氯气泄漏防控技术

杭州电化集团有限公司 曹 军

氯气泄漏的防范难、风险大，是当前氯碱企业面临的最大安全隐患之一。通过对氯气泄漏防控技术的研究及应用的介绍，提供了安全防范的借鉴与参考。

氯碱企业的主要风险是氯中含氢操作、三氯化氮操作以及氯气泄漏。其中氯气泄漏防范困难、风险很大，仍是当前氯碱企业面临的最大风险。因此，氯碱企业中氯气泄漏的问题应引起高度关注，氯气泄漏防控技术的研究及应用迫在眉睫。

目前，氯气泄漏防控技术的研究及应用主要有以下3个方面。

一、氯碱涉氯装置泄漏风险辨识

杭州电化集团有限公司有76年历史，通过对生产装置多次氯气泄漏事故的分析、处理，并吸取其他单位氯气泄漏的教训，及时采取了一系列防范措施，消除了生产装置硬件和软件上的安全隐患，使公司的生产处于安全运行状态。

在防范泄氯的工作中，借鉴陶氏化学的HAZOP方法进行风险辨识。HAZOP即Hazard and Operability Study，危险和可操作性分析。HAZOP分析既适用于设备设计阶段，又适用于现有生产装置。对现有生产装置分析时，吸收有操作经验和管理经验的人员共同参加。通过HAZOP分析能够发现装置中存在的安全危险，根据危险带来的后果明确系统中的主要危害。根据HAZOP分析，确定了易泄漏氯气的部位，从而进行风险辨识。

二、氯气泄漏技术方案

根据对各种泄漏的风险辨识结果，结合国内外相关技术和标准，研究制定氯碱涉氯装置氯气泄漏防控技术与专项检查项目，拟采用如下防控技术。

①氯化反应终点在线监控技术。

②液氯罐车充装采用双套金属软管技术。

③液氯输送管道采用双套管。

④液氯充装(包括液氯罐车)信息管理系统。

⑤涉氯工艺装置平稳率识别系统。

⑥氯气取样采用真空吸收装置。

⑦氯气贮存泄漏自动封闭与吸收系统。

⑧优化涉氯装置生产工艺和设备，保障生产装置平稳。

⑨机电仪与生产智能巡检系统。

⑩新增氯气泄漏检测工具和堵漏专用工具。

三、氯气泄漏管理方案

1.氯气泄漏定义与分级

研究氯碱化工装置的氯气泄漏检测方法，形成氯气泄漏检测指南。编制《化工企业泄漏管理规定》，对规定中的各类泄漏和分级进行验证性科学实验，建立氯碱涉氯装置氯气泄漏分级方法。

2.氯气泄漏检测信息一体化管理平台研究

结合泄漏检测规范，按照泄漏源分级管理要求，利用网络化、信息化技术，开发氯气泄漏检测信息一体化管理平台，实现泄漏源管理、泄漏检测仪器(包括固定式和便携式)管理、泄漏事故分级管理、泄漏源修复管理等功能。

3.技术关键

(1)氯气泄漏检测信息一体化管理平台

①做好涉氯生产装置的初始统计工作，并建立《涉氯生产装置泄漏点台账》电子台账，进行动态管理。根据泄漏点台账制定泄漏点巡检工作，根据生产装置实际分3个层面巡检：第一层面为生产装置现场巡检人员的定时巡回检查，主要通过“听、闻、看、摸”的方式；第二层面为生产装置专业巡检员，主要是利用便携式氯气检测仪对泄漏点进行检测并记录检测情况；第三个层面为生产装置中控人员实时监控DCS系统的氯气在线泄漏检测数值，一经发现泄漏，应及时查找泄漏源。

②通过DCS网络系统实时全公司泄漏预警

涉氯生产装置的氯气气体较多，在有毒的氯气气体泄漏时，需要及时、精准地发现并判断气体泄漏位置，减少泄漏产生的次生伤害，使操作人员迅速采取措施解决隐患。由于每个涉氯生产装置基本上都配备了在线氯气气体检测仪且联网到DCS系统，所有涉氯装置氯气气体检测仪的数据接入一个页面上，并按照公司的实地厂房地图进行标注，一旦有氯气气体泄漏报警时，操作人员(尤其是公司调度级)能迅速地了解泄漏位置区域。样例见图1。

(2)氯气泄漏风险辨识及其防控技术

根据对各种氯气泄漏的风险辨识结果，结合国内外相关技术和标准，研究制定氯碱涉氯装置氯气泄漏防控技术与专项检查制度，拟采用如下防控技术。

①氯化反应终点在线监控技术。

凡是与氯气反应生产产品或中和后直接放空的生产装置(如次氯酸钠生产装置、电解装置中的事故氯处理装置、液氯生产中吸收装置等)，均采用氯化反应终点在线监控技术，如次氯酸钠氯化反应终点装置，该技术采用专用仪表来测定次钠反应终点，改变了次氯酸钠生产终点依靠pH试纸或pH计测定造成员工劳动强度大、测试不稳定性等缺陷，解决了次氯酸钠生产过程中的跑氯事故。

②液氯罐车充装采用双套金属软管技术。

作为一种商品，当液氯产量较低时大部分液氯生产企业是以钢瓶包装的形式出售液氯。但当企业商品液氯达到一定规模时，使用了罐车运输，使很多环节的安全风险大大提高。目前氯碱企业对液氯罐车充装主要有以下3种方法。

