氯气生产和运输中的安全问题

危险化学品输送管道

氯气生产和运输中的安全问题

一、概述

氯在常温常压（20℃，1atm）下为黄绿色气体，经压缩冷冻后可液化为金黄色液态氯（沸点-33.4℃，相对密度1.47）。氯气具有极强的刺激臭味，是一种急性毒性气体，即使少量吸入，亦足以损害咽喉及肺脏。不同浓度的氯气对人体的危害情况如下：

所以生产车间的氯气浓度不得超过1.0mg/m3,大气中氯气浓度不得超过0.1mg/m3, 居民区氯气浓度不得超过0.03mg/m3。

二、氯气的安全问题

工业上，氯气的生产主要是通过电解食盐水溶液来制取，少量氯气是通过盐酸电解食来制取。电解产生的湿氯气通常经过洗涤、冷却、除水雾、硫酸干燥、除酸雾等工序进行净化处理，然后再经过压缩，通过管道直接送给下游用户，或再进一步液化成液态氯后通过管道直接送给下游用户或冲装到钢瓶或槽罐中，运输给下游用户。所以氯气安全问题涉及到电解、氯气处理、氯气液化、氯气输送、液氯冲装、液氯运输和下游用户的安全使用。

在涉及氯气安全问题的各个环节中，造成氯气泄漏事故发生的直接原因可

分归结为以下几类：

1、爆炸引起的氯气泄漏

（1）混合性爆炸气体引发的爆炸事故。

电解生产氯气的同时副产氢气，氯气中混有氢气浓度达到一定范围就构成爆炸性混合气体，爆炸范围在Cl2—H2系统中，氢气含量为5.5～89%；在Cl2—H2—空气系统中，氢气含量为4.2～72.7%。正常生产中，无论隔膜法还是离子膜法电解工艺，氯中含氢肯定远低于爆炸极限。当隔膜或离子膜损坏时或氯气、氢气系统的压力控制异常时，很可能使得H2/Cl2含量升高至爆炸范围。爆炸性混合气体被静电引爆后，损坏设备和管道，造成大量氯气泄漏。氯气液化过程中会导致氢气在尾气中富集，通常通过控制液化效率或对尾气进行稀释来有效控制液氯尾气中含氢不超过4%。所以，该类事故多发生在电解系统、氯气处理系统、HCl合成系统、氯气液化尾气系统。

（2）三氯化氮引起的爆炸事故。三氯化氮在常温下是黄色的油状液体，沸点71℃（液氯沸点为-34℃），相对密度1.65，自燃爆炸温度95℃。氯气与盐水中铵在电解槽阳极液pH为2～4的条件下，将产生NCl3。NCl3是一种极易爆炸的物质。

例如：1994年3月18日，山东某厂液氯汽化器发生的爆炸，爆炸是在拆除汽化器底部排污管过程中发生的，排污管炸得粉碎，造成1人死亡、2人重伤、1人轻伤。原因是使用的卤水含铵超标，造成系统三氯化氮积

累。汽化器底部排污管积聚的残余液氯在拆除过程中常压汽化，NCl3浓缩引起爆炸

以上二个案例还说明了氯气液化设备必须经排污处理后方可检修，避免残余液氯汽化后NCl3浓缩，在检修过程引起爆炸。

2004年发生的轰动全国的重庆“4.16”氯气泄漏和爆炸事故，造成9人在事故中失踪死亡，3人受伤，15万人被迫紧急疏散。引起爆炸的原因是氯气液化器出现泄漏，氯气与冷冻盐水中的氨反应生产大量NCl3，NCl3富集后引起强烈爆炸。

（3）液氯冲装过程引起的纲瓶爆炸。

一种情况是过量冲装引发的液氯钢瓶爆炸；另一种情况是钢瓶中有其它化学品，与冲入的氯气发生剧烈化学反应引发的爆炸。

例如：1979年9月7日13时55分，浙江某电化厂液氯工段内发生爆炸，爆炸相当于120～130公斤TNT炸药的威力，440平方米厂房被炸毁，多只液氯钢瓶被击穿，多达10.2吨的氯气外泄扩散，灾难造成59人死亡，779人中毒。引起爆炸的直接原因是该厂的某用户用氯不当，造成石蜡倒灌入液氯钢瓶中。液氯钢瓶运回电化厂后又未进行认真检查就再度进行充装，液氯与石蜡在气瓶中进行剧烈化学反应，导致惨剧发生。

