化磷流入計量罐，經分析合格后，放人成品罐，不合格品則返回到氯化釜中循環蒸餾精制至合格，其工藝流程見圖1。

3 三氧化磷生產過程中的危險性分析

3.1 燒傷的危險性分析

燒傷事故的發生，基本上集中在與加磷泵有關的作業過程，如:

1)檢修加磷泵是三氯化磷生產過程中最容易發生人員燒傷的環節。當加磷泵從黃磷計量罐中吊出時，粘在泵體周圍的黃磷不斷滴落、燃燒，火星飛濺，濃煙滾滾，極易造成檢修人員燒傷。

2)生產時，如加磷泵的單向閥堵塞，也極易造成黃磷從動、靜密封點噴出，造成人員燒傷。

3)如果選用往復式加磷泵生產時，泵軸需不停地間歇暴露在空氣中，泵軸上粘帶的黃磷在不停地燃燒，也容易造成操作人員燒傷。

4)與加磷泵連接的黃磷管道阻塞時，用蒸汽沖洗阻塞的管道，熔融的黃磷從管中;中出，站在管口旁的人員可能被灼傷。

另外，熔磷作業時操作不當，黃磷濺到人體，也會嚴重灼傷作業人員;清釜作業時，反應釜內的底磷未全部反應，作業人員觸及磷渣中的黃磷可能導致人員灼傷。

3.2 爆炸危險性分析

3.2.1 與加磷泵有關作業引發的爆炸事故

利用加磷泵加磷時，常因加磷速度控制不好，導致加磷過少或過多，引起反應釜內配比失調，進而引發爆炸事故;操作人員忘了關加磷泵，磷被加空后，將水封用的水打人氯化釜中，引發爆炸事故;加磷泵易腐蝕，其套管腐蝕后易將水帶人氯化釜，引起爆炸。

3.2.2 通氯量過多引發的爆炸事故

三氯化磷反應過程中，黃磷與氯氣的反應非常劇烈，若不及時核對三氯化磷的出料量、黃磷的加入量，就可能因通氯過量產生五氯化磷。產生五氯化磷后，當出現氯化釜內物料不沸騰無回流的情況時，向釜內加入黃磷或繼續通氯，釜底黃磷會翻涌到上部，使五氯化磷與黃磷發生還原反應，瞬間放出大量的熱，使釜內的三氯化磷迅速汽化，壓力驟然上升，導致氯化釜發生爆炸。

3.2.3 水進入氯化釜引發的爆炸事故

當三氯化磷生產系統中的冷卻水進入反應系統時，或在清釜時，滴水速度過快，導致大量的水與三氯化磷接觸，引起三氯化磷劇烈水解，產生大量的熱和氯化氫氣體而引起爆炸。

3.2.4 氫氣富集引發的爆炸事故

氯化釜清釜出渣時，鹽酸與鐵反應產生氫氣聚集在氯化釜、填料塔的頂部。三氯化磷貯槽內的三氯化磷與空氣中的水蒸氣進行水解反應產生氯化氫，部分被水蒸氣吸收成鹽酸，與鐵(罐壁)反應產生氫氣，氫氣沒有及時排出，不斷富集，一旦對上述設備動火時會引起爆炸。

另外，三氯化磷在生產過程中也存在火災、中毒的危險，但只要嚴格控制操作規程，加強巡回檢查，對出現的異常情況都是可以預防、控制和處理的，在此不作詳細分析。

4 事故的預防措施

4.1 開發水壓加磷技術，切斷燒傷途徑，提供安全工藝條件

生產三氯化磷的企業，員工被黃磷燒傷的事故時有耳聞，毋庸諱言，前些年我公司員工也有被黃磷燒傷過，有人甚至下了斷言“在三氯化磷工段當工段長的人沒有不被黃磷燒傷的”，但通過上文分析，我們知道與加磷泵有關的作業是最易造成作業人員燒傷的環節，消除加磷泵這一物的不安全狀態，成為三氯化磷生產安全技術攻關的重點。另外，用加磷泵進磷還存在以下缺點:

1)磷計量槽不密封，補磷時有少量的黃磷浮到水面，不停燃燒，污染環境:

2)加磷泵容易壞，維修工作量大。

鑒于磷泵加磷存在著上述安全、環保等隱患，因此，我公司現已改磷泵加磷為水壓加磷。水壓加磷法就是利用水高位槽內定量水的壓力將磷計量槽內的磷壓入氯化釜，當往磷計量罐定量補磷時，再利用磷的壓力將水壓至溶磷槽。利用定量的水把定量的磷壓到氯化釜中，如此循環往復，確保加磷不會過量，水也不會被加到反應釜中。用水壓加磷，增加了一個水計量罐，但也淘汰了加磷泵，不用加磷泵，就沒有維修加磷泵的必要，加磷泵經常壞、經常修，經常造成人員燒傷的事故就被徹底杜絕了。由于水壓加磷不用電，也為企業節約了能源。

