氯化氫與乙炔混合爆炸的預(yù)防措施
用氫氣與氯氣氯化合成氯化氫，并與乙炔氣混合生產(chǎn)氯乙烯，是聚氯乙烯生產(chǎn)的一個(gè)重要生產(chǎn)工序。2005年夏，河北某樹脂廠由于突然停電，使該工序的乙炔混合器及相關(guān)管道發(fā)生了爆炸，由于時(shí)至中午，現(xiàn)場(chǎng)人員稀少，雖未造成人員傷亡，但也造成了巨大損失。那么，造成這起事故的原因又是什么呢?
1.氯乙烯的生產(chǎn)工藝過(guò)程及其火災(zāi)危險(xiǎn)性
氯乙烯生產(chǎn)工藝過(guò)程的火災(zāi)危險(xiǎn)性氯乙烯生產(chǎn)工藝過(guò)程的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要來(lái)自于原料的危險(xiǎn)性：
①氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氫氣是一種無(wú)色無(wú)臭無(wú)味的非常易燃的氣體，爆炸極限4%~75%。遇氟氣、氯氣不需引燃源引燃就能夠發(fā)生猛烈的爆炸。氫在常溫下較不活潑，不溶于水。高溫下變的高度活潑，能與許多金屬和非金屬直接化合。氫在鋼制設(shè)備中被吸附會(huì)引起“氫脆”，導(dǎo)致工藝設(shè)備的損壞;液氫可使低碳鋼以及大多數(shù)鐵合金變脆。
②氯氣通常情況下，氯氣是通過(guò)電解食鹽或食鹽水的方法制得的黃綠色有毒液化氣體，有強(qiáng)烈刺激臭，毒性猛烈，具有腐蝕性和極強(qiáng)的氧化性。液氯本身不燃，但在日光或燈光下與其他易燃?xì)怏w混合時(shí)，即可起火和爆炸。金屬在氯氣中能夠燃燒，氯氣與氫氣混合后在陽(yáng)光下即可發(fā)生猛烈爆炸;松節(jié)油在氯氣中能自燃;氯氣與乙炔氣混合時(shí)不需引火源即可爆炸，氯與氮化合時(shí)，還可形成更易爆炸的氯化氮?？諝庵械暮窟_(dá)到0.1%時(shí)吸入人體即能嚴(yán)重中毒。
③乙炔乙塊又稱電石氣，是無(wú)色無(wú)臭氣體，含有硫化物、磷化物時(shí)有蒜樣氣味。極易起火爆炸。微溶于水及乙醇，溶于丙酮、氯仿和苯。遇高熱、明火有著火爆炸危險(xiǎn)。與銅、汞和銀能形成爆炸性混合物。遇氟和氯能發(fā)生爆炸反應(yīng)。閃點(diǎn)-17.78℃(閉杯);自燃點(diǎn)305℃;爆炸極限2.5%～82%;最大爆炸壓力1.3MPa;氣化熱828.986kJ/kg;燃燒熱值1300.420kJ/mol(25℃);最小引燃能量0.019mJ;臨界溫度35.5℃;臨界壓力6249.726kPa;
④氯乙烯常溫下氯乙烯為為無(wú)色氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是一種無(wú)色有乙醚香味的氣體，冷凝點(diǎn)為-13.9℃，臨界溫度142℃，臨界壓力5.6MPa，比空氣重2.17倍，易燃，與空氣混合物的爆炸極限為4～27.7%，自燃點(diǎn)為472℃，與空氣混合濃度在10%時(shí)的最大爆炸壓力為0.68MPa。氯乙烯有毒，對(duì)人有麻醉作用，當(dāng)濃度在1%時(shí)有麻感覺(jué)，達(dá)5%以上時(shí)，即可現(xiàn)出頭暈、渾身無(wú)力、神志不清、呼吸由急變微，最后失去知覺(jué)。
氯化氫 氯化氫氣體
2.爆炸原因分析
通過(guò)以上分析可以看出，該生產(chǎn)過(guò)程從原料、半成品到產(chǎn)品，都屬于一級(jí)易燃易爆危險(xiǎn)品，且生產(chǎn)崗位附近還有大量的儲(chǔ)存，屬于典型的甲類易燃易爆生產(chǎn)和重大火災(zāi)危險(xiǎn)源。從現(xiàn)場(chǎng)勘察和人員詢問(wèn)調(diào)查得知，該爆炸事故之前也曾經(jīng)發(fā)生過(guò)2次突然停電事故，但均未造成爆炸。那么這次為什么發(fā)生了爆炸呢?根據(jù)安全操作規(guī)程和操作人員介紹，正確的操作程序是：在生產(chǎn)過(guò)程中如遇緊急停車事故時(shí)，若現(xiàn)場(chǎng)有2名操作工同時(shí)在場(chǎng)，則2名操作工應(yīng)當(dāng)迅速同時(shí)以最快的速度關(guān)閉氯氣和氫氣閥門;若只有1名操作工在場(chǎng)，則該操作工應(yīng)當(dāng)迅速以最快的速度首先關(guān)閉氯氣閥門，再關(guān)閉氫氣閥門。
