涉氯工程安全設(shè)計(jì)要點(diǎn)綜述

趙明明

（山東新華醫(yī)藥化工設(shè)計(jì)有限公司，山東淄博 255000）

2011年8 月，某省一化工企業(yè)發(fā)生液氯泄漏事故，該事故是由氯氣分配器短節(jié)的銹蝕導(dǎo)致，事故致使6人中毒。2020年6月，某省一化工企業(yè)同樣發(fā)生液氯泄漏事故，起因是由儲罐頂進(jìn)料管的腐蝕破裂導(dǎo)致，所幸是未造成人員的傷亡。近些年，液氯泄漏事故時有發(fā)生，悲劇不斷上演，造成人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)引起重視。

1 氯的理化性質(zhì)及危險特性

氯，又稱氯氣、液氯，CAS號7782-50-5，常溫常壓下為黃綠色且有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，加壓可液化為金黃色油狀液體。分子量70、沸點(diǎn)-34.5℃、氣體密度3.21kg/m3、氣化焓10.2kJ/mol，標(biāo)況下1體積液氯可氣化為484體積氯氣，同時吸收大量熱。

氯不燃但助燃，易燃?xì)怏w或蒸氣能與氯氣混合形成爆炸性混合氣體。吸入后接觸呼吸道黏膜中的水分，導(dǎo)致局部刺激和腐蝕。MAC職業(yè)接觸限值1mg/m3，長期低濃接觸可引起諸多慢性病，吸入高濃度氯氣可致死。

2 涉氯工程安全設(shè)計(jì)

氯列入《高毒物品目錄》[1]《首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險化學(xué)品名錄》[2]《危險化學(xué)品目錄》[3]中的劇毒品和《特別管控危險化學(xué)品目錄》[4]中的有毒化學(xué)品，在設(shè)計(jì)中應(yīng)足夠重視。

2.1 總圖布置

對于液氯倉庫、實(shí)瓶庫和灌裝站的布置，《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]強(qiáng)調(diào)其應(yīng)布置在地勢較低的開闊地帶，且位于廠區(qū)全年最小風(fēng)頻的上風(fēng)側(cè)；遠(yuǎn)離主要道路及易燃易爆品的生產(chǎn)、儲存和裝卸設(shè)施，與人員集中場所保持至少50m間距?！妒突すS布置設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]提出“高毒泄漏源”的概念，對于純氯或者氯含量超過3 000×10－6的物料，則屬于高毒泄漏源范疇，其中規(guī)定了其與人員集中場所的最小安全防護(hù)距離。

液氯為液化氣體、劇毒化學(xué)品，能引起嚴(yán)重?zé)齻?。一旦發(fā)生事故，危害嚴(yán)重，特別是危及人的生命安全。上述兩個規(guī)范都對與人員集中場所的距離提出了要求，以保護(hù)人的生命安全。氯氣密度重于空氣，泄漏的氯氣會在風(fēng)的作用下，沿著地面向低洼地帶擴(kuò)散。因此，在進(jìn)行總圖布置時，要充分考慮地勢、風(fēng)向以及人員集中場所的位置，科學(xué)合理的布置。

2.2 存儲

《關(guān)于氯氣安全設(shè)施和應(yīng)急技術(shù)的指導(dǎo)意見》[7]推薦采用密閉結(jié)構(gòu)儲存液氯，時隔十年，應(yīng)急管理部辦公廳發(fā)布《淘汰落后危險化學(xué)品安全生產(chǎn)工藝技術(shù)設(shè)備目錄（第一批）》[8]，將“未設(shè)置密閉及自動吸收系統(tǒng)的液氯儲存?zhèn)}庫”列入淘汰落后設(shè)備，原因是不密閉及不配備自動吸收系統(tǒng)的液氯倉庫安全風(fēng)險高，容易發(fā)生中毒事故，因此液氯倉庫應(yīng)密閉儲存，還要設(shè)置與報警裝置連鎖的自動吸收裝置。

