氯化氫過氯原因及預(yù)防措施

任杰

(中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善 750336)

在電石法生產(chǎn)PVC中，由于氯化氫含有的游離氯在VCM工序混合器與乙炔劇烈反應(yīng)發(fā)生爆炸這樣的事件偶有發(fā)生，輕則造成生產(chǎn)的中斷，重則造成重大經(jīng)濟損失及人員傷亡。在安全形勢日趨嚴峻的環(huán)境下，行業(yè)從業(yè)人員必須高度重視氯化氫中的游離氯含量。

1 工藝流程

來自氯氫處理工序的氯氣、氫氣通過控制閥送至石墨合成爐，在爐內(nèi)混合燃燒生成氯化氫氣體;將生產(chǎn)的氯化氫氣體溫度降至 45 ℃ 以下，送至VCM 合成工序。由乙炔工段送來的精制乙炔氣經(jīng)冷卻器冷卻后通過乙炔阻火器進入混合器，由氯化氫工段送來的氯化氫氣體進入混合器與乙炔氣進行充分混合后送至VCM混合脫水，如圖1所示。

圖1 氯乙烯生產(chǎn)工藝流程簡圖

2 氯化氫過氯的危害

氫氣與氯氣在合成爐中燃燒生成氯化氫，氯化氫再與乙炔合成氯乙烯。當合成氯化氫過氯時，因為氯氣化學(xué)性質(zhì)活潑，遇到乙炔極易發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，生成氯乙炔，氯乙炔不穩(wěn)定，分解生成炭黑和氯化氫，并放出大量熱量，促使混合氣體瞬時膨脹，易在VCM工序混合脫水的石墨冷凝器等薄弱環(huán)節(jié)爆炸，破壞性很大[1]。

3 氯化氫過氯的原因

3.1 電解裝置氫氣壓力波動

(1)由于工藝、儀表、電氣整流設(shè)備等故障觸發(fā)電解槽停車聯(lián)鎖，氯氣、氫氣壓力降低。

(2)電解氫氣總管自動閥失靈等故障導(dǎo)致自動閥關(guān)閉或閥門波動。

(3)電解循環(huán)堿罐遠傳液位計失真或操作不當導(dǎo)致液位過高，堿液進入氫氣總管導(dǎo)致氫氣壓力波動；氫氣水封管線堵塞,管道大量積水導(dǎo)致氫氣壓力波動。

(4)電解氫氣排空桶漏液或水封失水等因素導(dǎo)致排空桶液位不足，造成氫氣排空，氫氣壓力降低。

(5)電解槽氫氣總管遠傳壓力變送器故障導(dǎo)致氫氣壓力失真或不顯示。

3.2 氯氫裝置氫氣壓力波動

(1)氫氣機前冷卻器未按時排水導(dǎo)致氫氣壓力波動。

(2)氫氣總管機前壓力變送器引壓管凍結(jié)或堵塞，儀表失真，導(dǎo)致操作人員誤操作。

(3)氫氣壓縮機由于機械故障或柱銷斷裂導(dǎo)致氫氣壓力波動，電解槽聯(lián)鎖觸發(fā)導(dǎo)致氫壓機跳車。

(4)氫氣壓縮機大回流自動閥故障或積水導(dǎo)致失靈打開，引起氫氣壓力波動。

(5)氫氣壓縮機機后冷卻器、氣液分離器、氫氣分配臺及管線積水導(dǎo)致氫氣壓力波動，氫氣排空閥故障導(dǎo)致氫氣排空。

(6)氫氣壓縮機自身回流自動閥故障，引起氫氣壓力波動。

3.3 氯化氫合成裝置氫氣壓力波動

(1)氫氣緩沖罐排水操作不當，氫氣外排導(dǎo)致氫氣壓力波動。

(2)氫氣緩沖罐排水不暢導(dǎo)致氫氣緩沖罐積水，氫氣壓力波動。

(3)合成氫氣總管自動閥發(fā)生故障,導(dǎo)致氫氣壓力波動。

(4)合成氫氣流量計故障，顯示不準確，引起操作人員誤操作，導(dǎo)致過氯。

3.4 氫氣系統(tǒng)沖入氮氣導(dǎo)致純度下降

在生產(chǎn)系統(tǒng)開車過程中容易發(fā)生氮氣閥門未關(guān)閉或關(guān)閉不嚴，使用便攜式氫氣純度分析儀，通過檢測氧氣含量推算出氫氣純度,是無法發(fā)現(xiàn)此問題的。

