甲基二氯化膦封閉廠房泄漏后處理措施研究

鞏鑫賢

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250101)

甲基二氯化膦(CH3PCl2)化學性質極不穩定，劇毒，易燃易爆，遇水或濕空氣劇烈反應生產HCl，有腐蝕性。采用封閉廠房設計能夠降低工藝裝置受環境條件的限制，又能避免危險介質的泄漏擴散等。但一套工藝裝置內閥門、機泵、法蘭等數量較多，長期運行物料難免發生泄漏，一旦泄漏會帶來各種各樣的安全隱患，所以封閉廠房設置通風設施是保證操作人員安全健康、裝置安全運行的重要舉措。同時，封閉廠房也考慮裝置內有毒有害介質發生大規模泄漏時的事故通風措施問題，但事故通風產生的廢氣量大，速率快，其泄漏后的處理工藝是個難題。本文著重從降低通風量以及泄漏后的處理措施進行研究[1]。

1 降低通風量

甲基二氯化膦遇水、遇濕空氣反應生成HCl，按照HG/T20698-2009《化工采暖通風與空氣調節設計規范》第5.6.1條“可能突然大量放散有害氣體或爆炸危險氣體的生產房間應設計事故通風系統”，附錄C中HCl的換氣次數為5次/h，按照現有的封閉廠房尺寸40 m(長)×50 m(寬)×20 m(高)，容積為40000 m3，事故通風風量為2.0×105m3/h。氣量太大，廢氣處理措施投資大、能耗高且不合理。下面圍繞如何降低通風量進行探討。

1.1 優化設備布置，局部封閉

甲基二氯化膦泄漏后需用大量的水噴淋快速破壞，將生成的鹽酸及時通過地溝排走。為降低通風量且減少水噴淋時鹽酸對設備和管線的腐蝕，將含有甲基二氯化膦的設備集中布置，以便減小泄漏時事故影響的范圍。

優化布置后，含甲基二氯化膦設備集中在3個區域，每一個區域采用卷簾門局部封閉且設置事故噴淋系統、隔堤和通風管[2]。卷簾門正常為敞開狀態，泄漏時放下卷簾門進行局部封閉，然后噴淋、通風。通風量按照3個區域中的最大事故泄漏量進行工藝設計。核算如表1所示。

表1 卷簾門封閉區域泄漏量核算

經計算，最大泄漏區域C區核算成HCl的泄漏量為958 kg，考慮到設備的不完全泄漏，故取泄漏系數0.6，故HCl泄漏量為575 kg，假設甲基二氯化膦0.5 h泄漏并與水反應完畢，其HCl的泄漏速率為1150 kg/h，風機抽出的氣體中考慮30%的惰性組分，抽氣量約1095 m3/h。與原來通風方案相比較，其通風量下降了99.45%。

1.2 優化設備、管道結構

裝置內含甲基二氯化膦最大的緩沖罐采用雙防罐(內層碳鋼襯鎳基合金，外層碳鋼，夾層充氮氣)，避免罐體泄漏，并設置液位監控，確保不發生泄漏。設備和管道采用焊接形式，焊縫100%探傷檢測，減少泄漏，降低通風量。

2 事故噴淋后處理措施

2.1 廢氣處理

廢氣處理工藝流程簡圖如圖1所示。

圖1 廢氣處理工藝流程簡圖

每一個封閉區域設置有毒氣體報警儀(監控HCl)，有2個同時報警時，由控制室中的操作人員確認后開啟一鍵處理的聯鎖按鈕(每個卷簾門封閉區域設置獨立的聯鎖系統)，觸發后動作如下：

a)開啟事故處理系統的堿液循環泵；

b)關閉獨立事故區域內的卷簾門；

c)開啟獨立事故區域內的水噴淋系統；

d)開啟獨立事故區域內排風管線上的開關閥、事故風機；

e)噴淋、通風一段時間，當廠房內HCl報警儀不再報警并確認安全后方可關閉風機和排放管線上的開關閥，停堿液循環泵，測量堿液pH值；

f)處理完畢，查找泄漏源，盡快維修處理[3]。

2.2 廢液處理

封閉區域內噴淋后的含酸廢水通過地漏進入地下的廢水收集池。為防止發生泄漏時事故噴淋系統沒有及時開啟，造成泄漏出的甲基二氯化膦著火通過地漏進入管網，引燃塑料材質的地漏管道，裝置中的3個獨立區域均設置300 mm高的小圍堰，圍堰內設置2個地漏，其中一個地漏頂部與樓面平齊(正常關閉，用于事故時圍堰內排凈)，另一個地漏高出樓面50 mm(用于排放事故噴淋水)。

3 設備選型

風機抽取的廢氣進入吸收塔，吸收塔開車前注入10 m3濃度20wt%堿液，循環噴淋吸收HCl，塔底設置循環噴淋泵以及冷卻器，及時將吸收熱移走。噴淋水量按照20 m3/h，總氣量為1095 m3/h，吸收后塔頂廢氣中不含有HCl，能夠達標排放。

采用ASPEN PLUS對吸收過程模擬如圖2所示。

圖2 ASPEN PLUS流程模擬廢氣吸收

3.1 堿液循環冷卻器選型

采用ASPEN EDR計算堿液循環冷卻器，選型如表2所示。

表2 堿液循環冷卻器選型

3.2 廢氣吸收塔選型

表3 廢氣吸收塔選型

采用ASPEN對廢氣吸收塔計算，選型如表3所示。

4 結論

通過優化設備布置、優化設備結構、設置卷簾門等措施大大降低了事故通風的通風量，事故通風量由20000 m3/h下降到1095 m3/h，降低了99.45%。分別研究了事故泄漏噴淋后廢氣和廢水的處理措施，廢水處理充分考慮了甲基二氯化膦泄漏后是否與噴淋水充分反應的問題，廢氣處理研究了一套工藝處理裝置，有效解決了封閉廠房有毒有害物質泄放及處理的問題。同時，對廢氣處理裝置的設備進行了選型計算。為其他類似封閉廠房的設計提供借鑒意義。