液氯劇毒，構(gòu)成重大危險源的臨界量為5t，其儲存場所很容易構(gòu)成重大危險源，極易發(fā)生泄漏引起人員中毒，安全風(fēng)險高。因此，在設(shè)計(jì)液氯倉庫時，應(yīng)該按照密閉倉庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)置機(jī)械通風(fēng)和事故時的自動吸收設(shè)施，自動吸收設(shè)施與倉庫內(nèi)的氯氣報警器連鎖，以免氯氣向外擴(kuò)散。

《劇毒化學(xué)品、放射源存放場所治安防范要求》對儲存劇毒化學(xué)品倉庫的實(shí)體防護(hù)提出了要求，指出劇毒化學(xué)品儲量構(gòu)成一、二級風(fēng)險的，其倉庫墻壁應(yīng)采用混凝土墻或?qū)嵭拇u墻建造，墻壁厚度≥250mm，并且倉庫上部應(yīng)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面，厚度≥160mm。因此，設(shè)計(jì)時不僅要密閉，還要滿足本規(guī)范對土建結(jié)構(gòu)的要求。

2.3 卸車

液氯卸車主要有三種方式：鋼管硬連接、金屬軟管連接和鶴管連接。

鋼管硬連接，即液氯槽車開到儲罐附近后，操作工人用預(yù)先備好的各種管件現(xiàn)場配管，安裝完成并試壓合格后再進(jìn)行卸車操作；金屬軟管連接，即液氯儲罐通過軟管與槽車卸車口連接進(jìn)行卸車操作，軟管需要定期檢查和試壓；鶴管連接，即液氯儲罐通過鶴管與槽車連接進(jìn)行卸車操作。鶴管其實(shí)質(zhì)是由鋼管和旋轉(zhuǎn)接頭組成的，兼具鋼管的強(qiáng)度和金屬軟管的靈活性，并且克服了鋼管硬連接的操作不便、勞動量大以及金屬軟管強(qiáng)度低、易爆管的缺陷，是目前力推的液氯卸車方式。

《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險化學(xué)品建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)計(jì)管理的通知》和《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》[12]中都要求采用鶴管卸車，禁用使用軟管。

液氯管道使用軟管連接也被列入《淘汰落后危險化學(xué)品安全生產(chǎn)工藝技術(shù)設(shè)備目錄（第一批）》[8]中被淘汰的落后設(shè)備之列，指出金屬軟管缺乏檢測要求，安全可靠性低?！段ｋU化學(xué)品企業(yè)安全分類整治目錄》也將其列入整治目錄。

由于軟管連接易發(fā)生泄漏事故，一旦泄漏危害性較大，使用鶴管代替管道硬連接和金屬軟管連接已成趨勢。設(shè)計(jì)時，應(yīng)注意液氯槽車為頂部裝卸，鶴管應(yīng)設(shè)置在平臺之上，選用密封性能好、帶有氣相平衡口的鶴管，且應(yīng)設(shè)置干式切斷閥，以便鶴管與槽車分離時無泄漏。

2.4 自動化控制和安全儀表系統(tǒng)（SIS）

《危險化學(xué)品安全專項(xiàng)整治三年行動實(shí)施方案》要求?；菲髽I(yè)提升自控水平，對涉及“兩重點(diǎn)一重大”的生產(chǎn)及儲存設(shè)施，完善可燃和有毒氣體報警裝置、緊急切斷裝置和自動化控制系統(tǒng)。

《危險化學(xué)品企業(yè)安全分類整治目錄》將涉及氯化工藝的上下游配套裝置未實(shí)現(xiàn)自動化控制的列入，主要是氯化工藝涉氯，反應(yīng)裝置自身安全風(fēng)險高，而且液氯氣化、氯氣吸收等上下游工序也容易發(fā)生事故，同樣需要實(shí)現(xiàn)自動化控制，以盡可能減少作業(yè)現(xiàn)場操作人數(shù)。

《危險化學(xué)品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》和《危險化學(xué)品企業(yè)安全分類整治目錄》要求涉及毒性氣體、液化氣體、劇毒液體的一級和二級重大危險源必須配備獨(dú)立的SIS系統(tǒng)。

