浅析液氯仓库的安全设计

2018-03-28张星华

山东化工 2018年10期

关键词：液氯钢瓶氯气

张星华

(河北生特瑞工程设计有限公司，河北石家庄 050011)

1 液氯的危险性质

1.1 理化性质

液氯为黄绿色油状液体，相对密度(水=1)为1.47，在室温和常压下为黄绿色气体。沸点-34.6℃，蒸汽相对密度2.49。有剧烈窒息性气味，易溶于水和碱溶液。化学性质非常活泼，具有强氧化性，能与大多数金属和非金属发生化合反应。

1.2 危险特性[1-3]

氯气在空气中不燃。氯与氧的性质类似，可燃物均可在氯气中燃烧。氯气可与易燃气体或蒸汽形成爆炸性混合物。氯气能与丙酮、乙醚、氨、天然气、氢气、烃类、金属粉末等猛烈反应，甚至发生爆炸。湿氯可腐蚀多数金属、非金属物质。氯气刺激性极强，尤其对眼睛和呼吸系统作用明显，可造成人体各种组织发生严重的炎症，在肺中可发生淤血和水肿。

《危险化学品目录》(2015版)将氯纳入剧毒品；《工作场所有害因素职业接触限值》规定空气中的氯气含量最高允许浓度(MAC)为1mg/m3；联合国危险货物运输编号显示其主要危险性为2.3类有毒气体，次要危险性为5.1类氧化性物质和第8类腐蚀性物质；《建筑设计防火规范》将其火灾危险性分类归入乙类第5项，助燃气体。

2 液氯使用过程中主要危险因素分析

2.1 中毒

液氯储存设备、输送管道以及使用设备处均可能发生泄漏。液氯如果出现泄漏，可迅速气化转变为气态氯，1L液氯可气化为463L的氯气，体积迅速膨胀，泄漏的气体沿着地面向周边扩散，在很短的时间内可形成半径很大的有毒气体危险区，引起较大范围中毒事故。氯泄漏的原因有：管道、阀门、法兰缺陷；管道材料选用不当，湿氯加速设备或管道腐蚀；密封垫片选用不当等。

2.2 火灾、爆炸

氯气有氧化性，与氧气类似，能够助燃，可燃物如果遇到氯气可发生燃烧，有可能发生火灾事故。液氯储存容器受日光照射、碰撞等易发生爆炸。

2.3 灼烫

氯气对眼睛和呼吸系统的粘膜有极强的刺激性，使用液氯时如果出现泄漏，喷射到人体，可造成严重的灼伤。

3 安全对策措施

本项目的液氯贮存仓库拟存放3个1吨液氯钢瓶，液氯气化采用减压气化方法，三台液氯钢瓶分别置于磅秤上，通过管道连通钢瓶和减压装置，液氯减压到设定值后气化，靠平衡压力自动输送至用氯点。由于项目所在地为南方，年平均气温在20℃以上，故不考虑采用单独的气化器进行加热。

液氯仓库存放3个液氯钢瓶，并留有一台装卸周转空位，占地面积32m2左右。液氯仓库室外设置紧急氯气吸收装置，一旦发生泄漏事故，可将泄漏气体送至氯气吸收装置进行碱液吸收、中和处理。

3.1 建筑

液氯属于剧毒品，一旦发生泄漏事故，若应急处置不当，将会迅速扩散，引起周围人员伤亡事故。设计时以尽可能减少氯气泄漏到大气为原则，因本项目占地面积较小，故考虑将液氯仓库设计为密闭形式。仓库为一层混凝土框架柱结构，混凝土防气体渗透墙，不设窗户，最大限度防止氯气泄漏至室外。仓库设1扇门用于液氯钢瓶运输，另在不同方向设2扇门作为安全出口。