用加磷泵加磷時，加磷泵被安裝在敞開式的磷計量槽上，磷計量槽內的黃磷用水覆蓋密封，加磷作業時，計量槽內的磷被磷泵不停地攪動，黃磷就不停地浮到水面上燃燒，污染環境。而用水壓加磷，整個系統是密閉的，磷完全被密封在水中，徹底與空氣隔絕也就不會發生燃燒，生產操作環境明顯改善。

4.2 增加防爆系統，確保整個系統安全

水壓加磷系統的投入運行，杜絕了與加磷泵有關作業引發的爆炸事故。在整個三氯化磷生產過程中，由加磷泵操作不當引發爆炸事故的頻率是最高的，利用水壓加磷，淘汰了加磷泵，就杜絕了這類事故的發生。但為了確保整個三氯化磷生產體系萬無一失，增加一套防爆系統是非常有必要的。

防爆系統包括防爆片、泄爆罐、事故池以及緊急吸收裝置等。泄爆罐的體積應當足夠大(一般在100m。以上)，泄爆罐必須同緊急吸收裝置相連接:安裝在氯化釜頂部的防爆片應當進行泄爆實驗，防爆片的爆破壓力需控制在0.08～0.10MPa。用石棉板或薄的合金片作為防爆片是不可取的，我公司曾選用薄鉛板作為防爆片，效果也不理想。經過車間技術人員的多次模擬實驗，2007年后更換為一種復合材料，這種材料既耐腐蝕又抗老化，從投入運行至今沒有發生過異常爆破的事件。

4.3 嚴格執行工藝、安全操作規程，加強安全管理力度

我公司從事三氯化磷的生產有近40年的歷史，在控制和預防發生三氯化磷燒傷、爆炸事故方面，制定了較為完備的工藝、安全操作規程，筆者認為以下幾點尤其需要嚴格執行:

1)氯化釜要保持一定的底磷和液位、控制物料比，做好黃磷、氯氣、三氯化磷的計量，經常核對黃磷加入量和三氯化磷的出料量，定時觀察氯化釜的物料狀態，嚴防五氯化磷的產生。當釜內料液突然變稠、釜壓突然下降，釜內就可能已產生五氯化磷。此時應根據情況向釜內回加三氯化磷，并采取間歇式、試探性加磷方式，嚴格控制加磷速度(一次加磷量不得超過0.5kg，加磷時間為3～5s)、釜溫和釜壓，嚴禁在釜內不沸騰無回流的情況下向釜內加入黃磷。當發現冷凝器冷卻系統冷卻水滲漏時，應立即切斷水源并放干凈系統內的積水，同時保持系統正壓。

2)清釜出渣時，應蒸凈氯化釜內的三氯化磷，滴水前應確保尾氣系統工作正常，使釜內呈負壓狀態，并用盲板隔斷所有的物料管線，打開排空導管，滴水時根據釜壓控制滴水速度。

3)三氯化磷生產設施檢修時，對氯化釜、填料塔、三氯化磷貯罐動火前應先打開設備上部的出口排出積聚的氫氣，采取必要的置換措施，經檢測符合動火條件，辦理動火許可證后方可動火。5實施效果分析

用水壓加磷取代磷泵加磷，起到了節能降耗的作用。水壓加磷需增加一臺水計量罐，也需投資改裝磷計量罐，但淘汰了加磷泵，而8臺4kW的加磷泵一年需耗電11.52萬度;水計量罐幾乎不需要維修，而加磷泵的維修工作量、維修費用較高，每年耗費維修費5萬元以上。

用水壓加磷取代磷泵加磷明顯地改善了員工操作環境。自從采用水壓加磷技術，生產場所黃磷不停燃燒、煙霧騰騰的現象就再也見不到了，車間周圍的樹變綠了，草變青了。現在，工人們都認為三氯化磷崗位是個環境優美、作業安全的好崗位。

水壓加磷法的最主要效益體現在安全方面。我公司自從改為水壓加磷法生產后，至今沒有發生人員被黃磷燒傷的事故。水壓加磷法不僅切斷了操作人員被磷燒傷的路徑，而且因其進磷時壓力平穩，操作方便簡單，發生爆炸事故的概率也大大降低了。與水壓加磷工藝配套上馬的防爆系統泄爆空間充裕，應急吸收設備先進，防爆片的選材獨創、可靠，該系統從投入運行至今，防爆片都沒有爆破過。可以說，水壓加磷與防爆系統的投入運行，為確保三氯化磷生產安全構筑了兩道堅固的安全防線。

美國的安全管理專家海因里希認為:企業的安全管理中心就是防止人的不安全行為，消除機械的或物的不安全狀態，中斷事故連鎖的進程而避免事故的發生。縱觀我公司在三氯化磷安全管理方面所做的實踐和探索，如果說以水壓加磷法取代磷泵加磷法是在消除機械的不安全狀態方面所作的努力，那么，防爆系統的投入應是在中斷事故連鎖進程方面所做的一項有益工作。

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