(一)液氯的危险性
液氯化学名称液态氯,为黄绿色液体,被列入《剧毒化学品目录》。在常压下即气化成气体,有剧烈刺激作用和腐蚀性,吸入人体后会引起严重中毒,在日光下与其他易燃气体混合时发生燃烧和爆炸,氯是很活泼的元素,可以和大多数元素(或化合物)起反应。
液氯一般储存在液氯钢瓶或者液氯储罐中,盛装容器为压力容器,一旦容器破裂可形成有毒的蒸气云,它在空气中漂移、扩散,直接造成影响现场人员中毒伤亡并可能波及周围人员,并造成严重环境污染。一旦发生泄漏,处理难度极大。
重庆天原化工“4·16”泄漏事故,是典型的氯气泄漏事故,因设备长期腐蚀穿孔,发生液氯储槽爆炸,导致氯气外泄,在事故处置过程中又连续发生爆炸,造成9人死亡、3人受伤、15万群众紧急疏散。救援过程中,储气罐的引爆甚至动用了坦克。
2020年6月6日3:00左右,淄博济维泽化工有限公司一液氯储罐管道破裂,造成液氯泄漏,事故未造成人员伤亡。
2020年8月29日17:28许,芜湖市鸠江区芜湖融汇化工有限公司在充装液氯槽罐车的过程中,液氯万向节发生泄漏,随即工作人员关闭进料气动阀和手动阀,并进行管道抽空,应急队进入现场进行雾状水洗消,事故现场得到控制。事故导致附近的桑青科技和绿洲电厂共19人住院治疗。
2017年河北利兴特种橡胶“5·13”中毒事故。为降低氯气使用成本、避免频繁切换液氯钢瓶,违法建设一容积为15 m3的储罐,私自增加液氯储量;5月13日凌晨,在通过液氯罐车向该储罐卸料时,储罐底阀阀后出料管破裂引发液氯泄漏。利兴公司第一时间应急处置不力,导致液氯长时间大量泄漏,致使周边群众1 000余人被紧急疏散,事故造成2人死亡、25人入院治疗。如果当时气象条件不利,将会导致更为严重的事故后果。
案例2004年重庆天原化工“4·16”泄漏事故
1.事故经过
2004年4月15日17:40,该厂氯氢分厂冷冻工段液化岗位接总厂调度令开启1#氯冷凝器。18:20,氯气干燥岗位发现氯气泵压力偏高,4#液氯储罐液面管在化霜。当班操作工两度对液化岗位进行巡查,未发现氯冷凝器有何异常,判断4#储罐液氯进口管可能有堵塞,于是转5#液氯储罐(停4#储罐)进行液化,其液面管也不结霜。21:00,当班人员巡查1#液氯冷凝器和盐水箱时,发现盐水箱氯化钙(CaCl2)盐水大量减少,有氯气从氨蒸发器盐水箱泄出,从而判断氯冷凝器已穿孔,约有4 m3的CaCl2盐水进入了液氯系统。发现氯冷凝器穿孔后,厂总调度室迅速采取1#氯冷凝器从系统中断开、冷冻紧急停车等措施。并将1#氯冷凝器壳程内CaCl2盐水通过盐水泵进口倒流排入盐水箱。将1#氯冷凝器余氯和1#氯液气分离器内液氯排入排污罐。15日23:30,该厂采取措施,开启液氯包装尾气泵抽取排污罐内的氯气到次氯酸钠的漂白液装置。16日00:48,正在抽气过程中,排污罐发生爆炸。1:33,全厂停车。2:15左右,排完盐水后4 h的1#盐水泵在静止状态下发生爆炸,泵体粉碎性炸坏。17:57,又发生连续2次液氯储罐爆炸,爆炸事故致9名现场处置人员以身殉职,3人受伤。
2.事故原因分析
事故调查组认为,天原化工“4·16”爆炸事故是该厂液氯生产过程中因氯冷凝器腐蚀穿孔,导致大量含有铵的CaCl2盐水直接进入液氯系统,生成了极具危险性的NCl3爆炸物。NCl3富集达到爆炸浓度和启动事故氯处理装置振动引爆了NCl3。
(1)直接原因。设备腐蚀穿孔导致盐水泄漏,是造成NCl3形成和聚集的重要原因。造成氯气泄漏和盐水流失的原因是氯冷凝器列管腐蚀穿孔。腐蚀穿孔的原因主要有5个方面:一是氯气、液氯、氯化钙冷却盐水对氯冷凝器存在普遍的腐蚀作用;二是列管内氯气中的水分对碳钢的腐蚀;三是列管外盐水中由于离子电位差对管材发生电化学腐蚀和点腐蚀;四是列管与管板焊接处的应力腐蚀;五是使用时间已长达8年并未进行耐压试验,使腐蚀现象未能在明显腐蚀和腐蚀穿孔前及时发现。