由于氯气密度比空气重，液氯钢瓶更换过程中罐体瓶阀与气化管道连接处为易泄漏点，故在瓶阀附近设置地沟，上设篦子板作为盖板，可以有效收集漏氯。

3.2 给排水、消防

仓库内设置干粉灭火器和氯气捕消器，并依托室外消火栓进行灭火。

室外的紧急氯气吸收装置设置防冻型安全喷淋洗眼器，保护半径15米[4]。

吸收装置设置围堰，可收集吸收塔泄漏的碱液。围堰考虑防腐防渗，内设置集水坑和提升泵，将污水送至厂区污水处理站进行集中处理。

3.3 暖通

仓库屋面上设置新风处理机组。用于正常状态下的补风，设计正常换气次数为4次；有人员进入仓库时，设计换气次数为10次；氯气泄漏时，设计换气次数为20次。机组排风至厂区烟囱或紧急氯气吸收系统，两者可以自动切换。机组维持室内微负压状态，使得液氯泄漏时不扩散至室外，还可保持室内温度不低于26℃，从而保证液氯气化速率。

仓库底部设置通风管道，一侧为补风管道，另一侧为排风。事故状态下，自动切换引风至紧急氯气吸收系统。吸收系统设置紧急氯气排风机，将泄漏的氯气引至紧急氯气洗涤塔，通过塔顶循环碱液喷淋吸收、中和处理后，废气进入厂区烟囱进行高处排放。

仓库内设置可移动式吸风管，在钢瓶更换过程或检修操作中设置局部强制通风，降低人员吸入氯气的浓度。

3.4 设备

液氯钢瓶属于特种设备，为国家技术监督总局颁发特种设备制造许可证的企业所生产，应遵守《气瓶安全技术监察规程》的有关规定。

液氯钢瓶运输严禁采用人工搬运，设计采用钢丝绳起重机进行吊装，起重量大于气瓶重瓶时总重量的一倍以上[5]。起重机设置起升高度限位器、起重量限制器等安全装置。

紧急氯气洗涤塔的吸收能力按照1台1吨液氯钢瓶的最大泄漏速率进行设计。塔体采用耐腐蚀的玻璃钢材质，具有抗酸、耐老化特点；洗涤塔循环泵采用钢衬四氟的无泄漏磁力泵。

3.5 工艺自控

液氯储存及气化系统正常生产时的安全设施设计如下：

(1)液氯钢瓶置于磅秤上，可以远程监测和记录钢瓶重量变化；钢瓶出口管线上设置紧急切断阀。当液氯钢瓶重量出现急剧变化时报警，提示操作人员有重大泄漏的可能；在重量达到设定下限时报警，并自动关闭出口切断阀，打开备用钢瓶出口切断阀，进行切换，以保证钢瓶内的氯气不被用完，留有余压。

(2)液氯钢瓶出口设置远程压力显示。

(3)液氯通过自力式减压阀降压至所需压力后，进入用氯设备。减压阀前后设远程压力显示。

(4)液氯输送管线上设置流量计，在高流量时报警提醒操作人员可能自力式减压阀失效等紧急状况。

(5)液氯气化系统设置氮气吹扫设施，液氯钢瓶与管道连接处为柔性连接，钢瓶更换时需要断开此连接，此时管道内残余的氯气如果不进行置换，直接放空至大气，容易造成操作人员中毒。因此，在连接管道上设置固定的氮气吹扫置换管线，对液氯管道进行多次的氮气循环加压、抽真空等操作将管道中的余氯置换彻底，保证断开连接时无氯气泄漏，并且保证输送系统不被杂质气体污染。氮气吹扫置换的废气进入全厂的废气处理吸收装置，避免直接放空对环境造成污染。

(6)液氯仓库室内设置压力变送器和温度变送器，监测室内的压力和温度。温度变送器靠近液氯钢瓶设置。

(7)氮气吹扫连接管上设置了止回阀，防止液氯串入氮气系统。

由于氯气的剧毒性，设计还充分考虑了泄漏后的应急安全措施：

(1)在靠近液氯钢瓶瓶阀处及地沟内设置有毒气体检测探头，高浓度时可在现场和控制室发出声光报警。有毒气体检测系统按安全仪表系统进行管理，采用独立设置[6]。

(2)氯气紧急吸收系统与有毒气体检测系统联锁，当检测到氯气浓度超高时，联锁关闭液氯钢瓶出口紧急切断阀，启动紧急氯气排风机、紧急氯气吸收塔循环泵，启动氯气吸收装置。

(3)在仓库外就近设置紧急停车系统的现场操作按钮，可在氯气泄漏的紧急状况下迅速实现氯气输送系统的切断、氯气吸收系统的启动。