电解海水制取次氯酸钠过程的气体安全探讨

王树忠

引言

近年来，我国在滨海建设了一些钢铁厂和电厂。在其循环水系统中要采用投加次氯酸钠溶液的方式，抑制微生物的生长，保持热交换器或凝汽器系统、冷却塔等系统的洁净，保证取水流道的过流断面，水系统的安全运行。次氯酸钠溶液有成品采购和电解制取两种。采购的次氯酸钠溶液一般是是氯碱化工厂的副产品，浓度较高，杂质较多。次氯酸钠溶液的主要危险性类别是腐蚀性和氧化性，具有受热、见光分解的特性，导致次氯酸钠溶液贮存和运输不便，贮存时间长了还易失效。因此，滨海钢铁厂、电厂通常采用电解制取次氯酸钠溶液的方式。这种工艺方式成熟，且临海优势，就近制取，方便使用，其制取成本较低。但在海水制取次氯酸钠电解反应过程中，产生次氯酸钠溶液同时，会产生少量的氢气及氯气。氢气具有可燃性和爆炸性，空气中氢气的浓度在4%～70%之间，遇有明火即会发生爆炸。氯气与氢气混合达到爆炸极限即氢气含量在5%～86%时，遇到火花等即可爆炸。氯气通过吸入或经皮肤吸收可以使人致死。电解海水制取次氯酸钠工序在工厂里一般是归属水专业负责，因此更需要高度重视过程中的气体安全，使岗位工人知晓有关气体安全知识。本文仅结合个人工作实际对电解海水制取次氯酸钠过程气体安全防护进行探讨。

1　电解海水制取次氯酸钠的反应原理

在电解海水制取次氯酸钠过程中，主要存在下述化学反应：

阳极反应：2C1-→Cl2+2e

阴极反应：2e+2Na++2H2O→2NaOH+H2↑

极间的化学反应：Cl2+2OH-→ClO-+Cl-+H2O

ClO-→Cl-+[0]

总反应：NaCI+H2O→NaClO+H2↑

从电解反应方程式中，我们看到电解过程中主要有氯气和氢气产生。其产生量虽小，但有针对性的做好相关气体安全工作却不容忽视。

2　制取过程气体安全工作要点

2.1　设备装置安全

2.1.1设备技术要求

如果有氢气泄露，容易集聚在厂房顶部，所以电解厂房顶部或外墙上部要有排气孔，排气孔装有轴流风扇。设备选型时应参考《氢气使用安全规程》。次氯酸钠发生器选用的电极，其应能保证使电解过程中产生的氢气容易排出。系统中室内的盐水管道、次氯酸钠管道、酸液管道、阀门等宜采用UPVC工程塑料材质。室外的次氯酸钠、风管道采用钢衬胶管道。水泵的过流部分材质采用聚四氟乙烯衬里。次氯酸钠溶液储罐、排氢风机等应布置在室外，且储罐悬挂相应的安全标志牌。厂房内电机、电源开关、插座等按《爆炸危险场所电气安全规程》选用防爆产品。系统中管道所有阀门法兰建议按氢气站要求采用跨接线防静电接地。排氢风机采用双路电源，以确保在停电的情况下，有保安电源保证H2的稀释与排放。次氯酸钠溶液储罐顶部排氢放空管安装阻火器，并采取静电接地。

2.1.2检测报警、连锁装置要求

为保证系统安全，应设计必要的报警、连锁装置。如，在电解车间厂房内和主控室，分别安装氢气、氯气固定式报警器。厂房内轴流风机与固定式氢气、氯气报警器连锁，当氢气浓度超过预设值（一般为1%），氯气浓度超过预设值（一般为0.1%），自动开启机械排风装置强制排风。次氯酸钠溶液储罐顶部安装在线氢气检测装置，电解过程中产生的H2，随次氯酸钠溶液进入储罐，经排氢风机稀释到1%以下排入大气中。当排氢风机故障停机时，备用风机应连锁自动投运。当次氯酸钠溶液储罐顶部氢气含量超过1%的时候，整个装置连锁停车。当系统停车后，排氢风机仍应继续运转，以使贮存箱内H2全部排出。

2.1.3防护装备要求

应至少有两套空气呼吸器，两套防化服、头盔等。岗位工应着防静电工作服和防静电工作鞋。主控室备有便携式氯气、氢气报警器。厂房安装洗眼器，备有灭火器等。检修间备有铜制检修工具。

2.2　运行安全

操作时应尽量选择远程操作。巡检时应两人以上，需注意防静电事项。巡检中发现任何泄漏必须及时处理。在设备调试阶段应采用手动模式。如在排氢风机没有运行的情况下，启动整流器的操作不会被执行。设备调试完成投入正常运行时，系统运行宜采用自动模式。如选择系统自动停车时，岗位工在控制柜上启动“自动停”按钮，系统按编制好的程序自动停止运行。此时排氢风机会延时一段时间以全部排尽罐内氢气（一般需要在10 min以上），然后系统才能停止运行。

2.3　检修安全

装置需要检修时，应严格遵守《氢气使用安全规程》等标准、规范要求，必须办理检修工作票和动火票、气体防护申请票等。检修需要使用铜制工具或铁制工具涂抹黄油。对系统管道、储罐、电解槽检修时必须检测氯气、氢气含量，系统检修时，需用氮气等惰性气体对管道、设备进行吹扫置换等符合要求。系统内部和动火区域氢气的最高含量不超过0.4%，氯气含量不超过0.04%。另外，应按《氢气使用安全规程》等有关国标、行业标准对固定式报警器、静电跨接线、防雷接地、联锁装置等定期检查和试验。

根据相关经验，电解海水制取次氯酸钠系统建议每3～5年为一个大修周期。

3　结语

目前国内对电解海水制取次氯酸钠过程在气体安全尚没有具体的规范要求，但其过程中氯气、氢气的产生，确需我们高度重视气体安全工作，从细节上、基础工作中做好防范。近年来，国内不断有电解海水制取次氯酸钠装置发生事故，气体因素是造成事故的主要原因之一，因此，做好电解海水制取次氯酸钠过程的气体安全防护工作很有必要，也是企业减少事故损失，规避事故风险的需要。

[参 考 文 献]

【1】张旭.电解海水制取次氯酸钠溶液系统的应用[J].城市理论研究.2012(18).

【2】吕伟舜.电解海水制次氯酸钠系统在印尼北苏风港燃煤电站中的应用[J].水环境腐蚀与防护学术研讨会.2009.

【3】常爱国.大型电解海水次氯酸钠装置在火力发电厂中的应用[J].东北电力技术.2002年 第9期.