NCl3富集达到爆炸浓度和启动事故氯处理装置造成振动,是引起NCl3爆炸的直接原因,经调查证实,该厂现场处理人员未经指挥部同意加快了氯气处理速度,在对NCl3富集爆炸危险性认识不足的情况下,急于求成,判断失误,凭借以前的操作处理经验,自行启动了事故氯处理装置,对4#、5#、6#液氯储罐及1#、2#、3#气化器进行抽吸处理。在抽吸过程中,事故氯处理装置水封处的NCl3因与空气接触和振动而首先发生爆炸,爆炸形成的巨大能量通过管道传递到液氯储罐内,搅动和振动了罐内的NCl3,导致5#、6#液氯储罐内的NCl3爆炸。
(2)间接原因。压力容器日常管理差。检测检验不规范,设备更新投入不足;安全生产责任制落实不到位,安全生产管理力量薄弱;事故隐患督促检查不力;对NCl3爆炸的机理和条件研究不成熟,相关安全技术规定不完善。
3.事故教训
重庆天原化工总厂“4·16”事故的发生,留下了深刻的、沉痛的教训,对氯碱行业具有普遍的警示作用。
(1)天原化工总厂有关人员对氯冷凝器的运行状况缺乏监控,有关人员对4月15日夜里氯干燥工段氯气输送泵出口压力一直偏高和液氯储罐液面管不结霜的原因,缺乏及时准确的判断,没能在短时间内发现氯气液化系统的异常情况,最终因氯冷凝器氯气管渗漏扩大,使大量冷冻盐水进入氯气液化系统,这个教训应该认真总结。有关氯碱企业应引以为戒。
(2)目前大多数氯碱企业均沿用液氨间接冷却CaCl2盐水的传统工艺生产液氨,尚未对盐水含氨量引起足够重视。有必要对冷冻盐水中含氨量进行监控或添置自动报警装置。
(3)加强设备管理,加快设备更新步伐,尤其要加强压力容器与压力的监测和管理,杜绝泄漏的产生。对在用的关键压力容器,应增加检查、监测频率,减少设备缺陷所造成的安全隐患。
(4)进一步研究国内有关氯碱企业关于NCl3的防治技术,减少原料盐和水源中氨形成NCl3后在液氯生产过程中富集的风险。
(5)尽量采新型制冷剂取代液氨的生产传统工艺,提高液氯生产的本质安全水平。
(6)从技术上进行探索,尽快形成一个安全、成熟、可靠的预防和处理NCl3的应急预案,并在氯碱行业推广。
(7)加强对NCl3的深入研究,完全弄清其物化性质和爆炸机理,使整个氯碱行业对NCl3有更充分的认识。
(8)加快城市主城区化工生产企业,特别是重大危险源和污染源企业的搬迁步伐,减少化工安全事故对社会的危害及其负面影响。
(二)液氯储存管理要求
1.需要遵守的标准、规范。
《关于氯气安全设施和应急技术的指导意见》(中国氯碱工业协会〔2010〕协字第070号)
《关于氯气安全设施和应急技术的补充指导意见》(中国氯碱工业协会〔2012〕协字第012号)
《氯气安全规程》(GB 11948—2008)(www.xing528.com)
《关于氯气安全设施和应急技术的补充指导意见》(中国氯碱工业协会〔2012〕协字第012号)
2.《危险化学品企业安全风险隐患排查治理导则》要求
(1)液氯气瓶充装厂房、液氯重瓶库宜采用密闭结构,多点配备可移动式非金属软管吸风罩,软管半径覆盖密闭结构厂房、库房内的设备、管道和液氯重瓶堆放范围。
(2)若采用半敞开式厂房,必须在充装场所配备两个以上移动式真空吸收软管,并与事故氯吸收装置相连。
(3)工作场所应设置事故通风装置及与通风系统相联锁的泄漏报警装置;通风装置的控制分别设置在室内、室外便于操作地点;排风口设置尽可能避免影响作业人员。
