任杰

(中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善 750336)

在電石法生產(chǎn)PVC中，由于氯化氫含有的游離氯在VCM工序混合器與乙炔劇烈反應(yīng)發(fā)生爆炸這樣的事件偶有發(fā)生，輕則造成生產(chǎn)的中斷，重則造成重大經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡。在安全形勢日趨嚴(yán)峻的環(huán)境下，行業(yè)從業(yè)人員必須高度重視氯化氫中的游離氯含量。

1 工藝流程

來自氯氫處理工序的氯氣、氫氣通過控制閥送至石墨合成爐，在爐內(nèi)混合燃燒生成氯化氫氣體;將生產(chǎn)的氯化氫氣體溫度降至 45 ℃ 以下，送至VCM 合成工序。由乙炔工段送來的精制乙炔氣經(jīng)冷卻器冷卻后通過乙炔阻火器進(jìn)入混合器，由氯化氫工段送來的氯化氫氣體進(jìn)入混合器與乙炔氣進(jìn)行充分混合后送至VCM混合脫水，如圖1所示。

圖1 氯乙烯生產(chǎn)工藝流程簡圖

2 氯化氫過氯的危害

氫氣與氯氣在合成爐中燃燒生成氯化氫，氯化氫再與乙炔合成氯乙烯。當(dāng)合成氯化氫過氯時，因為氯氣化學(xué)性質(zhì)活潑，遇到乙炔極易發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，生成氯乙炔，氯乙炔不穩(wěn)定，分解生成炭黑和氯化氫，并放出大量熱量，促使混合氣體瞬時膨脹，易在VCM工序混合脫水的石墨冷凝器等薄弱環(huán)節(jié)爆炸，破壞性很大[1]。

3 氯化氫過氯的原因

3.1 電解裝置氫氣壓力波動

(1)由于工藝、儀表、電氣整流設(shè)備等故障觸發(fā)電解槽停車聯(lián)鎖，氯氣、氫氣壓力降低。

(2)電解氫氣總管自動閥失靈等故障導(dǎo)致自動閥關(guān)閉或閥門波動。

(3)電解循環(huán)堿罐遠(yuǎn)傳液位計失真或操作不當(dāng)導(dǎo)致液位過高，堿液進(jìn)入氫氣總管導(dǎo)致氫氣壓力波動；氫氣水封管線堵塞,管道大量積水導(dǎo)致氫氣壓力波動。

(4)電解氫氣排空桶漏液或水封失水等因素導(dǎo)致排空桶液位不足，造成氫氣排空，氫氣壓力降低。

(5)電解槽氫氣總管遠(yuǎn)傳壓力變送器故障導(dǎo)致氫氣壓力失真或不顯示。

3.2 氯氫裝置氫氣壓力波動

(1)氫氣機前冷卻器未按時排水導(dǎo)致氫氣壓力波動。

(2)氫氣總管機前壓力變送器引壓管凍結(jié)或堵塞，儀表失真，導(dǎo)致操作人員誤操作。

(3)氫氣壓縮機由于機械故障或柱銷斷裂導(dǎo)致氫氣壓力波動，電解槽聯(lián)鎖觸發(fā)導(dǎo)致氫壓機跳車。

(4)氫氣壓縮機大回流自動閥故障或積水導(dǎo)致失靈打開，引起氫氣壓力波動。

(5)氫氣壓縮機機后冷卻器、氣液分離器、氫氣分配臺及管線積水導(dǎo)致氫氣壓力波動，氫氣排空閥故障導(dǎo)致氫氣排空。

(6)氫氣壓縮機自身回流自動閥故障，引起氫氣壓力波動。

3.3 氯化氫合成裝置氫氣壓力波動

(1)氫氣緩沖罐排水操作不當(dāng)，氫氣外排導(dǎo)致氫氣壓力波動。

(2)氫氣緩沖罐排水不暢導(dǎo)致氫氣緩沖罐積水，氫氣壓力波動。

(3)合成氫氣總管自動閥發(fā)生故障,導(dǎo)致氫氣壓力波動。

(4)合成氫氣流量計故障，顯示不準(zhǔn)確，引起操作人員誤操作，導(dǎo)致過氯。

3.4 氫氣系統(tǒng)沖入氮氣導(dǎo)致純度下降

在生產(chǎn)系統(tǒng)開車過程中容易發(fā)生氮氣閥門未關(guān)閉或關(guān)閉不嚴(yán)，使用便攜式氫氣純度分析儀，通過檢測氧氣含量推算出氫氣純度,是無法發(fā)現(xiàn)此問題的。

