液氯槽車裝卸工藝改進及安全提升

王陸軍

（新浦化學（泰興）有限公司，江蘇泰興）

新浦化學（泰興）有限公司（以下簡稱“新浦化學”） 的氯產品原通過管道供應公司內部的氯乙烯裝置和園區內的氯乙酸、三氯化磷等裝置，剩余液氯通過液氯鋼瓶和液氯槽車充裝外運銷售。 原液氯充裝站建有2 個液氯槽車充裝平臺和16 個鋼瓶充裝臺。 2022年因氯乙烯裝置擴產，氯氣的需求量大幅度增加，氯堿裝置滿負荷生產時氯氣仍不能滿足下游管道氯用戶的需求，需要新建卸車平臺接卸外購液氯補足量差。

原有液氯充裝站存在設計缺陷， 在裝卸平臺、廠房封閉、 自動控制及聯鎖設置等方面不完善，存在缺少隔離房和風淋室等問題， 需要進行安全提升，滿足安全規范要求。

在原液氯充裝站增加液氯槽車卸車設施，既能進行充裝作業，也能進行卸車作業。 并在此基礎上對原有液氯充裝站進行安全升級改造，增加安全控制設施，提升液氯裝卸裝置的可靠性。

1 改善液氯卸車工藝

1.1 液氯卸車工藝的選擇

液氯卸車工藝主要有3 種，即液氯氣化卸車工藝，氮氣（壓縮空氣）卸車工藝和氯氣加壓卸車工藝。 在液氯卸車工藝選擇過程中，通過對國內多個液氯卸車工藝進行綜合比較，結合自身裝置特點和安全設計要求， 從液氯槽車卸車的工藝安全可靠性、 操作便捷程度和運行成本等方面進行比較，最終確定了改善方案。

1.1.1 液氯氣化卸車工藝

液氯通過氣化器氣化成氣氯，氣化器使用熱水或蒸汽加熱， 氣氯通入氣相鶴管提高槽車內部壓力， 槽車內液氯經過液相鶴管被壓入液氯儲罐內。熱水或蒸汽加熱氣化溫度控制要求參照中國氯堿工業協會（2010）協字第070 號關于下發《關于氯氣安全設施和應急技術的指導意見》第三條：推薦使用盤管式或套管式氣化器的液氯全氣化工藝，液氯氣化溫度不得低于71 ℃， 建議熱水控制溫度75～85 ℃，采用特種氣化器（蒸汽加熱），溫度不得大于121 ℃，氣化壓力與進料調節閥聯鎖控制，氣化溫度與蒸汽調節閥聯鎖控制。

1.1.2 氮氣（壓縮空氣）卸車工藝

利用氮氣或壓縮空氣加壓后經過氣相鶴管輸入槽車內部，將槽車內液氯通過液相鶴管壓入液氯儲罐中， 該工藝的壓縮空氣需要達到儀表氣的要求，避免因露點超標導致水分帶入系統。

1.1.3 氯氣加壓卸車工藝

通過氯氣加壓機組加壓， 將氯堿裝置系統的0.35 MPa 氯氣接入氯氣壓縮機進口， 加壓至0.7～0.9 MPa，加壓后氯氣通過槽車裝卸臺上鶴管氣相管接入槽車氣相中，以提高槽車內氯氣壓力，將槽車內液氯通過槽車鶴管的液相管卸入液氯儲罐中。

1.1.4 卸車工藝優缺點比較

液氯氣化工藝屬于國家重點監管工藝，需要嚴格控制液氯氣化溫度和壓力速率，氣化器需定期拆洗，且存在三氯化氮積聚問題，有一定的安全風險。

氮氣或壓縮空氣加壓工藝卸車過程中氮氣或壓縮空氣進入槽車，在卸車結束時會導致部分氮氣或壓縮空氣進入液氯儲罐， 影響用氯系統正常運行，且液氯槽車返回充裝單位再次充裝時，影響充裝速度，需要將槽車內部氮氣或壓縮空氣抽至氯氣吸收塔處理，造成氯氣和燒堿的浪費，同時增加了氯氣處理裝置負荷。 壓縮空氣水分偏高會加速管道、設備腐蝕，造成安全隱患。

