電解海水制取次氯酸鈉過程的氣體安全探討

王樹忠

引言

近年來，我國(guó)在濱海建設(shè)了一些鋼鐵廠和電廠。在其循環(huán)水系統(tǒng)中要采用投加次氯酸鈉溶液的方式，抑制微生物的生長(zhǎng)，保持熱交換器或凝汽器系統(tǒng)、冷卻塔等系統(tǒng)的潔凈，保證取水流道的過流斷面，水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。次氯酸鈉溶液有成品采購(gòu)和電解制取兩種。采購(gòu)的次氯酸鈉溶液一般是是氯堿化工廠的副產(chǎn)品，濃度較高，雜質(zhì)較多。次氯酸鈉溶液的主要危險(xiǎn)性類別是腐蝕性和氧化性，具有受熱、見光分解的特性，導(dǎo)致次氯酸鈉溶液貯存和運(yùn)輸不便，貯存時(shí)間長(zhǎng)了還易失效。因此，濱海鋼鐵廠、電廠通常采用電解制取次氯酸鈉溶液的方式。這種工藝方式成熟，且臨海優(yōu)勢(shì)，就近制取，方便使用，其制取成本較低。但在海水制取次氯酸鈉電解反應(yīng)過程中，產(chǎn)生次氯酸鈉溶液同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生少量的氫氣及氯氣。氫氣具有可燃性和爆炸性，空氣中氫氣的濃度在4%～70%之間，遇有明火即會(huì)發(fā)生爆炸。氯氣與氫氣混合達(dá)到爆炸極限即氫氣含量在5%～86%時(shí)，遇到火花等即可爆炸。氯氣通過吸入或經(jīng)皮膚吸收可以使人致死。電解海水制取次氯酸鈉工序在工廠里一般是歸屬水專業(yè)負(fù)責(zé)，因此更需要高度重視過程中的氣體安全，使崗位工人知曉有關(guān)氣體安全知識(shí)。本文僅結(jié)合個(gè)人工作實(shí)際對(duì)電解海水制取次氯酸鈉過程氣體安全防護(hù)進(jìn)行探討。

1　電解海水制取次氯酸鈉的反應(yīng)原理

在電解海水制取次氯酸鈉過程中，主要存在下述化學(xué)反應(yīng)：

陽(yáng)極反應(yīng)：2C1-→Cl2+2e

陰極反應(yīng)：2e+2Na++2H2O→2NaOH+H2↑

極間的化學(xué)反應(yīng)：Cl2+2OH-→ClO-+Cl-+H2O

ClO-→Cl-+[0]

總反應(yīng)：NaCI+H2O→NaClO+H2↑

從電解反應(yīng)方程式中，我們看到電解過程中主要有氯氣和氫氣產(chǎn)生。其產(chǎn)生量雖小，但有針對(duì)性的做好相關(guān)氣體安全工作卻不容忽視。

2　制取過程氣體安全工作要點(diǎn)

2.1　設(shè)備裝置安全

2.1.1設(shè)備技術(shù)要求

如果有氫氣泄露，容易集聚在廠房頂部，所以電解廠房頂部或外墻上部要有排氣孔，排氣孔裝有軸流風(fēng)扇。設(shè)備選型時(shí)應(yīng)參考《氫氣使用安全規(guī)程》。次氯酸鈉發(fā)生器選用的電極，其應(yīng)能保證使電解過程中產(chǎn)生的氫氣容易排出。系統(tǒng)中室內(nèi)的鹽水管道、次氯酸鈉管道、酸液管道、閥門等宜采用UPVC工程塑料材質(zhì)。室外的次氯酸鈉、風(fēng)管道采用鋼襯膠管道。水泵的過流部分材質(zhì)采用聚四氟乙烯襯里。次氯酸鈉溶液儲(chǔ)罐、排氫風(fēng)機(jī)等應(yīng)布置在室外，且儲(chǔ)罐懸掛相應(yīng)的安全標(biāo)志牌。廠房?jī)?nèi)電機(jī)、電源開關(guān)、插座等按《爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安全規(guī)程》選用防爆產(chǎn)品。系統(tǒng)中管道所有閥門法蘭建議按氫氣站要求采用跨接線防靜電接地。排氫風(fēng)機(jī)采用雙路電源，以確保在停電的情況下，有保安電源保證H2的稀釋與排放。次氯酸鈉溶液儲(chǔ)罐頂部排氫放空管安裝阻火器，并采取靜電接地。

