孟慶祥

(中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

液氯儲(chǔ)存的安全設(shè)計(jì)

孟慶祥

(中海油石化工程有限公司，山東濟(jì)南250101)

化工企業(yè)在液氯的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用過程中存在著較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生泄漏，就會(huì)產(chǎn)生難以預(yù)料的嚴(yán)重后果，對(duì)周邊較大范圍的群眾生命健康和生態(tài)自然環(huán)境造成極大的危害。本文對(duì)液氯儲(chǔ)存工程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題進(jìn)行探討，為工程設(shè)計(jì)人員提供參考，以保障液氯儲(chǔ)存的安全。

液氯；儲(chǔ)存；安全；設(shè)計(jì)

液氯是一種重要的化工產(chǎn)品和工業(yè)原料，在生產(chǎn)塑料、合成纖維、染料、農(nóng)藥、消毒劑、漂白劑及各種氯化物等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[1]。液氯又是一種危險(xiǎn)性極高的化學(xué)物質(zhì)，被列入《劇毒化學(xué)品目錄》，職業(yè)接觸限值：MAC(最高容許濃度) (mg/m3):1。液氯在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和使用過程中可能發(fā)生液氯的泄漏。一旦泄漏，1L 液氯可氣化為463 L的氯氣，體積迅速膨脹，泄漏出來的氣體沿著地面擴(kuò)散和隨風(fēng)飄移，在很短的時(shí)間內(nèi)可形成半徑很大的有毒氣體危險(xiǎn)區(qū)[2]。人吸入后會(huì)嚴(yán)重中毒，對(duì)周圍的自然環(huán)境和設(shè)備也有損害，進(jìn)而造成了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[3]。因此，在化工生產(chǎn)企業(yè)中一定要對(duì)液氯儲(chǔ)存裝置的安全給予重視。本文通過論述新疆某TDI項(xiàng)目液氯儲(chǔ)存單元的設(shè)計(jì)，為液氯的安全工程設(shè)計(jì)提供參考。

本項(xiàng)目的液氯儲(chǔ)存工藝流程：裝卸車站采用氣化卸氯方法，通過部分液氯氣化(在液氯蒸發(fā)單元完成)提高槽車內(nèi)壓，使槽車內(nèi)液氯卸入液氯儲(chǔ)存單元的液氯儲(chǔ)罐中。

1 液氯儲(chǔ)罐

本項(xiàng)目液氯儲(chǔ)存單元共有八臺(tái)臥式儲(chǔ)罐，其中四臺(tái)為預(yù)留儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐材質(zhì)選用低合金鋼材質(zhì)16MnR，設(shè)計(jì)壓力1.40MPa，全容積為100m3，貯存量不應(yīng)超過儲(chǔ)罐容量的80%；由于液氯沸點(diǎn)為-34.5℃，極易氣化，儲(chǔ)罐應(yīng)采取隔熱措施，保冷材料為聚氨酯泡沫塑料，厚度100mm。儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)遵守《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《氯氣安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。儲(chǔ)罐在焊接結(jié)束并檢測(cè)合格后進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理。儲(chǔ)罐進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為2.25MPa，水壓試驗(yàn)后一定要將罐內(nèi)殘余水分清理干凈；采用空氣進(jìn)行泄漏性試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為1.40MPa。

四臺(tái)液氯儲(chǔ)罐中有一臺(tái)為事故液氯應(yīng)急備用儲(chǔ)罐，該儲(chǔ)罐在正常情況下保持空罐，管路與各個(gè)儲(chǔ)罐相連接，能予以切換操作，一旦發(fā)生儲(chǔ)罐氯氣泄漏事故，操作人員可通過開泵、倒槽啟動(dòng)備用儲(chǔ)罐。

2 設(shè)備布置

八臺(tái)臥式儲(chǔ)罐呈單排南北向布置，儲(chǔ)罐間的防火間距為2.4m，大于《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中要求的"罐組內(nèi)相鄰可燃液體地上儲(chǔ)罐的防火間距"臥罐不應(yīng)小于0.8m。液氯儲(chǔ)存的設(shè)備布置圖如圖1所示。

圖1 液氯儲(chǔ)存設(shè)備布置圖

廠房?jī)?nèi)地坪和室外地坪高度相同，在廠房四周設(shè)置0.5m的事故圍堰，防止一旦發(fā)生液氯泄露事故，液氯氣化面積擴(kuò)大。且液氯儲(chǔ)罐區(qū)20m范圍內(nèi)，不應(yīng)堆放易燃和可燃物品。

為防止發(fā)生污染事件，在液氯廠房外圍設(shè)置一圈地溝，收集噴淋水和堿液，匯集到集液坑后經(jīng)給排水管線進(jìn)入液氯蒸發(fā)單元的中和池。液氯廠房?jī)?nèi)設(shè)置地溝收集公用工程的廢水，排入每個(gè)房間的集水坑，經(jīng)給排水管線(設(shè)置閥門井、水封井和檢查井)匯成一根廢水總管，接入最南側(cè)房間內(nèi)的集水坑，再經(jīng)污水泵排入污水處理系統(tǒng)；通過給排水管線連接集水坑，可以避免某個(gè)房間的液氯泄漏時(shí)竄至其它房間。

3 廠房設(shè)計(jì)

