某液氯氣化裝置消防安全設施設計的探討

李志強

(湖北省化學工業研究設計院，湖北 武漢 430073)

1 項目概況

氯氣為本工程高純度四氯化硅產品的重要原料之一，為保證該項目的生產需新建液氯汽化裝置一套，包含液氯儲罐、汽化裝置以及配套的尾氣吸收裝置等。該項目設置有液氯儲罐兩個，每個儲罐容積為30 m3，一用一備。裝置內設有兩套液氯氣化裝置、氯氣緩沖罐、加壓氣化器和加壓緩沖罐，同時布置有兩個熱水槽，供氣化器熱水使用；根據安全設施設計要求，室外布置管道尾氣吸收裝置和事故尾氣吸收裝置。

2 液氯性質及液氯泄露事故的原因分析

液氯屬于劇毒化學品，屬于重點監管的危險化學品[1]。常溫常壓下為黃綠色、有刺激性氣味的氣體。常溫下、709kPa以上壓力時為液體，液氯為金黃色。微溶于水，易溶于二硫化碳和四氯化碳。對眼、呼吸道粘膜有刺激作用。輕度中毒者有流淚、咳嗽、咳少量痰、胸悶，出現氣管炎和支氣管炎的表現；中度中毒發生支氣管肺炎或間質性肺水腫，病人除有上述癥狀的加重外，出現呼吸困難、輕度紫紺等；重者發生肺水腫、昏迷和休克，可出現氣胸、縱隔氣腫等并發癥。吸入極高濃度的氯氣，可引起迷走神經反射性心跳驟停或喉頭痙攣而發生“電擊樣”死亡。

2004年4月16日，重慶市天元化工總廠氯冷凝器發生故障，處置過程中發生爆炸，事故造成9人死亡，罐區100m范圍內部分建筑損壞，大量氯氣泄漏導致周圍15萬居民疏散[2]。

2011年10月16日上午，位于武進區鄭陸鎮的常州市波源化工有限公司發生液氯泄漏事故。事故造成該公司1名職工重傷經搶救無效死亡，另有2名職工住院治療[3]。

2017年5月13日，河北省滄州市利興特種橡膠股份有限公司發生的氯氣泄漏事故，導致該公司現場員工及附近人員中毒，周邊群眾1000余人被緊急疏散，事故造成2人死亡、25人入院治療[4]。

綜合分析以往液氯泄露事故原因，絕大部分是液氯罐車卸料流程不合規、檢修更換操作不規范以及液氯泄露后處置不當引起的。為進一步提高液氯儲存和使用的安全性，本文在項目實際設計過程中，既保證了滿足國家法律法規的要求，又提出了切實可行滿足企業實際運行需求的設計方案。

3 液氯汽化裝置消防安全設施的設計

3.1 總圖運輸的消防設計

根據規范關于乙類車間與其他建筑物的防火間距要求，該項目周圍其他建筑物之間間距設計均滿足規范要求，具體見表1。

表 1 建筑物之間間距設計

注：括號內為《建筑設計防火規范》(GB50016- 2014)要求距離。

3.2 建筑的消防設計

該項目單層框架結構建筑，生產類別為乙類，耐火等級為二級，總建筑面積為468.16 m2，建筑整體為一個防火分區。建筑外門窗采用一旦液氯泄露能自動關閉的電動窗；設置有兩個平開的安全出口滿足安全疏散。

3.3 給水排水的消防設計

根據規范要求，本項目消防給水接自廠區原有環狀消防給水管網，接入點兩處，接入點壓力1.0MPa，接入管管徑DN150，項目界區內形成環狀管網，管網上根據規范要求設置室外地上式消火栓。裝置內根據規范設置一定數量的室內消火栓。

根據規范規定，該項目滅火器配置場所的火災種類為B/C類，火災危險性為嚴重危險級。配置MF/ABC5手提式磷酸銨鹽干粉滅火器。

3.4 工藝系統的安全設施設計

(1)卸車過程，向儲罐壓送液氯時，加壓氣化器用熱水加熱，進口水溫不超過40℃，氣化壓力不超過1MPa。卸車氣相管道、液相管道設遠傳溫度和壓力顯示和高報警。液氯儲罐設遠傳液位顯示和低報警、高報警、高高報警，液氯儲罐充裝量不大于設備容積的80%。

(2)液氯經過管道輸送到液氯氣化器氣化過程中，液氯進口管道設置切斷閥、調節閥；切斷閥與液氯氣化器壓力、液位、溫度進行聯鎖切斷；調節閥與液氯氣化器壓力形成調節；熱水進料管上設置調節閥，調節閥與液氯氣化器溫度形成調節。

(3)液氯氣化器充裝量不能大于設備容積的80%，設有遠傳液位顯示和高報警、高高報警，超高高限時，關閉液氯進口開關閥；遠傳溫度顯示高限報警，關閉進氣化器進熱水調節閥。

(4)氯氣緩沖罐設有遠傳液位顯示和高報警、高高報警，遠傳溫度顯示，遠傳壓力顯示和高報警、高高報警，液氯儲罐壓力超高限時報警，聯鎖停液氯泵，停進氣化器切斷閥，關閉蒸汽調節閥。

(5)在液氯儲罐、液氯氣化器、氯氣緩沖罐設置安全閥，對罐體進行安全泄壓；尾氣去廢氣處理；

(6)當管道檢修需要排空時，啟動管道尾氣吸收裝置，使用文丘里噴射器對管道內剩余氯氣進行輸送至處理裝置進行處理。聯鎖啟動泄漏風機，將氯氣吸入管道尾氣吸收系統進行處理。

3.5 火災報警及工業電視監控系統的設計

裝置區危險成分為氯氣有毒性氣體，故設置有毒氣體檢測器。在整個裝置區內易泄漏和易積聚有毒氣體的場所，按規范設置有毒氣體探測器。

根據計算本項目裝置構成二級重大危險源，依據《危險化學品重大危險源安全監控通用技術規范》《危險化學品重大危險源罐區現場安全監控裝備設置規范》的要求，液氯氣化裝置區設置工業電視監控系統確保安全監控罐區實時狀態。

本項目聲光報警設備利用有毒氣體探測器自帶的聲光警報器發出安全警示及緊急疏散警報，取代應急廣播相關功能。

4 結論及建議

本文對液氯的性質以及液氯泄露事故的案例進行分析，在項目的設計過程中既滿足國家規范及法律法規的要求，又提出了具有可操作性的措施和意見。目前該項目已經通過了安監部門的審查，希望對類似項目的設計以及運營管理起到一定借鑒意義。

對于類似項目建設單位來說，應建立健全管理制度、教育制度及崗位操作規程；建立完善事故應急救援系統，編制應急救援預案并定期進行演練。利用多種形式對員工進行安全教育，提高員工的素質和安全技能。