1966年7月1日18时55分，上海某厂液氯钢瓶爆炸，事故造成3人死亡，1人重伤，142人氯气中毒。事故直接原因是钢瓶超量充装。

2、管道、设备、仪表等泄漏引发的氯气泄漏

（1）选用的材质不当引起的。

如垫片选用不当导致法兰连接处的泄漏，材质选用不当导致化学腐蚀引发的设备泄漏。

例如：2005年5月宁夏某工厂液氯泵出口管道上法兰连接处的垫片被冲坏，大量氯气外泄。2004年上海某工厂液氯汽化器液位计更换过程中因材质选错，更换后5分钟因腐蚀造成液位计损坏，大量氯气外泄。（2）使用不当造成设备或管道腐蚀引发的氯气泄漏。

干燥后的氯气在一定温度下不对碳钢、不锈钢等金属产生腐蚀，但温度升高到一定程度后（140℃以上），氯气会与铁发生剧烈化学反应。

例如：1993年8月11日9时55分，浙江某厂液氯贮槽泄漏氯气，泄漏氯气大于10吨。事故原因是液氯中杂质使屏蔽泵冷却轴承的液氯管道被堵塞，轴承发热，氯气烧穿冷却管道。

（3）设备、管道、阀门等缺乏维护检查引发的氯气泄漏。

例如：2002年8月7日，南京某化工厂因氯气阀门爆裂导致管道内的液氯汽化泄漏，当班工人吸入氯气被送往医院。

2002年8月15日湖北某自来水厂一个装有500公斤氯气的钢瓶上的阀门因腐蚀引起泄漏，由于报警及时，消防人员及时赶到现场，将气瓶浸没在临时水池中，加入石灰中和，才有效缓解了险情。

1995年上海某工厂氯气管道因年久失修，发生泄漏，导致附近居民多人中毒。

3、氯气运输过程中因交通事故引发的泄漏

例如：2005年3月29日晚，京沪高速公路淮安段发生一起交通事故，一辆载有35吨液氯的槽罐车与另一辆货车相撞导致槽罐车液氯大面积泄漏，造成公路旁3个乡镇村民重大伤亡，中毒死亡28人，送医院治疗350人，组织疏散村民1万多人。

三、氯气安全问题的对策

氯气重大安全事故的不断发生，威胁我们的健康、生命和生存环境。导致氯气泄漏事故发生的原因是多方面的，有效防治氯气泄漏事故的发生的措施必须是技术与管理的有效结合。技术上通过工艺和设备的不断技术进步，尽可能消除威胁氯气安全生产和使用的本质问题；管理上通过制度的不断健全和完善，法规的强制推行，解决氯气生产、储存、运输、使用全过程的有效监管问题。

1、通过对生产过程的控制，避免三氯化氮爆炸条件的生成

（1）原、辅物料的控制：原料盐的控制，避免运输、堆放、仓储过程含铵物质污染原盐。卤水的控制，控制地下盐矿注水的水质，避免卤水含铵。化盐水的控制，在采用河水化盐时，特别在农村使用化肥的季节，应严密监视化肥对水体的

污染，避免化盐水含铵超标。精制剂的控制，在精制盐水过程，严格控制添加精制剂带入含铵物质。

（2）生产工艺指标的控制：控制精盐水中铵指标：无机铵≤1mg/L，总铵≤4mg/L。如铵含量超标，在精制盐水中加次氯酸钠除铵，并且压缩空气吹除。

(3) 尽可能不采用加热液氯使液氯汽化产生高压氯气方法来输送液氯，采用液下泵或高压氮气（或干燥空气）方法来输送液氯是相对安全的。(4) 采用先进的氯气液化工艺

（5）注意液氯汽化设备的排污，将NCl3排出系统（用烧碱或消石灰吸收处理），防止NCl3在设备内的积累。

2、完善工艺控制方式，防止氯气与氢气可能形成爆炸性混合气体