甲基二氯化膦封閉廠房泄漏后處理措施研究

鞏鑫賢

(中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

甲基二氯化膦(CH3PCl2)化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，劇毒，易燃易爆，遇水或濕空氣劇烈反應(yīng)生產(chǎn)HCl，有腐蝕性。采用封閉廠房設(shè)計(jì)能夠降低工藝裝置受環(huán)境條件的限制，又能避免危險(xiǎn)介質(zhì)的泄漏擴(kuò)散等。但一套工藝裝置內(nèi)閥門、機(jī)泵、法蘭等數(shù)量較多，長(zhǎng)期運(yùn)行物料難免發(fā)生泄漏，一旦泄漏會(huì)帶來(lái)各種各樣的安全隱患，所以封閉廠房設(shè)置通風(fēng)設(shè)施是保證操作人員安全健康、裝置安全運(yùn)行的重要舉措。同時(shí)，封閉廠房也考慮裝置內(nèi)有毒有害介質(zhì)發(fā)生大規(guī)模泄漏時(shí)的事故通風(fēng)措施問(wèn)題，但事故通風(fēng)產(chǎn)生的廢氣量大，速率快，其泄漏后的處理工藝是個(gè)難題。本文著重從降低通風(fēng)量以及泄漏后的處理措施進(jìn)行研究[1]。

1 降低通風(fēng)量

甲基二氯化膦遇水、遇濕空氣反應(yīng)生成HCl，按照HG/T20698-2009《化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.6.1條“可能突然大量放散有害氣體或爆炸危險(xiǎn)氣體的生產(chǎn)房間應(yīng)設(shè)計(jì)事故通風(fēng)系統(tǒng)”，附錄C中HCl的換氣次數(shù)為5次/h，按照現(xiàn)有的封閉廠房尺寸40 m(長(zhǎng))×50 m(寬)×20 m(高)，容積為40000 m3，事故通風(fēng)風(fēng)量為2.0×105m3/h。氣量太大，廢氣處理措施投資大、能耗高且不合理。下面圍繞如何降低通風(fēng)量進(jìn)行探討。

1.1 優(yōu)化設(shè)備布置，局部封閉

甲基二氯化膦泄漏后需用大量的水噴淋快速破壞，將生成的鹽酸及時(shí)通過(guò)地溝排走。為降低通風(fēng)量且減少水噴淋時(shí)鹽酸對(duì)設(shè)備和管線的腐蝕，將含有甲基二氯化膦的設(shè)備集中布置，以便減小泄漏時(shí)事故影響的范圍。

優(yōu)化布置后，含甲基二氯化膦設(shè)備集中在3個(gè)區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域采用卷簾門局部封閉且設(shè)置事故噴淋系統(tǒng)、隔堤和通風(fēng)管[2]。卷簾門正常為敞開狀態(tài)，泄漏時(shí)放下卷簾門進(jìn)行局部封閉，然后噴淋、通風(fēng)。通風(fēng)量按照3個(gè)區(qū)域中的最大事故泄漏量進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。核算如表1所示。

表1 卷簾門封閉區(qū)域泄漏量核算

經(jīng)計(jì)算，最大泄漏區(qū)域C區(qū)核算成HCl的泄漏量為958 kg，考慮到設(shè)備的不完全泄漏，故取泄漏系數(shù)0.6，故HCl泄漏量為575 kg，假設(shè)甲基二氯化膦0.5 h泄漏并與水反應(yīng)完畢，其HCl的泄漏速率為1150 kg/h，風(fēng)機(jī)抽出的氣體中考慮30%的惰性組分，抽氣量約1095 m3/h。與原來(lái)通風(fēng)方案相比較，其通風(fēng)量下降了99.45%。

1.2 優(yōu)化設(shè)備、管道結(jié)構(gòu)

裝置內(nèi)含甲基二氯化膦最大的緩沖罐采用雙防罐(內(nèi)層碳鋼襯鎳基合金，外層碳鋼，夾層充氮?dú)?，避免罐體泄漏，并設(shè)置液位監(jiān)控，確保不發(fā)生泄漏。設(shè)備和管道采用焊接形式，焊縫100%探傷檢測(cè)，減少泄漏，降低通風(fēng)量。