氯氣加壓工藝關鍵設備為氯氣壓縮機，需要新增設備投資及維護成本。 能耗和運行費用較氣化工藝低，因槽車卸車屬于間斷性作業，該工藝氯氣壓縮機開停操作方便，適應性強。

綜合比較以上3 個方案，為滿足安全和控制要求，同時結合新浦化學氯處理工藝氯氣輸送壓力為0.35～0.38 MPa 的實際情況，液氯卸車選用氯氣加壓卸車工藝，將氯處理工序透平機出口氯氣經過一級加壓達到0.7～0.9 MPa，加壓后氯氣通過管道接入液氯槽車氣相進行卸車。

1.2 液氯卸車隔膜壓縮機選型

氯氣加壓卸車工藝需要在槽車裝卸區新增2 臺隔膜壓縮機，加壓氯氣用于槽車卸車，新增的機組選型需要考慮壓縮、 輸送氯氣的專用隔膜式壓縮機。 新浦化學選型的壓縮機型號為GL-300/3.5-9 型；型式為L 型、一級壓縮、水冷式隔膜壓縮機；額定功率18.5 kW； 額定轉速420 r/min； 防爆等級為ExdIICT4。

隔膜式壓縮機的氣腔不需要潤滑，被壓縮氣體不與任何潤滑劑接觸，壓縮氣體的純度高，適用于壓縮、輸送純度要求高的稀有氣體和對密封有嚴格要求的有毒、易爆或具有腐蝕性的氣體。 隔膜壓縮機機組由主機、傳動部件、油路系統、氣路系統、冷卻水系統、 底座以及電氣控制和自動保護組成，各組成部分裝于主機或底座上構成整體機組。 隔膜壓縮機的缸體部件用螺栓分別與機身或中體相連，通過曲軸作旋轉運動，并通過連桿帶動活塞和十字頭作往復直線運動， 推動油缸中的潤滑油形成壓力油，從而驅動膜片發生彈性變形。

經調研，選用的隔膜壓縮機采用水冷式，缸體中被壓縮的氣體分別通過套管式冷卻器進行冷卻后排出，冷卻器上裝有安全閥和防爆片，防爆片的爆破壓力為1.2 MPa， 當排氣壓力超過允許值時自行釋放。 缸體部件的缸蓋上有冷卻水道，缸體部件缸體內還裝有冷卻水管，用以帶走氣體壓縮時產生的壓縮熱。 為防止冷卻器內漏，造成設備腐蝕損壞，要求在循環水回水管線上設計安裝ORP 進行檢測，以便及時發現泄漏情況。 另外壓縮機配有電氣控制與膜片破裂報警停機等自控系統， 確保機組安全可靠。

2 液氯裝卸安全提升

2.1 新建聯合裝卸平臺

裝卸平臺是指用于安裝液氯裝卸臂（鶴管）、裝卸管路、質量流量計、控制閥、緊急切斷閥、現場控制儀表等設備且具備供裝卸人員安全操作和檢修的平臺及通道。 為滿足裝卸、備用和應急等功能要求， 將氯氣壓縮機出口管道接至裝卸臺氣相鶴管，用切斷閥和手閥進行隔離，3 個裝卸臺建設成聯合作業平臺，根據市場需要，3 個裝卸臺既可以進行液氯充裝作業，在閥門切換后也可以進行液氯卸車作業。

原有液氯充裝作業平臺面積較小且分開設置，平臺上充裝管道和閥門占據了較大空間， 員工行走、操作不便。改造后，3 個裝卸臺形成連廊，有利于員工操作及平臺之間的相互配合。

液氯槽車上作業屬于高處作業，容易出現人員從槽車上滑落事故， 為防范人身傷害事件發生，在槽車作業面上方設有安全護欄和生命線系統，安全護欄的前后側采用活套式，防止槽車充裝結束離開作業區域時，槽車頂部的蓋板未放下，與護欄相撞導致事故發生。 槽車上高處作業安全帶采用拉伸移動式安全防墜器，出現氯氣泄漏時，作業人員可以迅速逃離，避免普通掛鉤式安全帶因人員緊張不能及時解除，導致作業人員吸入氯氣造成傷害。