(1)電解槽開車過程中，氫氣管路氮氣閥門未關(guān)閉。

(2)電解裝置充氮氣閥門誤操作或內(nèi)漏，導(dǎo)致氮氣進入氫氣管道，充氮閥門位置有氫氣總管、堿循環(huán)罐、堿回收罐。

(3)氫壓站充氮氣閥門誤操作或內(nèi)漏，導(dǎo)致氮氣進入氫氣管道。充氮閥門位置有氫氣水洗塔入口、氫氣分配臺。

(4)合成裝置充氮氣閥門誤操作或內(nèi)漏，導(dǎo)致氮氣進入氫氣管道，充氮閥門位置有合成爐氫氣管道、合成爐停爐氮氣置換管道。

3.5 氯氣壓力波動

(1)氯氣液化冷凍機跳停，氯氣無法液化導(dǎo)致總管氯氣壓力升高。

(2)液氯儲槽尾氣閥開度過大，引起氯氣壓力波動。

(3)氯氣壓縮機發(fā)生喘振，引起氯氣壓力波動。

(4)合成氯氣流量計故障顯示不準確，引起誤操作，導(dǎo)致過氯。

4 氯化氫中游離氯的檢測方法

4.1 人工取樣分析

在單臺合成爐出口和氯化氫總管取樣分析，進行過氯的定性判斷。利用氯化氫易溶于水的性質(zhì)，用取樣管量取 100 mL氯化氫，用加過淀粉的KI溶液吸收后，讀取氣體量管溶液體積即為氯化氫純度。若過氯，吸收氯化氫后的水溶液會變藍色(碘遇淀粉變藍)。這種方法速度較慢，不能在線連續(xù)監(jiān)測。

4.2 在線檢測

人工取樣分析周期長，頻率有限，人為操作誤差存在不確定性，很難起到預(yù)防爆炸事故的作用。氯化氫總管安裝在線監(jiān)測儀器，直接檢測氯化氫純度和游離氯含量，既能保證生產(chǎn)安全，又能有效提高氯化氫純度及防止游離氯的出現(xiàn)。

5 氯化氫過氯的預(yù)防措施

由于合成氯化氫裝置在整個氯堿安全生產(chǎn)運行中處于核心地位，近些年新建的氯堿項目自動化水平相對較高，一些投產(chǎn)較早的企業(yè)也逐步對氯化氫合成裝置進行了自動化升級改造，并設(shè)置了工藝安全聯(lián)鎖保護裝置。雖然降低了氯化氫過氯的風險，但從業(yè)者必須從多方面因素考慮預(yù)防過氯事故的發(fā)生。

5.1 提高操作人員素質(zhì)

通過崗位的日常培訓(xùn)，繪制工藝流程簡圖，工藝控制點及參數(shù)，掌握設(shè)備的“三懂四會”等內(nèi)容，同時技術(shù)人員編制合成氯化氫過氯崗位應(yīng)急處置預(yù)案，每年進行有效的演練，提高操作人員的應(yīng)急操作能力。

5.2 加大設(shè)備設(shè)施投入

進入合成爐氯氣、氫氣流量計的準確性，是影響過氯的重要因素，應(yīng)選用多孔平衡流量計，提高流量計的精度，減少誤差。

延長氯化氫管線，增加應(yīng)急處置時間。中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司為了有效防止過氯事故的發(fā)生，分別兩次對氯化氫管線進行了延長，共計延長400 m以上。

在氯化氫總管上安裝游離氯在線分析儀，必要時進行冗余設(shè)置，即每條生產(chǎn)線安裝2臺，確保檢測真實有效。由于氯化氫氣體附著性很強，須定期對分析儀進行清洗和標定[2]。

5.3 合理設(shè)置工藝安全聯(lián)鎖

為了避免氯化氫發(fā)生過氯，生產(chǎn)系統(tǒng)必須設(shè)置有效的工藝安全聯(lián)鎖，包括電解工序聯(lián)鎖，電解與氯氫壓機聯(lián)鎖， 氯氫壓機與電解聯(lián)鎖，合成氯化氫工序聯(lián)鎖，合成氯化氫與VCM混合脫水聯(lián)鎖。從業(yè)人員一定要從化工思維出發(fā)，確保生產(chǎn)線的每一個環(huán)節(jié)聯(lián)鎖的可靠性，合理設(shè)定工藝安全聯(lián)鎖，如電解工序的氯氫壓差聯(lián)鎖值，合成氯化氫的氫氣總管壓力聯(lián)鎖值，氯化氫游離氯含量聯(lián)鎖值等。

5.4 做好技術(shù)管理基礎(chǔ)工作

在設(shè)備管理方面，做好關(guān)鍵設(shè)備的維護保養(yǎng)工作，確保關(guān)鍵設(shè)備的穩(wěn)定運行，如電解槽、氯氣壓縮機、氫氣壓縮機、合成爐等。

儀表人員對電解工序、氯氫處理工序、合成氯化氫工序的儀表做好日常維護工作，避免因儀表出現(xiàn)故障對生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響。在每年停車檢修期間，工藝人員與儀表人員對工藝聯(lián)鎖系統(tǒng)進行聯(lián)鎖試驗，確保工藝聯(lián)鎖的可靠性，在生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)異常發(fā)生過氯的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)安全停車。

6 結(jié)語

隨著先進技術(shù)在生產(chǎn)裝置的應(yīng)用以及從業(yè)人員素質(zhì)的提高，氯化氫過氯造成混合脫水爆炸的事故逐漸減少，但是氯堿從業(yè)人員必須時刻警惕，如履薄冰，做好自己的本職工作，確保企業(yè)生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行。