根據液氯生產工藝，分析了過程中存在的主要危險是液氯泄漏引起的人員中毒以及由于尾氣中氫含量過高、三氯化氮富集、過量充裝等引起的爆炸，提出了相應的對策。

　　1概述

　　2004年4月15日19時左右，位于重慶市江北區的重慶天原化工總廠氯冷凝器爆炸后，16日凌晨、16日下午液氯儲罐又發生爆炸，致大量氯氣泄漏，事故造成9人死亡和失蹤、3人受傷、15萬人大轉移。2005年3月29日，京滬高速公路江蘇淮安段發生的液氯泄漏事故，造成28人死亡、350人中毒、萬名群眾緊急疏散。由此可見，諸如液氯等易揮發擴散的劇毒危險化學品在生產和過程中一旦失控將會造成慘重后果。本文著重對液氯生產過程中的危險和安全控制措施加以研討，以保證生產裝置安全運行。保障人身安全。

　　2液氯生產工藝過程簡介

　　液氯生產主要包括氯氣液化、液氯氣化、液氯儲存和充裝等過程。

　　工業生產中采用三種不同的工藝條件生產液氯，即：

　　高壓法——氯氣壓力為0.4/1.6MPa（表壓）、液化溫度為＋30℃/50℃

　　中壓法——氯氣壓力為0.2 /0.4MPa（表壓）、液化溫度為＋0℃/10℃

　　低壓法——氯氣壓力為0.15 MPa（表壓）、液化溫度為－30℃

　　其中，中壓法由于系統壓力相對較低、設備制造方面的安全要求也相對較低，操作簡單，工藝指標易于控制，液化效率較高等特點應用較為廣泛。中壓法可分為一級液化和二級液化兩種流程。中壓法二級液化流程如圖1所示。

　　在工廠中低濃度液化尾氣能夠適當進行處理時，多采用一級液化流程。如果低濃度液化尾氣處理困難、希望多生產液氯時，多采用二級液化流程。原料氯氣經壓縮加壓至0. 4MPa（表壓）左右后，在第一級液化器內用冷媒（氟里昂或液氨）作冷凍劑，在－20℃下液化。再經過第二級液化器，在－60℃下液化，尾氣用NaOH溶液吸收。由于第一級液化尾氣中的氫含量已經達到4％～5％，尾氣再進入第二級液化器繼續液化時，易發生爆炸。因此，第二級液化器應有足夠的強度，并且要求將第二級液化器呈60°傾角安裝，尾氣出口設有防爆膜，一旦發生爆炸時，防爆膜首先破裂，而將尾氣導入吸收裝置，不至于將第二級液化器炸壞；同時第一級液化器自動接通吸收裝置，使第一級的液化尾氣直接進入吸收系統，并自動功斷第二級液化器的進料，改為通入氮氣。發生爆炸后，只要更換防爆膜，第二級液化器又可以正常使用。

圖1 中壓法二級液化流程

　　1－氯氣壓縮機；2－ 一級氯氣液化器；3－二級氯氣液化器；4－液氯貯槽；5－致冷劑貯罐；6－致冷劑分離器；7－致冷劑壓縮機；8－致冷劑冷凝器；9－致冷劑貯罐；10－致冷劑分離器；11－致冷劑壓縮機；12－致冷劑冷凝器；

　　PIC－壓力指示及控制；PRCA－壓力記錄控制及報警；LIC－液面指示及控制；PRC－壓力記錄及控制；WRA－重量記錄及報警；PSA－壓力轉換開關及報警；TR－溫度記錄

　　液化后的氯氣通過重力自流或通過泵輸送到液氯儲槽內。液氯氣化一方面可以得到高純度的氯氣；另一方面通過氣化可以得到較高壓力的氯氣，利用它再去壓送液氯，進行充裝。液氯氣化是在氣化器內通過與熱水或較高溫度的氯氣換熱而完成的。

　　3液氯生產過程中的主要危險因素

　　3.1氯氣中毒

　　液氯泄漏至環境中會立即氣化形成氯氣，在常溫常壓下呈黃綠色。氯氣為劇毒危險化學品，對人體的呼吸道及眼睛粘膜產生刺激，吸入后會引起肺水腫、支氣管炎，情況嚴重時會造成中毒死亡。氯氣對人體的毒害作用如表1。

表1 氯氣的毒性

濃度mg•m－3	危 害 程 度
30000	一般過濾性防毒面具失去保護作用
3000	深吸入少許可能危及生命
300	可能造成致使性損害
120/180	接觸30～60min可能引起嚴重損害
90	引起劇咳
15	刺激咽喉
3/6	有明顯氣味，刺激眼、鼻
0.3/1.5	略有氣味，無長期有害作用
0.06	嗅覺濃度

