1?前言?燒堿(又稱為氫氧化鈉)在國民經濟中有著重要的作用。廣泛應用于造紙、纖維素的生產、洗滌劑、合成脂用酸的生產以及動植物油的提煉。紡織印染工業用作棉布退漿、煮煉劑和絲光劑?;瘜W工業用于生產硼砂、氰化鈉、甲酸、草酸、苯酚等。石油工業用于精煉石油制品,并用于油田鉆井泥漿中。同時,還用于生產氧化鋁、金屬鋅和銅以及玻璃、搪瓷、制革、醫藥、染料和農藥等方面。近年來,隨著中國國民經濟的發展,燒堿在各行各業中的應用也越來越重要。目前,氯堿生產有隔膜法、水銀法和離子膜法。無論在技術先進、工藝優越性以及產品質量、節約能源等方面均為離子膜法占優。然而,無論用何種方法生產,在燒堿生產過程中都存在著多種危險危害因素,一旦發生事故可能造成極為嚴重的后果,不僅影響到生產的正常進行,同時人們的生命和財產也將遭到損失。本文作者對國內某離子膜燒堿現役裝置進行了調研,同時查閱了國內外氯堿生產的資料和國家安全生產規范與標準,在經有關專家進行論證后,對離子膜燒堿生產過程中可能遇到的危險有害因素進行了辨識與評價,同時提出了相應的對策措施,以消除或降低這些危險有害因素,為安全生產提供保障。
??? 2?離子膜燒堿裝置流程簡述
??? 前已述及燒堿生產方法有多種,本文針對離子膜法生產燒堿裝置。離子膜法生產燒堿裝置主要包括以下幾個工段:一次鹽水工段、二次鹽水精制工段、離子膜電解工段、淡鹽水脫氯工段、燒堿蒸發工段、高純鹽酸工段以及液氯工段。其工藝流程示意圖見圖1。
?? (1)一次鹽水工段
??? 裝置采用戈爾膜技術用于鹽水的精制,使一次鹽水的質量大大提高,簡化了一次鹽水精制的工藝流程,也縮短了二次鹽水精制的過程。
?? (2)二次鹽水精制工段
??? 引進國外技術設備,采用碳素燒接管與螯合樹脂塔串聯生產工藝。
?? (3)離子膜電解工段
??? 采用復極式離子膜電解槽,引進國外的先進技術及設備。二次精制鹽水加入陽極液循環槽中,由陽極液循環泵送到離子膜電解槽各單元陽極室中,在直流電作用下產生淡鹽水與氯氣。在陽極液循環槽中,氯氣從淡鹽水中分離出來。在電解槽各單元的陰極室中產生陰極液和氫氣。在陰極液循環槽中逸出氫氣,其陰極液一部分在陰極室與循環槽之間進行循環,另一部分從循環槽中排出。
?? (4)淡鹽水脫氯工段
??? 淡鹽水脫氯方法常用空氣吹除法和機械真空法。本工程采用真空脫氯法。
?? (5)燒堿蒸發工段
??? 燒堿蒸發應用三效蒸發器。自電解工段來的液體燒堿(濃度為32%),進入三效蒸發器,經三效蒸發器一次濃縮后的堿液(濃度約為37%)進入二效蒸發器,進行二次濃縮,經二效蒸發器濃縮后的堿液濃度為43%。經分離器、堿泵和預熱器,進入一效蒸發器濃縮后,堿液濃度為50%的成品堿。
?? (6)高純鹽酸工段
??? 采用三合一爐、純水吸收流程,工藝簡單、設備少、造價低,且技術成熟可靠。
?? (7)液氯工段
??? 液氯生產工段由冷凍、液化、包裝、整瓶等工序組成。
??? 3?生產過程危險危害因素評價
??? 通過應用事故易發性評價方法、道(DOW)化學火災、爆炸毒性指數評價方法以及事故后果易發性評價方法等,對離子膜燒堿裝置生產過程中存在的危險危害因素進行分析,得到主要有以下危險危害因素。
??? 3.1中毒
??? 離子膜電解、高純鹽酸、淡鹽水脫氯以及液氯工段都存在著大量的氯氣。氯氣是一種具有窒息性的毒性很強的氣體。其對人體的危害主要通過呼吸道和皮膚粘膜對人的上呼吸道及呼吸系統和皮下層發生毒害作用。其中毒癥狀為流淚、怕光、流鼻涕、打噴嚏、強烈咳嗽、咽喉腫痛、氣急、胸悶,直至支氣管擴張、肺氣腫、死亡?!堵殬I性接觸毒物危害程度分級》(GB5044-1985)中將其歸為高度危害類。在《工業企業設計衛生標準》(TJ36-1979)規定其車間衛生標準為1mg/m3?!冻S梦kU化學品的分類及標志》(GB13690-1992)中將其歸為第2.3類有毒氣體。《劇毒物品分級、分類與品名編號》(GB6944-1986)中,該物質屬于第一類A級無機劇毒品。一旦發生泄漏,后果將十分嚴重。