(4)液氯气化器、贮槽(罐)等设施设备的压力表、液位计、温度计,应装有带远传报警的安全装置。
(5)液氯贮槽(罐)、计量槽、气化器中液氯充装量不应大于容器容积的80%;液氯充装结束,应采取措施防止管道处于满液封闭状态。
(6)液氯气化器、预冷器及热交换器等设备,应装有排污(NCl3)装置和污物处理设施,并定期分析NCl3含量,排污物中NCl3含量不应大于60 g/L,否则需增加排污次数和排污量,并加强监测。
(7)禁止液氯>1 000 kg的容器直接液氯气化,禁止液氯贮槽(罐)、罐车或半挂车槽罐直接作为液氯气化器使用。
(8)使用氯气作为生产原料时,宜使用盘管式或套管式气化器的液氯全气化工艺,液氯气化温度不得低于71℃,建议热水控制温度75~85℃;采用特种气化器(蒸汽加热),温度不得大于121℃,气化压力与进料调节阀联锁控制,气化温度与蒸汽调节阀联锁控制。
(9)缓冲罐底设有排污口,应定期排污,排污口接至碱液吸收池。
(10)液氯贮槽(罐)厂房应采用密闭结构,建构筑物设计或改造应防腐蚀;有条件时把厂房密闭结构扩大至液氯接卸作业区域;厂房密闭化同时配备事故氯处理装置。
(11)大贮量液氯贮槽(罐),其液氯出口管道,应装设柔性连接或者弹簧支吊架,防止因基础下沉引起安装应力。
(12)地上液氯贮槽(罐)区地面应低于周围地面0.3~0.5 m或在贮存区周边设0.3~0.5 m的事故围堰。
(13)液氯贮槽(罐)液面计应采用两种不同方式,采用现场显示和远传液位显示仪表各一套,远传仪表宜采用罐外测量的外测式液位计。
(14)液氯贮槽(罐)的就地液位指示,不得选用玻璃板液位计。
(15)液氯充装应使用万向管道充装系统。
(16)充装量为50 kg和100 kg的气瓶,使用时应直立放置,并有防倾倒措施;充装量为500 kg和1 000 kg的气瓶,使用时应卧式放置,并牢靠定位。
(17)使用气瓶时,应有称重衡器;使用前和使用后均应登记重量,瓶内液氯不能用尽。
(18)液氯的实瓶不应露天堆放。
(19)在液氯泄漏时应禁止直接向罐体喷水,应将泄漏点朝上(气相泄漏位置),宜采用专用工具堵漏,并将液氯瓶阀液相管抽液氯或紧急使用。
(20)液氯仓库必须设置事故氯吸收(塔)装置,具备24 h连续运行的能力,并与电解故障停车、动力电失电联锁控制;至少满足紧急情况下处理能力,吸收液循环槽具备切换、备用和配液的条件,保证热备状态有效运行。
(21)液氯贮存应至少配备一台体积最大的液氯槽(罐)作为事故液氯应急备用受槽(罐)。
(22)在液氯贮槽(罐)周围地面,设置地沟和事故池,地沟与事故池贯通并加盖栅板,事故池容积应足够;液氯贮槽(罐)泄漏时禁止直接向罐体喷淋水,可以在厂房、罐区围堰外围设置雾状水喷淋装置,喷淋水中可以适当加烧碱溶液,最大限度洗消氯气对空气的污染。
(23)液氯储存、充装和气化岗位的作业人员应取得特殊作业人员资格证书。
(24)氯气管道禁止穿越除厂区(包括化工园区、工业园区)外的公共区域。
(25)液氯管道不得采用金属软管。
3.为什么液氯贮槽(罐)泄漏时禁止直接向罐体喷淋水?
因为液氯贮槽泄漏时,周围环境温度急剧下降,地面产生积冰等现象,使氯气泄漏速度减慢。如果此时启动碱喷淋,虽然可中和泄漏的氯气,但同时会使环境温度上升,加快氯气泄漏速度。但是,可以在厂房、罐区围堰外围设置雾状水喷淋装置,喷淋水中可以适当加烧碱溶液,最大限度洗消氯气对空气的污染。
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