　　3.2爆炸

　　a)液化尾氣氫含量高而發生爆炸。氫氣與氯氣混合可形成爆炸性混合氣體，氯內氫含量的爆炸范圍為體積分數5％～87.5％。一般而言，隔膜法生產時氯氣總管中氯的氫含量控制在體積分數0.5％以下；離子膜法生產時氯氣總管中氯的氫含量控制在體積分數0.3％以下。這些微量氫與氯一同進入液化系統，在液化過程中氫總量不變，而氯總量卻因不斷液化而減少，致使尾氣中氯內氫含量的百分比不斷上升，一旦氫氣總量超過體積分數4％時，即有爆炸危險。

　　b)三氯化氮的富集爆炸。三氯化氮是一種黃色粘稠液體或斜方晶體的含氮化合物，有類似于氯氣的刺激性臭味。三氯化氮在空氣中易揮發，當在氯氣中體積分數達到5％～6％時有爆炸可能，60℃時震動或超聲波條件下可能爆炸，在陽光、鎂光直接照射下瞬間爆炸，與臭氧、油脂或有機物接觸易誘發爆炸。由于沸點不同，當液氯蒸發時三氯化氮與氯的分離系數為6～10，故大部分的三氯化氮存留在未蒸發的液氯中，隨著蒸發過程的進行，積累在其中的三氯化氮越來越多。當三氯化氮在液氯中的含量超過5％時即有爆炸危險。

　　c)過量充裝或與鋼瓶中的雜質發生化學反應而爆炸。液氯運輸時一般以鋼瓶或槽車作為包裝容器，液氯鋼瓶材質為16MnR。液氯開始進入容器時溫度較低，由于不斷吸收外界熱量使其溫度不斷上升而氣化，致使其體積膨脹。液體具有不可壓縮性，如果液氯在容器內被裝滿，將會由于沒有自由空間允許其膨脹，使容器爆破。500kg液氯鋼瓶超裝后的危險溫度見表2。

表2 500kg液氯鋼瓶超裝后的危險溫度

充裝量/kg	超裝量/kg	液氯膨脹后充滿鋼瓶時的溫度/℃	鋼瓶開始屈服時的溫度/℃	充裝量/kg	超裝量/kg	液氯膨脹后充滿鋼瓶時的溫度/℃	鋼瓶開始屈服時的溫度/℃
500	0	78	79~81	560	60	37	40~41
510	10	69	74~75	570	70	31	32~34
520	20	66	67~68	580	80	24	25~26
530	30	59	60~61	590	90	15	16~19
540	40	51	53~55	600	100	8	8~10
550	50	45	46~49

　　鋼瓶與用氯設備之間如果沒有緩沖或防倒罐設施，有可能造成其他物料被壓入液氯鋼瓶內而造成爆炸。如氯化石蠟生產過程中，石蠟進入鋼瓶內再次充入液氯后，將會由劇烈的化學反應而導致鋼瓶爆炸。

　　4液氯生產過程中的安全控制

　　a)加強設備管理，消除現場的跑、冒、滴、漏，減少設備、管線腐蝕，避免氯氣泄漏是預防氯氣中毒的有效途徑。一旦發生泄漏，應立即進行妥善處理，人員進入有毒區域應注意個體防護，佩帶相應的防護器材。同時將泄漏的氯氣利用風機排至堿吸收系統進行無害化處理。

　　b) 控制原氯純度及氫含量，合理控制液化效率。由于氯氣和氫氣的沸點不同，氯氣的液化過程就是尾氣中的氫氣的富集過程。因此，首先應控制原氯純度及氫含量。

　　液化效率是液氯生產過程中的重要控制指標。液化效率低，單位時間的液氯產量低、能耗高；液化效率高雖然可以增加產量、降低能耗，但由于氯氣中的氫氣未液化，尾氣中的氫含量也隨之上升，到一定程度會達到爆炸下限。因此，在液氯生產過程中必須根據尾氣氫含量，合理控制液化效率，尾氣含氫量的體積分數不得大于3.5％。

　　c)控制液氯中的三氯化氮含量。三氯化氮產生于電解過程，鹽水中NH4+在電解槽陽極液pH值為2～4的條件下會產生三氯化氮，在液氯蒸發時大部分的三氯化氮存留在未蒸發的液氯中。因此，為消除三氯化氮帶來的危險，首先必須嚴格控制電解用精制鹽水中的無機銨含量≤1mg/L，總銨含量≤4mg/L。使生成的液氯中的三氯化氮含量不大于50×10^－6。其次，氣化器內的液氯不允許全部蒸發，必須殘留總量1/3～1/4的殘液，并將其直接排入堿液吸收系統。另外，應根據液氯中的三氯化氮含量，及時調整氣化器的排污次數和排污量。

　　d)嚴格控制鋼瓶的充裝量。液氯鋼瓶的充裝系數是重要的安全指標，它表示容器儲存的氯總量與容器的有效容積之比，其數值不應大于1.25kg/L。只要鋼瓶不超裝，一旦溫度超過時也仍有一些安全余量。

　　e)嚴格返廠鋼瓶的管理，認真做好充裝前的確認。為了避免化學雜質進入液氯鋼瓶而引發事故，鋼瓶內應留有不少于規定充裝量0.5％的剩余氯氣，嚴禁用盡、用空。鋼瓶充裝前要嚴格檢查余氯壓力，確認有無其他物料倒入鋼瓶。如無余氯或有其他物料，應檢驗其成分后對鋼瓶進行清洗、重新試壓、檢驗或作報廢處理。嚴禁返廠鋼瓶不做檢查、確認而直接進行液氯的充裝。