方法1：用钢管硬连接。这种方法最大的优点是液氯泄漏可能性小，最大的缺点是工人的劳动强度大，并且接管安装好后要试压，其间氯气可能少量泄漏。因此这种方法不太适用于液氯罐车充装量大的企业。

方法2：用鹤管连接。这种装置也称“流体输送臂”，鹤管由旋转接头与刚性管道及弯头连接起来，用于装卸栈桥储运管线与罐车之间液体或气体充装的专用设备。此设备连接方便，但使用寿命不长，且会产生液氯泄漏，安全隐患很大。

方法3：金属软管连接。一般这种金属软管是进口的，使用单位需定期检查和试压。这种装置最大的优点解决了上述方法1、2的缺陷。最大的问题是与国务院安全生产监督管理委员会办公室发布的安委办(2008)26号文件[关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见]第16条：“在危险化学品槽车充装环节，推广使用万向充装管道系统代替充装软管，禁止使用软管充装液氯、液氨、液化石油气、液化天然气等液化危险化学品。”相违背。

鉴于上述情况，中国氯碱协会也在着手调研各企业的液氯充装实际情况和存在的问题，书面调查各成员单位液氯罐车充装装置的现状、经验和打算，目标是完善鹤管技术。然后，根据调查结果，如软管确实可行，就致力于使金属软管使用合法化、规范化。在解决使用金属软管合法化的前提下，试用液氯罐车充装采用双套金属软管技术，保障液氯罐车充装的安全。

③液氯输送管道采用双套管。双套管包括套管和内管。夹套管结构形式不同，分为半夹套和全夹套，半夹套内管焊缝不被套管包围的夹套管，而全夹套的内管完全被套管包围的夹套管。夹套管的制造和验收都有严格的标准，分别为《SH/T3546-2011石油化工夹套管施工及验收规范》、《SH/T3040-2002石油化工管道伴管和夹套管设计标准》。因为有了规范性标准，夹套管的质量和可靠性是有保障的。

目前，国内使用夹套管输送液氯的企业不多，管理经验缺乏，以后应制定相关管理办法，同时应制定出有内管泄漏预报警功能的夹管管，防患于未然。

④液氯充装(包括液氯罐车)信息管理系统。

液氯充装自动化控制系统由传感器、控制单元、执行机构、监控报警设备、电子标签读写系统以及工业数据通信网络等仪表和附件所组成(以下简称系统)，用以完成液氯的定量充装，实现自动控制、声光报警、监控信息显示、打印、数据传输以及安全数据或状态记录储存等。该控制系统能有效杜绝违规气瓶充装、避免超装危险，确保充装安全。

在液氯罐车充装前，使用移动式压力容器专用IC卡充装系统，该系统的充装操作项中包含录入充装信息、复验充装信息、充装信息、查看充装历史信息等4项。充装操作必须采用IC卡应用管理系统验证并写入充装量，超载不允许写卡操作。录入充装信息中显示移动式压力容器主要项目有下次检验日期、使用单位、容器名称、车牌号码、最大充装量等。充装日期和时间为计算机的系统日期和时间，充装员代号在写卡时由系统写入，杜绝修改，保障充装信息的真实性。充装量为此设备的最大充装量，可修改此数值，但只能小于最大充装量。

⑤涉氯工艺装置平稳率识别系统。

涉氯工艺装置平稳率识别系统主要是依靠安全生产预警指数系统，此系统是从企业安全生产预警为出发点，以日常隐患排查结果和仪器仪表监测数据为基础，辨识和提取有效信息；采用定性分析和数学建模定量计算的方法，分析其可能产生的后果并予以量化；与计算机技术相结合，将有关信息录入软件系统进行统计、系数修正、计算，得出安全生产现状的安全生产预警指示图；运用预测理论，对未来的安全生产趋势进行预测，形成安全生产趋势图。

⑥氯气取样采用真空吸收装置。

在对氯气管道取样时，为防止氯气的泄漏，对传统氯气取样方式进行改造，增设一套氯气取样真空吸收装置。原理是在对氯气取样时，负压端逐渐减小，氯气从取样端进入采样器件，待取样完成后，逐渐开打负压段装置，取样端的残余氯气向负压段运动，进入负压吸收装置进行处理，从而确保氯气取样的“零泄漏”。

⑦氯气贮存泄漏自动封闭与吸收系统。

氯气贮槽厂房门窗与气体在线监测数据进行联锁自动封闭并吸收外泄氯气，确保氯气泄漏的扩大。

⑧优化涉氯装置生产工艺和设备。

优化现有涉氯装置生产工艺和设备，从而保障生产装置平稳运行，如采用磁力泵取代传统的液下泵进行输送液氯，从结构上减少泄漏点。对现有电解装置的事故氯系统进行优化，可减少氯气泄漏事件发生。

⑨机电仪与生产智能巡检系统。

采用先进智能巡检系统，保障巡检质量，从而确保生产装置平稳运行。

⑩新增氯气泄漏检测工具和堵漏专用工具。

新增氯气泄漏检测工具，包括便携式氯气检测工具、查管件内漏的专用工具等。同时新增氯气堵漏专用工具，确保在氯气向外泄漏时能及时消除泄漏点，最大限度缩短氯气的泄漏时间。