2 事故噴淋后處理措施

2.1 廢氣處理

廢氣處理工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 廢氣處理工藝流程簡(jiǎn)圖

每一個(gè)封閉區(qū)域設(shè)置有毒氣體報(bào)警儀(監(jiān)控HCl)，有2個(gè)同時(shí)報(bào)警時(shí)，由控制室中的操作人員確認(rèn)后開啟一鍵處理的聯(lián)鎖按鈕(每個(gè)卷簾門封閉區(qū)域設(shè)置獨(dú)立的聯(lián)鎖系統(tǒng))，觸發(fā)后動(dòng)作如下：

a)開啟事故處理系統(tǒng)的堿液循環(huán)泵；

b)關(guān)閉獨(dú)立事故區(qū)域內(nèi)的卷簾門；

c)開啟獨(dú)立事故區(qū)域內(nèi)的水噴淋系統(tǒng)；

d)開啟獨(dú)立事故區(qū)域內(nèi)排風(fēng)管線上的開關(guān)閥、事故風(fēng)機(jī)；

e)噴淋、通風(fēng)一段時(shí)間，當(dāng)廠房?jī)?nèi)HCl報(bào)警儀不再報(bào)警并確認(rèn)安全后方可關(guān)閉風(fēng)機(jī)和排放管線上的開關(guān)閥，停堿液循環(huán)泵，測(cè)量堿液pH值；

f)處理完畢，查找泄漏源，盡快維修處理[3]。

2.2 廢液處理

封閉區(qū)域內(nèi)噴淋后的含酸廢水通過(guò)地漏進(jìn)入地下的廢水收集池。為防止發(fā)生泄漏時(shí)事故噴淋系統(tǒng)沒有及時(shí)開啟，造成泄漏出的甲基二氯化膦著火通過(guò)地漏進(jìn)入管網(wǎng)，引燃塑料材質(zhì)的地漏管道，裝置中的3個(gè)獨(dú)立區(qū)域均設(shè)置300 mm高的小圍堰，圍堰內(nèi)設(shè)置2個(gè)地漏，其中一個(gè)地漏頂部與樓面平齊(正常關(guān)閉，用于事故時(shí)圍堰內(nèi)排凈)，另一個(gè)地漏高出樓面50 mm(用于排放事故噴淋水)。

3 設(shè)備選型

風(fēng)機(jī)抽取的廢氣進(jìn)入吸收塔，吸收塔開車前注入10 m3濃度20wt%堿液，循環(huán)噴淋吸收HCl，塔底設(shè)置循環(huán)噴淋泵以及冷卻器，及時(shí)將吸收熱移走。噴淋水量按照20 m3/h，總氣量為1095 m3/h，吸收后塔頂廢氣中不含有HCl，能夠達(dá)標(biāo)排放。

采用ASPEN PLUS對(duì)吸收過(guò)程模擬如圖2所示。

圖2 ASPEN PLUS流程模擬廢氣吸收

3.1 堿液循環(huán)冷卻器選型

采用ASPEN EDR計(jì)算堿液循環(huán)冷卻器，選型如表2所示。

表2 堿液循環(huán)冷卻器選型

3.2 廢氣吸收塔選型

表3 廢氣吸收塔選型

采用ASPEN對(duì)廢氣吸收塔計(jì)算，選型如表3所示。

4 結(jié)論

通過(guò)優(yōu)化設(shè)備布置、優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)置卷簾門等措施大大降低了事故通風(fēng)的通風(fēng)量，事故通風(fēng)量由20000 m3/h下降到1095 m3/h，降低了99.45%。分別研究了事故泄漏噴淋后廢氣和廢水的處理措施，廢水處理充分考慮了甲基二氯化膦泄漏后是否與噴淋水充分反應(yīng)的問(wèn)題，廢氣處理研究了一套工藝處理裝置，有效解決了封閉廠房有毒有害物質(zhì)泄放及處理的問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)廢氣處理裝置的設(shè)備進(jìn)行了選型計(jì)算。為其他類似封閉廠房的設(shè)計(jì)提供借鑒意義。