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氯气的危险性

浏览次数: 发布日期:2020-03-03 12:37

1 钛在干氯气中

(1)危险性

列管式冷凝器搅拌式反应釜专业生产厂家无锡天骥化工设备2020年3月3日讯  钛能耐湿氯的腐蚀,主要是由于在有足够量的水存在的条件下,钛表面钝化,氯和钛不再发生反应。但当含水量不足时,钛在氯中腐蚀,这种腐蚀称为裂缝腐蚀。钛与氯气会快速反应,导致钛燃烧,而且这个反应产生的热量足以引燃其他物质,例如钢材。

(2)事故案例

案例1。氯汽化系统因年度检修而停工,检修工作完成以后,重新开工时,法兰垫片发生爆裂。调查发现,法兰垫片填充物中有少量钛。

案例2。液氯汽化器新磁翻板液面计在安装后,投入使用仅几分钟就发生泄漏,泄漏点迅速扩大,紧急关闭液面计考克以后,及时制止了事故的扩大。调查发现,采购部门擅自将液面计材质更换为钛。

 

2 高温碳钢遇到氯气

(1)危险性

碳钢与氯气反应会引发火灾。当温度超过250 ℃后,钢和铁会与氯气发生反应而燃烧。受到其他因素(如杂质、表面积)影响时,这种反应在低于250  ℃时也能发生。

氯为强氧化剂,由其引起的火灾很难扑灭,当设备内发生钢与氯反应引起的火灾时,可采用以下3种方法灭火:停止通入氯气;用氮气等惰性气体清洗设备,置换出氯气;用水降低钢材外表面的温度。

(2)事故案例

案例3。在1根DN 50保温碳钢氯气管线上焊接一小段钢管以后(碳钢管的保温层约厚100 mm),先用干燥空气对管道加压,检查无泄漏,再打开连接管线的阀门通入氯气,几秒钟后管道起火,逸出的氯气夹带橙褐色氯化铁气体向外喷射。关闭氯气阀门,扑灭了火灾。调查表明,火灾起因不是焊接,而是邻近的保温管下面蓄积的热量未充分冷却。

因此,焊接氯气管道等作业要特别注意可能引发的火灾,碳钢材料在通氯气前必须充分冷却。

案例4。一个用于过滤氯气的碳钢过滤器在更换了一个新滤筒后发生自燃,滤筒的镀锡钢芯上装有玻璃纤维过滤介质。调查人员推论,锡与氯气反应放出热量,又引燃了碳钢。

案例5。新液氯包装岗位采用屏蔽泵增压,9:40开泵,9:50发现冷却屏蔽泵的液氯出口管烧红,9:55熔穿,储槽内液氯从熔穿处大量泄漏。泵和储槽在室内,液氯大量汽化,而且使室内温度迅速下降,人员无法进入,直至15:55关闭了大储槽出口阀,泄漏数十吨液氯。事故原因是液氯不纯净,杂物堵塞屏蔽泵轴承的液氯冷却管过滤网,轴承冷却管发热,与氯气剧烈反应造成穿孔。

 

3 油脂、润滑剂和其他烃类物质与氯气反应

(1)危险性。

氯气是强氧化剂,能与许多有机物剧烈反应,氯气和一些烃类物质的反应可能很剧烈甚至爆炸。反应程度取决于氯气和烃类物质的浓度。氯和油脂或其他烃类物质的反应也大量放热,放出的热量足以引起碳钢在氯中燃烧。油脂与氯反应会失去润滑特性,其他有机物与氯反应能引起火灾,或形成类似聚合物的物质积聚在氯气系统中。

因此,氯气设备使用有机物或新物质之前应进行详细研究,首次投入系统的阀门和管道要先除去油污。

(2)事故案例。

案例6。一炼油厂发生了一起汽油倒流入液氯罐内而发生爆炸的事故。事后,对此过程进行了演示试验,将14 kg汽油引入盛有100 kg液氯的罐内。罐内压力缓慢上升,经过大约40 min后爆轰,将罐体炸碎。