??? 在整個生產裝置中最可能發生氯氣泄漏的地方是離子膜電解及濕氯氣水封處。在離子膜電解工段如果設備、管道等密閉性不好,就非常可能發生氯氣的泄漏;在濕氯氣水封處,如果儲氣柜容量不足,壓力波動大,氯氣可能沖破水封造成泄漏。此外,氯氣管道、閥門、法蘭等也可能因腐蝕或安裝等方面的原因,造成氯氣的泄漏;上面提到的離子膜電解及高純鹽酸合成爐等發生火災爆炸后也會造成氯氣的泄漏。
在液氯工段如果發生爆炸泄漏,則可造成氯氣外逸導致現場人員中毒事故的發生。導致這一事故發生的原因主要有:氯氣含水分過高導致設備及管道腐蝕;三氯化氮的富集;液氯蒸發器內溫度、壓力過高等生產系統失控;“三廢”處理系統發生事故;設備結構材質選擇不當;機械設備密封不嚴;監控系統失控;操作失誤;維修不及時等等。
??? 中毒是整個離子膜燒堿裝置中最大的危險有害因素。
??? 3.2火災和爆炸
??? 在離子膜電解裝置中,飽和食鹽水通過直流電電解,產生氫氣。氫氣是易燃易爆物質,其爆炸下限為(體積比)4.1%,爆炸上限為(體積比)74.2%。又在高純鹽酸工段中用氫氣和氯氣合成氯化氫氣體,如果氯氣及氫氣的配比不當或出現其他異常情況,空氣或氧氣與氫氣相混合達到爆炸極限,上述裝置均可能發生火災爆炸。同時又由于裝置中存在有毒的氯氣及氯化氫氣體,一旦發生火災爆炸則可能會連帶發生有毒氣體的泄漏,后果將更加嚴重。此外在液氯工段,由于三氯化氮的富集,也存在發生爆炸的危險。
??? 3.3灼傷
??? 在離子膜電解裝置中存在著大量的鹽酸、燒堿及濃硫酸,由于它們都具有強腐蝕性,一旦發生泄漏,可能造成化學性灼傷。此外,從高純鹽酸合成爐中出來的氯化氫氣體溫度較高,反應爐壁溫度也較高;同時裝置中還存在著蒸發器、加熱器,并使用蒸汽進行加熱;因此,如果爐壁、管道或設備保溫做得不好,或者發生高溫氣體或蒸汽泄漏時,可能會造成人員高溫灼傷或燙傷事故。同時會連帶發生中毒事故。
??? 3.4觸電
??? 由于離子膜電解工段在電解過程中使用的是強大的直流電。由于電解槽連接銅排均是裸露的,外表無絕緣防護層,電解操作時直流電負荷很大。因此在電解操作和日常管理及檢查過程中,如缺乏必要的安全措施或違章操作,就非常容易受到電的灼傷、電擊等而發生觸電事故,嚴重時會使人觸電身亡。電流數值對人體的危害關系如下表1所示:
??? 表1:電流對人體的危害關系表
電?流?數?值
危?害?后?果
60mA直流電
有痛覺的電擊
80mA直流電
電擊使肌肉控制力減弱
≥100mA直流電
電擊厲害,將失去控制力
≥400mA直流電
電擊使心臟受損
≥800mA直流電
電擊使人致死
??? 因此,觸電傷害也是一重要危險危害因素。
??? 3.5噪聲
??? 離子膜燒堿裝置中存在大量的壓縮機、泵、噴射泵等設備,可能會產生較高的噪聲。另外,高壓蒸汽正?;蚴鹿蕷怏w放空、管道振動等將產生額外的噪聲危害。噪聲會對現場工作人員帶來健康危害,長時期在高強度噪聲環境中作業會對人的聽覺系統造成損傷,甚至導致不可逆性噪聲性耳聾。此外,噪聲對人的心血管系統、消化系統等均有一定的負面影響。
??? 3.6高處墜落
??? 離子膜燒堿裝置為多層結構。在進入裝置進行巡回檢查、取樣、檢修等作業時,可能會發生高處墜落傷害事故。另外,裝置中存在各種塔、爐、高位槽等,這些塔、爐及高位槽有時需要在高處操作、巡檢和維修作業,如不采取防護措施或是防護措施不到位,可能會發生高處墜落傷害事故。
??? 3.7機械傷害
??? 離子膜燒堿裝置中壓縮機類、泵類等轉動設備如防護措施不到位,或防護措施存在缺陷,或在事故及檢修等特殊情況下,會存在機械傷害的可能性。
??? 4?勞