氯化苯生產中氯化尾氣爆鳴事故的原因和預防措施

宋勝利，王麗萍

（1.濟寧中銀電化有限公司，山東濟寧272121；2.山東魯抗醫藥集團有限公司，山東濟寧272121）

氯化苯生產中氯化尾氣爆鳴事故的原因和預防措施

宋勝利1，王麗萍2

（1.濟寧中銀電化有限公司，山東濟寧272121；2.山東魯抗醫藥集團有限公司，山東濟寧272121）

分析了氯化苯生產過程中爆鳴事故產生的原因，提出了預防措施。

氯氣；氫氣；氯化苯；爆鳴事故；預防措施

多數氯化苯生產企業在氯化苯生產過程中都發生過尾氣爆鳴事故，造成石墨冷凝器等設備的損毀及氯氣、氯化氫等泄漏事故。本文通過對氯化苯生產中尾氣的成分進行分析，找出造成尾氣爆炸的原因并提出預防措施。

1 氯化苯生產中尾氣處理流程簡介

氯氣和原料苯在氯化塔內反應，未反應的氯氣和苯蒸氣等混合物由氯化塔頂部進入尾氣處理系統，經一段和二段石墨冷凝器冷卻回收后，混合氣中大部分苯重新回到氯化生產系統，未被冷凝的氣體通過噴淋吸收系統除去其中夾帶的少量苯蒸氣后進入絕熱吸收塔，在絕熱吸收塔內混合氣中的HCl又被吸收掉，剩余尾氣再經堿吸收后排入大氣。氯化苯生產中尾氣處理流程見圖1。

圖1 氯化苯生產中尾氣處理流程圖

2 尾氣的成分分析

2.1 使用原氯生產氯苯時氯化尾氣的組成

該原料氣組成［1］為：

Cl295%、H20.4%、O21.5%、N23.1%。

假定氯氣全部反應，生成的氯化氫氣體全部被水吸收，排放尾氣中含苯量和因苯中含水產生的氫氣量忽略不計，則尾氣的組成如下。

2.2 使用氯氣液化崗位尾氣生產氯苯時氯化尾氣的組成

原氯的液化效率為84.22%，則與苯反應的原料氯氣即氯氣液化崗位的尾氣組成如下。

假定此尾氣與苯完全反應生成的氯化氫全部被水吸收，排收尾氣中含苯量和因苯中含水產生的氫氣量忽略不計，則排放尾氣的組成如下。

根據上述計算可知，不管是用原氯還是用液氯尾氣生產氯化苯，排放尾氣的最后組成都一樣，H2、O2、N2，氫氣和空氣的混合氣。由氯氣、氫氣、空氣混合氣的爆炸極限圖可知，此混合氣的組成在爆炸范圍內。

3 引起氯化尾氣爆炸的主要原因

（1）游離基鏈鎖反應。氯氣尾氣中的氯氣分子的的鍵能為224 kJ/mol，比氫分子（435 kJ/mol）、氧分子（497 kJ/mol）的鍵能均低，在獲得能量后最易發生共價鍵斷裂形成游離基即生成游離基與系統中H2發生鏈鎖反應。

鏈鎖反應在極短的時間內放出極大的能量而產生了爆炸，也使氧和氫產生爆鳴。

（2）靜電效應。達到爆炸極限的氣體不一定爆炸，引發爆炸的外界條件有光照、壓力、溫度、撞擊、輻射、靜電效應等。因氯苯生產中有鹽酸的存在，廠家為了解決腐蝕問題和改善生產環境，將鋼管道改成鋼襯四氟或鋼襯玻璃等襯里管道，這些管道都是高電阻材質，高速氣流經過絕緣體時，由于摩擦極易產生靜電火花，靜電火花可使氯氣生成游離基Cl與H2開始鏈鎖反應，繼而發生爆炸。