案例7。某厂液氯工段的1只0.5 t钢瓶突然爆炸,爆炸形成的钢瓶碎片使附近的4只钢瓶爆炸,5只钢瓶被击穿,13只钢瓶严重变形,414 m^2厂房倒塌。爆炸后,10.2 t氯气波及7.35 km^2的区域,共导致59人死亡,779人氯气急性中毒。调查表明,该钢瓶在药物化工厂氯化石蜡工段的使用过程中,石蜡倒灌入了钢瓶内。

 

4 氢气和空气与氯气反应

(1)危险性。

氢气是氯碱生产的副产品之一,能与空气或氯气发生剧烈反应。在一些工序中存在氯、氢和空气的混合物(如氯气液化工段),必须防止这些物质处于爆炸极限内。氯与氢、空气与氢的反应受浓度、温度和压力等因素的影响,当氢浓度增大时,引起爆炸所需的点火温度随之降低。

(2)事故案例。

案例8。某化工厂氯气透平压缩机出口至漂粉精工段户外管架上的DN150氯气输送管道焊缝开裂,大量氯气泄漏,随后发生次生事故,氯气干燥系统全线爆炸。

事故原因是氯气管道焊缝未焊透,加上管架支撑间距大,造成焊缝开裂。当管道泄漏大量氯气时,透平压缩机出口压力骤然下降,引起电解槽氯气总管出现大负压,氢气系统的氢气通过隔膜电解槽液封倒抽入氯气系统而爆炸。

案例9。某电化厂进行化工投料试车,发现氯气冷却洗涤塔后钛鼓风机回流控制阀故障。仪表检修人员在检修时,未联系操作人员,并且误导致该回流控制阀突然关闭,造成电解槽出口氯气总管真空充骤升,达到6.87 kPa,随后发生电解槽至氯干燥工序的氯气全系统爆炸,化工试车被迫中止。

案例10。某厂盐酸尾气塔、液氯气液分离器液化尾气出口阀门、氯气处理设备和管道相继爆炸,主要原因是原氯内含氢量高。15:05发现合成盐酸岗位燃烧器发烫,16:05分析尾气,其中的氯气体积分数为60.0%,氢气体积分数为7.0%。液化操作人员开大尾气处理负荷,16:30,1号尾气塔爆炸。盐酸操作人员开启备用2号塔后,液氯岗位氯冷凝器(列管式冷凝器)顶部冒烟,紧接着气液分离器尾气出口阀门发生爆炸。16:45左右,在氯氢岗位进行停车处理过程中,部分塑料容器和管道又发生了爆炸。相邻车间操作人员在戴上氧气呼吸器做停车处理时,由于未打开氧气阀造成缺氧而窒息死亡。此次事故还造成多人氯气中毒,2人被浓硫酸灼伤。

该次事故说明电解槽隔膜有缺陷,氯气、氢气的压力也控制不当,使整个氯气系统氢含量达到了爆炸极限。

案例11。某电化厂大修后系统开车,电解槽和氢气管线发生爆炸,造成隔膜破坏,延误开车20天。调查结果表明,因氯气系统大修中加堵的1块盲板在开车前未拆除,造成送直流电以后氯气大正压,阳极室氯气通过隔膜进入阴极室和氢气系统,氢中含氯达到爆炸极限。

 

5 湿气和水进入干氯气系统

(1)危险性

干燥的氯气在低于149 ℃时与碳钢相容,但如果干燥氯气系统中进入了水蒸气或水,形成的盐酸和次氯酸与铁发生剧烈反应而迅速将其腐蚀,因此,氯气干燥过程中必须严格控制干氯气中的含水量。

(2)事故案例

案例12。某氯碱厂A#氯气透平压缩机正满负荷运行,在巡检中发现1个中间冷却器出口的冷却水有氯气味,但机组各级压缩比显示异常。经实施紧急停车后,打开主机大盖检查,发现第2级叶轮腐蚀大半,其余级叶轮也不同程度腐蚀,该转子报废。调查发现,一段中间冷却器有数十根列管泄漏,冷却水进入了透平压缩机。