2.2 裝卸控制、操作優化

新增氯氣緩沖罐和回流自動調節閥用于穩定壓縮機進出口壓力，減少氯氣壓縮機開停對上游氯氣系統的影響。

液氯卸車管線上分別安裝有流量計、調節閥以及切斷閥和裝卸控制PLC 系統，達到卸車液氯量和切斷閥自動切斷控制，實現一鍵卸車功能。

2.2.1 裝卸控制設置

使用批量控制器實現裝卸車控制 （見圖1），管線上儀表及自控閥設置如下。

圖1 裝卸控制設置

（1）裝車液相管線上分別安裝有壓力變送器P1、質量流量計F1和調節閥FCV1；

（2）卸車液相管線上分別安裝有質量流量計F2和壓力變送器P2；

（3）液相總管安裝有切斷閥XV；

（4）氣相管線上分別安裝一體化溫度變送器T3和壓力變送器P3。

2.2.2 裝車控制過程

裝車控制過程（見圖2），在裝車的初始階段（t0～t1），要求裝車流量控制在較小的流量范圍（保持調節閥在15%左右的開度）， 當裝車量達到設定值的10%后（t1），緩慢加大調節閥的開度，直到全開，待裝車量到達設定值的85%時（t3），開始緩慢關閉調節閥至15%左右的開度， 直到裝滿后關閉切斷閥，切斷裝車管線。

圖2 裝車控制過程

2.2.3 卸車流程

卸車時，由壓縮機將壓縮氣從氣相管線壓入槽車，通過液相卸車管線，將槽車內介質卸回至儲罐，卸車時應將閥門XV 打開， 卸車結束后關閉閥門XV，切斷卸車管線。

2.2.4 裝車操作

夾上靜電接地單元、接入防溢開關后，設置裝車模式，輸入裝車量，按下“啟動/停止”按鈕，開切斷閥XV，開調節閥FCV1，開始裝車，直到裝車結束。若裝車過程中，現場有故障需要處理時，按下“暫停/啟動”按鈕，可以暫時停止裝車，故障消除后，再按下該按鈕可以繼續上次裝車；當裝車過程中出現緊急故障時，按下“啟動/停止”按鈕，可中止本次裝車。裝車過程中如因停電而終止，待來電后.批量控制器提示停電前數量，按下“啟動/停止”按鈕可繼續裝車。

2.2.5 卸車操作

夾上靜電接地單元后，設置卸車模式，按下“啟動/停止”按鈕，開切斷閥XV，開始卸車，直到卸車結束。當卸車過程現場有故障需要處理時，按下“暫停/啟動”按鈕，可以暫時停止卸車，故障消除后，再按下該按鈕可以繼續卸車； 若卸車過程出現緊急故障，按下“啟動/停止”按鈕，可中止本次卸車。

2.2.6 批量控制器其他功能

批量控制器能實現以上控制要求，同時還具備的功能包括接受切斷閥XV 全開及全關接點信號；接受中控室的緊急停車信號， 用于急停裝卸車系統，包括關閥功能；接受靜電接地檢測信號，用于急停裝卸車系統，包括關閥功能；接受防溢檢測信號，用于急停裝車系統，包括關閥功能；具備現場聲光報警功能；具備刷卡裝車功能；具備通訊接口，用于傳輸批量控制器的狀態數據， 通訊協議為RS485 Modbus RTU。

2.3 改善有毒氣體報警儀報警設置

氯氣是比空氣重的有毒氣體，此次改造將液氯裝卸廠房內的氯氣探測器的安裝高度控制在距地面0.3～0.6 m，安裝地點與周邊工藝管道或設備之間的凈空不小于0.5 m， 報警信號接入可燃有毒氣體檢測報警系統（GDS 系統）。

根據GB/T50493-2019《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》第5.5.2 條“有毒氣體的一級報警設定值應小于或等于100%OEL，有毒氣體的二級報警設定值應小于或等于200%OEL；當現有探測器的測量范圍不能滿足測量要求時，有毒氣體的一級報警設定值不得超過5%IDLH， 有毒氣體的二級報警設定值不得超過10%IDLH。 ”氯氣在大氣中最高允許濃度1 mg/m3，換算下來為0.34×10-6，故將氯氣報警儀設置檢測報警值設置高限為0.2×10-6、高高限為0.6×10-6。

實際應用過程中即使氯氣輕微泄漏，氯氣報警儀也會立即報警，起初給操作帶來較大難度，通過把鶴管法蘭拆裝增加查漏環節列入操作規程，把每次氯氣報警列入異常管理進行分析并制定改善措施，從操作規范和管理兩方面進行嚴格要求，杜絕氯氣泄漏報警儀頻繁報警現象的發生。

2.4 封閉廠房改造

原液氯充裝站廠房使用可以開啟的玻璃窗，此次改造將玻璃窗全部封閉，地面改造為防氯腐蝕和防滲漏重載地面，增加廠房人員疏散門，封閉廠房大門， 采用電動且具備手動方式啟閉的卷簾門，滿足乙類廠房的防火設計要求。