根據(jù)當(dāng)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)分析，比照前兩次停電事故的情況，事故的直接原因只能是遭遇突然停電時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作工只有1人在場(chǎng)，由于該操作工驚慌，在慌忙關(guān)閉進(jìn)料閥門時(shí)錯(cuò)先關(guān)閉了氫氣閥門才去關(guān)閉氯氣閥門，而此時(shí)管道內(nèi)的剩余氯氣就會(huì)直接進(jìn)入乙炔混合器，并迅速與乙炔混合。加之乙炔氣的還原性極強(qiáng)，氯氣的氧化性也極強(qiáng)，兩者相遇不需要引燃源引燃即可爆炸，進(jìn)而使乙炔混合器及相關(guān)管道發(fā)生爆炸，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
3.應(yīng)當(dāng)采取的消防安全措施
為防止類似事故的再次發(fā)生，用氫氣與氯氣氯化合成氯化氫氣體，并與乙炔氣混合生產(chǎn)氯乙烯的生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)當(dāng)采取如下安全措施。
(1)嚴(yán)格控制氯化氫與乙炔的比例和氯化氫中游離氯及氧的含量
由氯化氫與精乙炔合成氯乙烯時(shí)，在混合操作中，除應(yīng)嚴(yán)格控制溫度外，氯化氫與精乙炔的比例必須準(zhǔn)確，如果乙炔的含量過(guò)高，多余的乙炔會(huì)與混合器中的氯化高汞反應(yīng)，生成易爆的乙炔汞。所以一般要求氯化氫應(yīng)比精乙炔多5-10%。在合成過(guò)程中，若氯化氫中的游離氯含量較高，易與乙炔生成氯乙烯而放熱，會(huì)引起著火或造成設(shè)備爆炸;若本工序的轉(zhuǎn)化率較差，常會(huì)使分餾放空尾氣中的乙炔含量超過(guò)20%，這時(shí)氯化氫中微量氧的含量就相對(duì)增加，會(huì)與乙炔形成爆炸性混合物，故應(yīng)經(jīng)常取樣分析。如氧含量大于5%，即須采取調(diào)換催化劑或降低流量等措施。加壓精餾時(shí)，尾氣中的氯乙烯應(yīng)放入回收設(shè)備。
(2)嚴(yán)格控制氯化氫合成的工藝指標(biāo)和操作程序
在氯化氫合成的正常生產(chǎn)操作中，隔膜電解槽的氯氣系統(tǒng)壓力為160kPa，氫氣系統(tǒng)的壓力為70kPa;離子膜電解槽，氯氣系統(tǒng)的壓力為152kPa，氫氣系統(tǒng)的壓力為75kPa;氫氣與氯氣的配比為1.05~1.1︰1，這些指標(biāo)都要嚴(yán)格控制，不得突破。在生產(chǎn)過(guò)程中因遇停電等造成緊急停車事故時(shí)，必須嚴(yán)格關(guān)閉閥門的程序。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有2名操作工同時(shí)在場(chǎng)時(shí)，2名操作工應(yīng)當(dāng)迅速同時(shí)以最快的速度分別關(guān)閉氯氣和氫氣閥門;若現(xiàn)場(chǎng)只有1名操作工在場(chǎng)時(shí)，該操作工應(yīng)當(dāng)迅速以最快的速度首先關(guān)閉氯氣閥門，再關(guān)閉氫氣閥門，二者順序絕對(duì)不可顛倒。
(3)實(shí)行嚴(yán)格的安全聯(lián)鎖控制措施
所謂安全聯(lián)鎖，就是利用機(jī)械和電氣控制原理，依次接通各個(gè)儀器及設(shè)備，并使之發(fā)生聯(lián)系，以達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。在化工生產(chǎn)中，對(duì)壓力、溫度、流量、液位、閥門等連續(xù)變化的參數(shù)進(jìn)行聯(lián)鎖和自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，對(duì)保證防火安全十分重要。根據(jù)有關(guān)安全操作規(guī)程，下列情況的生產(chǎn)工藝，必須采取安全聯(lián)鎖控制的措施：
(1)同時(shí)或依次排放兩種液體或氣體時(shí);
(2)在反應(yīng)終止需要惰性氣體保護(hù)時(shí);
(3)打開設(shè)備前需要預(yù)先解除壓力或降低溫度時(shí);
(4)當(dāng)兩種或多個(gè)部件、設(shè)備、機(jī)器由于操作錯(cuò)誤容易引起火災(zāi)事故時(shí);
(5)當(dāng)工藝控制參數(shù)達(dá)到某極限值需開啟處理裝置時(shí);
(6)某危險(xiǎn)區(qū)域或部位禁止人員入內(nèi)時(shí)。
用氫氣與氯氣氯化合成氯化氫氣體，并與乙炔氣混合生產(chǎn)氯乙烯的生產(chǎn)，屬于同時(shí)或依次排放兩種氣體的情況和當(dāng)兩種或多個(gè)部件、設(shè)備、機(jī)器由于操作錯(cuò)誤容易引起火災(zāi)事故的情況，所以，該生產(chǎn)工藝應(yīng)當(dāng)采取安全聯(lián)鎖的控制措施，以保證操作更加安全可靠。
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