案例13。氯气透平压缩机开机带负荷正常投运后,在第1天14:00,发现各段出口温度皆有上升;在第2天0:00,发现主机电流由49 A突降至40 A,第1段真空度也由20.58 kPa降至17.64 kPa;在第3天0:20,发现主机电流降至35 A,主机声音异常,便紧急切换停下。开盖检查,发现3、4级叶轮腐蚀穿孔,压缩机腔内有潮湿痕迹,另外,中冷器底部有黄色氯化铁结晶物。根据各段氯气温度最高为108 ℃,可排除氯火腐蚀的可能。而此前5天,1台填料干燥塔循环酸泵因不上酸而检修1天,导致干燥氯气中含水超标(氯中含水在线分析仪坏了)。另外,压缩机迷宫密封室压力不正常,有湿空气进入氯气系统。

 

6 无机铵、总铵的存在

当铵盐、尿素以及有机胺等含氮化合物遇到氯、次氯酸、次氯酸盐时能生成氮的氯化物。一般认为,当pH值>9时生成一氯胺或二氯胺,而当pH值<5时则生成三氯化氮。无论是隔膜电解槽的阳极室,还是离子交换膜电解槽的阳极室,均具备生成三氯化氮所需的氧化剂和pH值这两个条件。另外,在用含铵(胺)水直接冷却和洗涤氯气时也能生成三氯化氮。

(1)危险性。

三氯化氮在气体中的体积分数为5%~6%时有潜在的爆炸危险,在液氯中的爆炸下限不详,但据做过三氯化氮合成试验的人先容,应控制合成液中三氯化氮质量分数不能超过18%。三氯化氮在60 ℃时遇到震动、光照或超声波等条件可分解爆炸,液体在加热到60~95 ℃时会发生爆炸,与松节油、黄油、橡皮等有机物接触时可引起爆炸,在真空条件下,液氯中的固体熔化时会发生爆炸。

2 mol三氯化氮爆炸时,分解为1 mol氮气和3 mol氯气,同时放出460 kJ热量。

(2)事故案例。

案例14。某厂液氯工段1#液氯热交换器在某年8月8日0:48发生强烈爆炸,造成厂房倒塌,热交换器一端封头(58 kg)飞出142 m,质量为141 kg的管道飞出86 m。调查表明, 7月28日至8月5日盐水工段用含有铵(20 g/L)的废碱液配制了6 000 m^3的盐水;1#热交换器已数月未排污,且在8月7日停用以后管间(壳程)尚存有约500 kg液氯,但停用以后未关闭进入管内(管程)的氯气伐门,液氯不断受热汽化,三氯化氮在液相中富集,达到了爆炸浓度。

案例15。某厂组织对液氯汽化器进行排污,因无排污系统,所以拆汽化器底部1根无缝钢管排污。当卸完管子两头法兰螺丝后往外抽出管道时,钢管突然粉碎性爆炸,造成1人死亡,2人重伤,1人轻伤。原因是该厂原料盐及化盐用水无机铵和总铵含量超标。

案例16。某年4月16日,某化工厂液氯工段三氯化氮排污罐、氯化钙盐水循环泵、液氯储槽和液氯汽化器相继爆炸。调查表明,该企业采用低温低压液氯生产工艺,冷媒氯化钙盐水长期受到氨污染,盐水中铵离子的质量浓度达到17 g/L,含铵的氯化钙盐水因列管式氯冷凝器(列管式冷凝器)泄漏而进入液氯系统,生成大量的三氯化氮。当液氯汽化时,三氯化氮在液相中富集,达到了爆炸浓度。

 

7 过量氯气使次氯酸钠分解

案例17。氯气生产系统配置了事故氯气吸取装置,当吸取液中碱量不足时,氯气过量,次氯酸钠分解,事故氯气吸取塔中的氯气逸出。

 

8 氯气泄漏

案例18。某厂在停车检修后,氯气输送系统的氯气回流管一块盲板未拆除,开车后发现氯气压力失常,调整过程中水封跑氯气,一名员工吸入氯气后诱发血压升高而死亡。

案例19。在某厂正常运行过程中,干燥前氯气总管水封破裂,大量氯气泄漏。调查发现,事故氯气吸取塔循环碱液槽液位高,大量碱液从吸取塔倒流入正压水封,反应放热,使正压水封破裂,导致大量氯气泄漏。

案例20。某厂火车换道时,移动的火车意外地撞在一辆正在灌装的液氯罐车上,液氯灌装线损坏,导致液氯泄漏。

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