(1)電解槽開車過程中，氫氣管路氮氣閥門未關(guān)閉。

(2)電解裝置充氮氣閥門誤操作或內(nèi)漏，導(dǎo)致氮氣進(jìn)入氫氣管道，充氮閥門位置有氫氣總管、堿循環(huán)罐、堿回收罐。

(3)氫壓站充氮氣閥門誤操作或內(nèi)漏，導(dǎo)致氮氣進(jìn)入氫氣管道。充氮閥門位置有氫氣水洗塔入口、氫氣分配臺。

(4)合成裝置充氮氣閥門誤操作或內(nèi)漏，導(dǎo)致氮氣進(jìn)入氫氣管道，充氮閥門位置有合成爐氫氣管道、合成爐停爐氮氣置換管道。

3.5 氯氣壓力波動

(1)氯氣液化冷凍機跳停，氯氣無法液化導(dǎo)致總管氯氣壓力升高。

(2)液氯儲槽尾氣閥開度過大，引起氯氣壓力波動。

(3)氯氣壓縮機發(fā)生喘振，引起氯氣壓力波動。

(4)合成氯氣流量計故障顯示不準(zhǔn)確，引起誤操作，導(dǎo)致過氯。

4 氯化氫中游離氯的檢測方法

4.1 人工取樣分析

在單臺合成爐出口和氯化氫總管取樣分析，進(jìn)行過氯的定性判斷。利用氯化氫易溶于水的性質(zhì)，用取樣管量取 100 mL氯化氫，用加過淀粉的KI溶液吸收后，讀取氣體量管溶液體積即為氯化氫純度。若過氯，吸收氯化氫后的水溶液會變藍(lán)色(碘遇淀粉變藍(lán))。這種方法速度較慢，不能在線連續(xù)監(jiān)測。

4.2 在線檢測

人工取樣分析周期長，頻率有限，人為操作誤差存在不確定性，很難起到預(yù)防爆炸事故的作用。氯化氫總管安裝在線監(jiān)測儀器，直接檢測氯化氫純度和游離氯含量，既能保證生產(chǎn)安全，又能有效提高氯化氫純度及防止游離氯的出現(xiàn)。

5 氯化氫過氯的預(yù)防措施

由于合成氯化氫裝置在整個氯堿安全生產(chǎn)運行中處于核心地位，近些年新建的氯堿項目自動化水平相對較高，一些投產(chǎn)較早的企業(yè)也逐步對氯化氫合成裝置進(jìn)行了自動化升級改造，并設(shè)置了工藝安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置。雖然降低了氯化氫過氯的風(fēng)險，但從業(yè)者必須從多方面因素考慮預(yù)防過氯事故的發(fā)生。

5.1 提高操作人員素質(zhì)

通過崗位的日常培訓(xùn)，繪制工藝流程簡圖，工藝控制點及參數(shù)，掌握設(shè)備的“三懂四會”等內(nèi)容，同時技術(shù)人員編制合成氯化氫過氯崗位應(yīng)急處置預(yù)案，每年進(jìn)行有效的演練，提高操作人員的應(yīng)急操作能力。

5.2 加大設(shè)備設(shè)施投入

進(jìn)入合成爐氯氣、氫氣流量計的準(zhǔn)確性，是影響過氯的重要因素，應(yīng)選用多孔平衡流量計，提高流量計的精度，減少誤差。

延長氯化氫管線，增加應(yīng)急處置時間。中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司為了有效防止過氯事故的發(fā)生，分別兩次對氯化氫管線進(jìn)行了延長，共計延長400 m以上。

在氯化氫總管上安裝游離氯在線分析儀，必要時進(jìn)行冗余設(shè)置，即每條生產(chǎn)線安裝2臺，確保檢測真實有效。由于氯化氫氣體附著性很強，須定期對分析儀進(jìn)行清洗和標(biāo)定[2]。

5.3 合理設(shè)置工藝安全聯(lián)鎖

為了避免氯化氫發(fā)生過氯，生產(chǎn)系統(tǒng)必須設(shè)置有效的工藝安全聯(lián)鎖，包括電解工序聯(lián)鎖，電解與氯氫壓機聯(lián)鎖， 氯氫壓機與電解聯(lián)鎖，合成氯化氫工序聯(lián)鎖，合成氯化氫與VCM混合脫水聯(lián)鎖。從業(yè)人員一定要從化工思維出發(fā)，確保生產(chǎn)線的每一個環(huán)節(jié)聯(lián)鎖的可靠性，合理設(shè)定工藝安全聯(lián)鎖，如電解工序的氯氫壓差聯(lián)鎖值，合成氯化氫的氫氣總管壓力聯(lián)鎖值，氯化氫游離氯含量聯(lián)鎖值等。

5.4 做好技術(shù)管理基礎(chǔ)工作

在設(shè)備管理方面，做好關(guān)鍵設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作，確保關(guān)鍵設(shè)備的穩(wěn)定運行，如電解槽、氯氣壓縮機、氫氣壓縮機、合成爐等。

儀表人員對電解工序、氯氫處理工序、合成氯化氫工序的儀表做好日常維護(hù)工作，避免因儀表出現(xiàn)故障對生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響。在每年停車檢修期間，工藝人員與儀表人員對工藝聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖試驗，確保工藝聯(lián)鎖的可靠性，在生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)異常發(fā)生過氯的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)安全停車。

6 結(jié)語

隨著先進(jìn)技術(shù)在生產(chǎn)裝置的應(yīng)用以及從業(yè)人員素質(zhì)的提高，氯化氫過氯造成混合脫水爆炸的事故逐漸減少，但是氯堿從業(yè)人員必須時刻警惕，如履薄冰，做好自己的本職工作，確保企業(yè)生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行。