自動化控制和安全儀表系統(tǒng)是事故時減少人員傷亡的有效措施，是?；菲髽I(yè)發(fā)展的趨勢，對于構(gòu)成“兩重點(diǎn)一重大”的危險化學(xué)品建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)初期開展HAZOP分析，進(jìn)行SIL等級評估，根據(jù)工藝過程危險和風(fēng)險分析結(jié)果，確定SIL等級，設(shè)計(jì)合適的SIS系統(tǒng)。

2.5 壓力容器和壓力管道

液氯儲罐設(shè)計(jì)溫度50℃，設(shè)計(jì)壓力至少為該溫度下的飽和蒸氣壓。液氯常壓氣化溫度可低至-34.5℃，其選材一般為16MnDR。應(yīng)嚴(yán)格控制充裝系數(shù)≤0.8，設(shè)置至少一臺備用儲罐，備用儲罐的容積應(yīng)考慮最大罐容積。儲罐應(yīng)配備安全閥、壓力表、溫度表和液位計(jì)等安全附件，液位計(jì)應(yīng)至少采用兩種型式不同的液位計(jì)。

對于滿足壓力管道條件的液氯管道，其壓力管道等級為GC1級，危害性大。氯為A1類流體，其法蘭型式不應(yīng)采用平焊，法蘭的公稱壓力至少為2.0MPa且有25%以上余量，若選用軟墊片，法蘭密封面型式應(yīng)為榫槽面或者凹凸面。管道應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和氣密性實(shí)驗(yàn)，GC1級壓力管道的X射線的探傷比例應(yīng)為100%。

液氯儲罐為壓力容器，不可充裝過量，應(yīng)保證設(shè)計(jì)選材合適、安全附件齊全；法蘭是管道易泄漏的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)時應(yīng)選擇合適的法蘭型式及密封面，并配用耐氯腐蝕墊片；100%射線無損檢測技術(shù)等級不低于NB/T47013規(guī)定的AB級，合格級別不低于NB/T47013規(guī)定的II級，檢測合格后，進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)和氣密性實(shí)驗(yàn)以保證管道的強(qiáng)度和密封性能，實(shí)驗(yàn)壓力分別為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍和1.0倍。

2.6 三氯化氮含量控制

三氯化氮為黃色黏稠狀液體，沸點(diǎn)71℃、自燃爆炸溫度95℃，由于工藝生產(chǎn)特點(diǎn)，三氯化氮不可避免地存在于液氯當(dāng)中，液氯中三氯化氮含量超過5%時，會有爆炸危險，因此，應(yīng)控制液氯中三氯化氮的含量，避免危險發(fā)生。

氯氣液化采用氨冷凍鹽水的工藝被列入《淘汰落后危險化學(xué)品安全生產(chǎn)工藝技術(shù)設(shè)備目錄（第一批）》[8]，其原因在于用氨來冷凍鹽水易形成氨鹽漏進(jìn)液氯中，產(chǎn)生三氯化氮帶來危害。

《淘汰落后安全技術(shù)裝備目錄》將釜式液氯氣化器列入淘汰設(shè)備，因?yàn)楦綒饣魅菀自斐扇然姆e累，要求采用液氯全氣化工藝，使用套管或列管式液氯氣化器，氣化溫度≥71℃，采用熱水加熱，熱水溫度控制在75～85℃。

即便選擇了合理的工藝和設(shè)備來避免三氯化氮積聚，也應(yīng)加強(qiáng)三氯化氮含量的檢測，避免由于三氯化氮積聚帶來的風(fēng)險。

3 結(jié)束語

近些年來，國家對于?；讽?xiàng)目的安全設(shè)計(jì)越來越重視，以期從源頭遏制企業(yè)危險事故的發(fā)生，提高企業(yè)的本質(zhì)安全水平。作為化工設(shè)計(jì)人員，應(yīng)提高自身的設(shè)計(jì)水平，充分把握和理解法律法規(guī)、文件條例、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，做到安全設(shè)計(jì)。