原有鋼瓶充裝區域與實瓶庫房之間鋼瓶在軌道上滾動轉移，充裝區域與實瓶庫未完全隔離。 此次將鋼瓶軌道去除， 改為輪式平板車進行轉移，在不轉移期間，關閉卷簾門，實現與充裝區域完全隔離。 避免氯氣泄漏擴散到其他區域，造成充裝區域電子設備腐蝕損壞。

改造液氯槽車抽真空系統，液氯鋼瓶和液氯槽車泄壓管道分兩路設計，避免同時泄壓時相互干擾（真空罐采用抗正壓設計），抽空管道采用耐負壓襯四氟管道。 封閉廠房設計引風機和管路系統，將事故氯捕集輸送至事故氯吸收系統，事故氯吸收系統與電解裝置吸收系統分開設置。 在3 個裝卸平臺的裝卸側布置了固定式事故氯吸風口， 并配備可移動式非金屬軟管吸風罩， 半徑覆蓋裝卸作業范圍內的設備和管道， 每個裝卸車位的事故氯排風量為3000 m3/h，總排風量為9000 m3/h。 負壓管道采用玻璃鋼管道， 增加風道過濾網和聯鎖控制閥，吸風系統見圖3。 在固定式事故氯吸風口及吸風罩連接管路上設置手動對開多葉調節閥，通過末端吸風口及吸風罩、室內排風管路、室外排風管路、引風機，將事故氯氣捕集并輸送至事故氯吸收系統。 室內排風管路總管上設電動對開多葉調節閥，與室內氯氣檢測報警裝置聯鎖， 當裝卸臺發生氯氣泄漏，出現3 個氯氣報警儀同時高高報警時，對應裝卸臺切斷閥聯鎖切斷，開啟電動對開多葉調節閥和引風機，聯鎖啟動氯氣捕消系統，同時聯動關閉廠房卷簾門，及時處置泄漏點，有效防止氯氣外溢。

圖3 吸風系統

在吸氣總管上設置壓力表，監控事故塔負壓狀態是否正常并接入DCS 系統，由中控人員遠程操作控制。

2.5 設置隔離室和風淋室

液氯裝卸區域為重大危險源，廠房封閉后，如現場出現氯氣泄漏， 會威脅到現場作業人員人身安全，為了現場作業人員能夠應急避險，在封閉廠房內設置了2 間隔離室和2 間風淋室，面積分別為15 m2和9 m2，層高3.3 m，隔離室和風淋室均采用高架清潔氣源增壓管線連續供氣。 在隔離室內可以進行應急處置操作，日常可以存放氣防設施和應急工具等。

隔離室根據現場條件布置在裝卸平臺逃逸方向的左側，逃生門直通消防通道。隔離室結構嚴密，隔離室正壓要求為25～60 Pa，風淋室正壓≥10 Pa，滿足室內工作人員每人≥50 m3/h 新風量的要求（以3 個車位同時裝車時， 液氯廠房內部工作人員為7 人，按總新風量為350 m3/h，即420 kg/h 計算）。新風由公司管網清潔氣源減壓至200 Pa（表壓），接至液氯裝卸廠房隔離室外墻側，并設置與室內氯氣檢測報警裝置聯鎖的切斷閥，發生事故時開啟閥門供氣。 隔離室和風淋室內設微壓表（指示、失壓報警），隔離室內設置氧氣濃度監測裝置。

隔離室通往密閉廠房設有兩道密閉門，兩道密閉門之間作為風淋室（見圖4），風淋室采用成套設備，打開一道門，聯鎖啟動正壓通風，風淋室照明設定60 s，風淋時間設定10 s，風淋室使用結束后60 s，照明自動熄滅。 當發生氯氣泄漏時，從風淋室右側門進入風淋室，風淋10 s 后才能從左側出口開門進入隔離室。 兩道密閉門不得同時開啟。 面對裝卸裝置的門上設防爆結構的固定、密閉觀察窗。

圖4 風淋室

3 結語

液氯是重大危險源，氯堿企業需要嚴格執行標準規范來防范重大風險。 此次液氯充裝站進行升級改造，把安全合規放在首位，從工藝選擇、安全設施完善、自動控制等方面做到本質安全，為企業的安全穩定運行奠定了基礎。