2.1.2檢測(cè)報(bào)警、連鎖裝置要求

為保證系統(tǒng)安全，應(yīng)設(shè)計(jì)必要的報(bào)警、連鎖裝置。如，在電解車間廠房?jī)?nèi)和主控室，分別安裝氫氣、氯氣固定式報(bào)警器。廠房?jī)?nèi)軸流風(fēng)機(jī)與固定式氫氣、氯氣報(bào)警器連鎖，當(dāng)氫氣濃度超過預(yù)設(shè)值（一般為1%），氯氣濃度超過預(yù)設(shè)值（一般為0.1%），自動(dòng)開啟機(jī)械排風(fēng)裝置強(qiáng)制排風(fēng)。次氯酸鈉溶液儲(chǔ)罐頂部安裝在線氫氣檢測(cè)裝置，電解過程中產(chǎn)生的H2，隨次氯酸鈉溶液進(jìn)入儲(chǔ)罐，經(jīng)排氫風(fēng)機(jī)稀釋到1%以下排入大氣中。當(dāng)排氫風(fēng)機(jī)故障停機(jī)時(shí)，備用風(fēng)機(jī)應(yīng)連鎖自動(dòng)投運(yùn)。當(dāng)次氯酸鈉溶液儲(chǔ)罐頂部氫氣含量超過1%的時(shí)候，整個(gè)裝置連鎖停車。當(dāng)系統(tǒng)停車后，排氫風(fēng)機(jī)仍應(yīng)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以使貯存箱內(nèi)H2全部排出。

2.1.3防護(hù)裝備要求

應(yīng)至少有兩套空氣呼吸器，兩套防化服、頭盔等。崗位工應(yīng)著防靜電工作服和防靜電工作鞋。主控室備有便攜式氯氣、氫氣報(bào)警器。廠房安裝洗眼器，備有滅火器等。檢修間備有銅制檢修工具。

2.2　運(yùn)行安全

操作時(shí)應(yīng)盡量選擇遠(yuǎn)程操作。巡檢時(shí)應(yīng)兩人以上，需注意防靜電事項(xiàng)。巡檢中發(fā)現(xiàn)任何泄漏必須及時(shí)處理。在設(shè)備調(diào)試階段應(yīng)采用手動(dòng)模式。如在排氫風(fēng)機(jī)沒有運(yùn)行的情況下，啟動(dòng)整流器的操作不會(huì)被執(zhí)行。設(shè)備調(diào)試完成投入正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行宜采用自動(dòng)模式。如選擇系統(tǒng)自動(dòng)停車時(shí)，崗位工在控制柜上啟動(dòng)“自動(dòng)停”按鈕，系統(tǒng)按編制好的程序自動(dòng)停止運(yùn)行。此時(shí)排氫風(fēng)機(jī)會(huì)延時(shí)一段時(shí)間以全部排盡罐內(nèi)氫氣（一般需要在10 min以上），然后系統(tǒng)才能停止運(yùn)行。

2.3　檢修安全

裝置需要檢修時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守《氫氣使用安全規(guī)程》等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，必須辦理檢修工作票和動(dòng)火票、氣體防護(hù)申請(qǐng)票等。檢修需要使用銅制工具或鐵制工具涂抹黃油。對(duì)系統(tǒng)管道、儲(chǔ)罐、電解槽檢修時(shí)必須檢測(cè)氯氣、氫氣含量，系統(tǒng)檢修時(shí)，需用氮?dú)獾榷栊詺怏w對(duì)管道、設(shè)備進(jìn)行吹掃置換等符合要求。系統(tǒng)內(nèi)部和動(dòng)火區(qū)域氫氣的最高含量不超過0.4%，氯氣含量不超過0.04%。另外，應(yīng)按《氫氣使用安全規(guī)程》等有關(guān)國(guó)標(biāo)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)固定式報(bào)警器、靜電跨接線、防雷接地、聯(lián)鎖裝置等定期檢查和試驗(yàn)。

根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，電解海水制取次氯酸鈉系統(tǒng)建議每3～5年為一個(gè)大修周期。

3　結(jié)語

目前國(guó)內(nèi)對(duì)電解海水制取次氯酸鈉過程在氣體安全尚沒有具體的規(guī)范要求，但其過程中氯氣、氫氣的產(chǎn)生，確需我們高度重視氣體安全工作，從細(xì)節(jié)上、基礎(chǔ)工作中做好防范。近年來，國(guó)內(nèi)不斷有電解海水制取次氯酸鈉裝置發(fā)生事故，氣體因素是造成事故的主要原因之一，因此，做好電解海水制取次氯酸鈉過程的氣體安全防護(hù)工作很有必要，也是企業(yè)減少事故損失，規(guī)避事故風(fēng)險(xiǎn)的需要。

[參 考 文 獻(xiàn)]

【1】張旭.電解海水制取次氯酸鈉溶液系統(tǒng)的應(yīng)用[J].城市理論研究.2012(18).

【2】呂偉舜.電解海水制次氯酸鈉系統(tǒng)在印尼北蘇風(fēng)港燃煤電站中的應(yīng)用[J].水環(huán)境腐蝕與防護(hù)學(xué)術(shù)研討會(huì).2009.

【3】常愛國(guó).大型電解海水次氯酸鈉裝置在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用[J].東北電力技術(shù).2002年 第9期.