某液氯气化装置消防安全设施设计的探讨

李志强

(湖北省化学工业研究设计院，湖北 武汉 430073)

1 项目概况

氯气为本工程高纯度四氯化硅产品的重要原料之一，为保证该项目的生产需新建液氯汽化装置一套，包含液氯储罐、汽化装置以及配套的尾气吸收装置等。该项目设置有液氯储罐两个，每个储罐容积为30 m3，一用一备。装置内设有两套液氯气化装置、氯气缓冲罐、加压气化器和加压缓冲罐，同时布置有两个热水槽，供气化器热水使用；根据安全设施设计要求，室外布置管道尾气吸收装置和事故尾气吸收装置。

2 液氯性质及液氯泄露事故的原因分析

液氯属于剧毒化学品，属于重点监管的危险化学品[1]。常温常压下为黄绿色、有刺激性气味的气体。常温下、709kPa以上压力时为液体，液氯为金黄色。微溶于水，易溶于二硫化碳和四氯化碳。对眼、呼吸道粘膜有刺激作用。轻度中毒者有流泪、咳嗽、咳少量痰、胸闷，出现气管炎和支气管炎的表现；中度中毒发生支气管肺炎或间质性肺水肿，病人除有上述症状的加重外，出现呼吸困难、轻度紫绀等；重者发生肺水肿、昏迷和休克，可出现气胸、纵隔气肿等并发症。吸入极高浓度的氯气，可引起迷走神经反射性心跳骤停或喉头痉挛而发生“电击样”死亡。

2004年4月16日，重庆市天元化工总厂氯冷凝器发生故障，处置过程中发生爆炸，事故造成9人死亡，罐区100m范围内部分建筑损坏，大量氯气泄漏导致周围15万居民疏散[2]。

2011年10月16日上午，位于武进区郑陆镇的常州市波源化工有限公司发生液氯泄漏事故。事故造成该公司1名职工重伤经抢救无效死亡，另有2名职工住院治疗[3]。

2017年5月13日，河北省沧州市利兴特种橡胶股份有限公司发生的氯气泄漏事故，导致该公司现场员工及附近人员中毒，周边群众1000余人被紧急疏散，事故造成2人死亡、25人入院治疗[4]。

综合分析以往液氯泄露事故原因，绝大部分是液氯罐车卸料流程不合规、检修更换操作不规范以及液氯泄露后处置不当引起的。为进一步提高液氯储存和使用的安全性，本文在项目实际设计过程中，既保证了满足国家法律法规的要求，又提出了切实可行满足企业实际运行需求的设计方案。

3 液氯汽化装置消防安全设施的设计

3.1 总图运输的消防设计

根据规范关于乙类车间与其他建筑物的防火间距要求，该项目周围其他建筑物之间间距设计均满足规范要求，具体见表1。

表 1 建筑物之间间距设计

注：括号内为《建筑设计防火规范》(GB50016- 2014)要求距离。

3.2 建筑的消防设计

该项目单层框架结构建筑，生产类别为乙类，耐火等级为二级，总建筑面积为468.16 m2，建筑整体为一个防火分区。建筑外门窗采用一旦液氯泄露能自动关闭的电动窗；设置有两个平开的安全出口满足安全疏散。

3.3 给水排水的消防设计

根据规范要求，本项目消防给水接自厂区原有环状消防给水管网，接入点两处，接入点压力1.0MPa，接入管管径DN150，项目界区内形成环状管网，管网上根据规范要求设置室外地上式消火栓。装置内根据规范设置一定数量的室内消火栓。

根据规范规定，该项目灭火器配置场所的火灾种类为B/C类，火灾危险性为严重危险级。配置MF/ABC5手提式磷酸铵盐干粉灭火器。

3.4 工艺系统的安全设施设计

(1)卸车过程，向储罐压送液氯时，加压气化器用热水加热，进口水温不超过40℃，气化压力不超过1MPa。卸车气相管道、液相管道设远传温度和压力显示和高报警。液氯储罐设远传液位显示和低报警、高报警、高高报警，液氯储罐充装量不大于设备容积的80%。

(2)液氯经过管道输送到液氯气化器气化过程中，液氯进口管道设置切断阀、调节阀；切断阀与液氯气化器压力、液位、温度进行联锁切断；调节阀与液氯气化器压力形成调节；热水进料管上设置调节阀，调节阀与液氯气化器温度形成调节。

(3)液氯气化器充装量不能大于设备容积的80%，设有远传液位显示和高报警、高高报警，超高高限时，关闭液氯进口开关阀；远传温度显示高限报警，关闭进气化器进热水调节阀。

(4)氯气缓冲罐设有远传液位显示和高报警、高高报警，远传温度显示，远传压力显示和高报警、高高报警，液氯储罐压力超高限时报警，联锁停液氯泵，停进气化器切断阀，关闭蒸汽调节阀。

(5)在液氯储罐、液氯气化器、氯气缓冲罐设置安全阀，对罐体进行安全泄压；尾气去废气处理；

(6)当管道检修需要排空时，启动管道尾气吸收装置，使用文丘里喷射器对管道内剩余氯气进行输送至处理装置进行处理。联锁启动泄漏风机，将氯气吸入管道尾气吸收系统进行处理。

3.5 火灾报警及工业电视监控系统的设计

装置区危险成分为氯气有毒性气体，故设置有毒气体检测器。在整个装置区内易泄漏和易积聚有毒气体的场所，按规范设置有毒气体探测器。

根据计算本项目装置构成二级重大危险源，依据《危险化学品重大危险源安全监控通用技术规范》《危险化学品重大危险源罐区现场安全监控装备设置规范》的要求，液氯气化装置区设置工业电视监控系统确保安全监控罐区实时状态。

本项目声光报警设备利用有毒气体探测器自带的声光警报器发出安全警示及紧急疏散警报，取代应急广播相关功能。

4 结论及建议

本文对液氯的性质以及液氯泄露事故的案例进行分析，在项目的设计过程中既满足国家规范及法律法规的要求，又提出了具有可操作性的措施和意见。目前该项目已经通过了安监部门的审查，希望对类似项目的设计以及运营管理起到一定借鉴意义。

对于类似项目建设单位来说，应建立健全管理制度、教育制度及岗位操作规程；建立完善事故应急救援系统，编制应急救援预案并定期进行演练。利用多种形式对员工进行安全教育，提高员工的素质和安全技能。