（3）氯、氫、氧在設備中的富集。氯化尾氣中的苯不斷被吸收，在絕熱吸收塔吸收HCl后，尾氣中的氫氣、氧氣及氯氣比例相對升高。受外界條件的影響，容易發生爆鳴。

4 易發生氯化尾氣爆炸的情況

（1）氯化剛開車時，氯氣的通入速度不好控制，往往會造成尾氣中氯氣含量很高，而氯氣在絕熱吸收塔中又與水反應生成O2，很容易在絕熱塔后造成爆鳴。在開車過程，特別是在低溫區（50℃以下）物料停留，時間過長，體系的溫度較低，生成的HCl氣體在氯化液中的溶解度較大，而苯也未達到沸騰，尾氣中苯和HCl的體積分數較少，H2、O2相對富集，極易造成爆鳴。

（2）由干苯中含水過高或氯化一段、二段冷凝器漏水，造成氯化塔內含水偏高，在較高溫度下與氯氣反應，造成氧、氫含量迅速升高，產生爆鳴。

（3）做為觸媒的鐵環，使用到后期時，總量減少很多，造成反應不完全，尾氣過氯嚴重，同樣容易發生爆鳴，破碎的鐵環容易堵塞進口管道，造成局部超溫，而且在測溫點以下，儀表反映不出來，這同時造成黑料事故。

5 預防措施

5.1 從工藝技術和操作方面避免爆炸性氣體混合物產生

（1）因開車過程的尾氣中氫、氧、氯含量極易偏高，是事故多發的過程，因此在氯化開車過程中通氮氣保護，可以有效地置換系統中的氧氣，也會有效地降低尾氣中H2、Cl2的氣相分壓，從而大大減少發生爆鳴事故的可能性。

（2）加鐵環時使氯化塔內帶水，是引起爆鳴的原因之一，故需保證開車時塔內含水量較低。使用沖水法添加觸媒時，應保證水、苯的置換時間。

（3）開車時，要精心操作，嚴禁過氯。升溫不能過急，每分鐘升溫不宜超過2℃，而升溫應在通氯3~5min后發生（通氯立即升溫說明氯與水反應強烈）。

（4）在氯化開車升溫過程中不宜在低溫區（≤50℃）長時間徘徊。在低溫區，氯氣和苯反應不充分，有過量未反應的氯氣進入后續系統使尾氣中H2、Cl2、O2含量增加，極易造成事故。在開車過程中若20 min仍未穿過低溫區，氯化塔就要停止通氯氣，重新開車。

5.2 做好生產管理工作，降低爆炸性氣體形成的可能性

（1）嚴格干苯的分析控制干苯含水量，避免含水超標的苯進入氯化塔。加強對干燥器的檢查，確保鹽層高度。

（2）加強設備的定期檢查與維護，防止設備內漏。

（3）加強巡回檢查，特別注意觀察回收酸苯分層情況，避免水隨酸苯進入氯化塔。

（4）注意觀察尾氣過氯情況，發現尾氣過氯嚴重時，要及時調整負荷或更換觸媒。

（5）及時回收水氣分離器等處的苯，避免苯在系統中大量富集。

（6）注意觀察絕熱吸收塔的下料情況，避免下酸不暢，在設備、管道內，局部爆炸性氣體富集。

5.3 做好爆炸性混合氣體引發源的控制

（1）做好防靜電措施。在尾氣管道、設備中做好管道的靜電跨接和設備的靜電接地，消除靜電在設備、管道內的富集；適度增大尾氣管徑，降低尾氣的流速，減少靜電的產生。

（2）在尾氣系統的氣相部分禁止安裝視鏡，避免因光照引起的爆鳴。

［1］劉根夫.氯化苯生產中氯化尾氣的組成和爆炸的主要原因及預防.氯堿工業，1998，（7）：36－37.

Reasons and preventing measures on detonating accident of chlorination tail gas in the production of chloro－benzene

SONG Sheng－li1，WANG Li－ping2
（1.Jining Zhongyin Electrochemical CO.，Ltd.，Jining 272121，China；2.Lukang Pharmaceutical Group CO.，Ltd.，Jining 272121，China）

The reasons of detonating accident in chlorobenzene production were analysed，and the preventing measures were put forward.

chlorine gas；hydrogen gas；chlorobenzene；detonating accident；prevention

TQ242.1

B

1009－1785(2011)03-0044-02

2010－08－07