本廠房結(jié)構(gòu)為半敞開式廠房，液氯儲(chǔ)罐受熱后內(nèi)壓增大，有爆炸的危險(xiǎn)，所以廠房設(shè)置屋頂，防止陽光直射；同時(shí)又充分利用自然通風(fēng)條件換氣。墻面0.5m以下圍堰采用300mm厚陶粒混凝土砌塊墻，墻面0.5m以上采用0.7mm厚彩色壓型鋼板。一層(6.95米以下)除進(jìn)出罐區(qū)的自閉式防火門外，其余地方設(shè)置可自動(dòng)關(guān)閉的電動(dòng)卷簾門；二三層廠房四周做電動(dòng)通風(fēng)百葉窗，屋頂設(shè)置屋面采光帶。建構(gòu)筑物做防酸腐蝕。

正常生產(chǎn)時(shí)廠房的卷簾門和百葉窗敞開通風(fēng)，當(dāng)液氯泄漏時(shí)，氯氣泄漏檢測(cè)報(bào)警儀發(fā)出警報(bào)，卷簾門和百葉窗自動(dòng)落下，防止氯氣竄出去。電動(dòng)卷簾門上側(cè)設(shè)置玻璃鋼擋雨棚，防止雨水和噴淋水對(duì)卷簾門的腐蝕。

液氯儲(chǔ)罐管線閥門多集中于儲(chǔ)罐頂部，為了方便操作在儲(chǔ)罐頂設(shè)置廠房二層，設(shè)置四個(gè)斜爬梯通往地面，方便操作人員上下，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)也利于人員迅速撤離。

4 管道設(shè)計(jì)

為了液氯泄漏時(shí)能做到及時(shí)有效處理，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了如下安全性管道：

4.1 噴淋系統(tǒng)

為減少液氯儲(chǔ)罐泄漏時(shí)氯氣的外溢，本項(xiàng)目設(shè)置了水幕噴淋系統(tǒng)和堿幕噴淋系統(tǒng)。因?yàn)橐郝扰c水反應(yīng)生成次氯酸和鹽酸，嚴(yán)重腐蝕罐體，所以將噴淋管線布置在廠房外圍。水幕噴淋系統(tǒng)，作為阻斷氯氣擴(kuò)散的第1道屏障，是防止大量氯氣突發(fā)性泄漏并迅速擴(kuò)散的比較好的防范措施。水幕為固定式噴頭水幕，由各噴頭噴出，形成連續(xù)的有一定厚度的水幕墻。水幕噴淋系統(tǒng)與可靠的消防供水系統(tǒng)串接，保障了水源充足，壓力穩(wěn)定，避免出現(xiàn)因噴淋水壓力低或中斷導(dǎo)致噴淋效果差，氯氣處理能力降低，嚴(yán)重時(shí)氯氣泄漏至外部環(huán)境的問題。

本項(xiàng)目在水幕系統(tǒng)的外側(cè)設(shè)置了堿幕噴淋系統(tǒng)。氯氣與氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿反應(yīng)生成次氯酸鹽和氯化物，可利用此反應(yīng)對(duì)氯氣進(jìn)行無害化處理。消防水和20%堿液通過文丘里混合器形成12%堿液，通過堿洗最大限度洗消氯氣對(duì)空氣的污染。

當(dāng)液氯儲(chǔ)罐區(qū)發(fā)生泄漏時(shí)，噴淋系統(tǒng)應(yīng)立即啟動(dòng)制動(dòng)控制閥形成幕墻，防止氯氣大面積擴(kuò)散。

4.2 負(fù)壓吸收系統(tǒng)

在儲(chǔ)罐和泵的周圍配置了可移動(dòng)式非金屬軟管負(fù)壓管線，與尾氣吸收的事故風(fēng)機(jī)相連，軟管半徑覆蓋了廠房?jī)?nèi)的設(shè)備和管道范圍。一旦液氯儲(chǔ)罐或液氯管道有氯氣泄漏，氯氣泄漏檢測(cè)報(bào)警儀將泄漏信號(hào)傳輸至尾氣吸收裝置塔頂?shù)氖鹿曙L(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)立即啟動(dòng)，將廠房?jī)?nèi)泄漏的事故氯氣送至吸收塔，同時(shí)啟動(dòng)堿液循環(huán)泵，經(jīng)堿液噴淋吸收。

考慮到尾氣吸收裝置塔頂風(fēng)機(jī)的風(fēng)量要求，本項(xiàng)目將每?jī)蓚€(gè)儲(chǔ)罐設(shè)置在一個(gè)房間，房間用隔墻隔開，每個(gè)房間里單獨(dú)設(shè)置負(fù)壓吸收系統(tǒng)，為通行方便在隔墻上設(shè)置自閉式防火門。

5 儀表設(shè)計(jì)

液氯儲(chǔ)罐上設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)顯示和遠(yuǎn)傳顯示兩種液位計(jì)形式：現(xiàn)場(chǎng)顯示液位計(jì)應(yīng)標(biāo)識(shí)明顯的低液位、正常液位和超高液位色帶，遠(yuǎn)傳顯示液位計(jì)采用罐外測(cè)量的外側(cè)式液位計(jì)，有液位數(shù)字顯示和超高液位聲光報(bào)警。

在液氯儲(chǔ)罐的液氯出口、泵和罐頂管口處設(shè)置氯氣泄漏檢測(cè)報(bào)警儀，提供DCS報(bào)警和現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警，并且和噴淋系統(tǒng)、負(fù)壓吸收系統(tǒng)、電動(dòng)卷簾門和百葉窗聯(lián)鎖。氯氣泄漏的最高容許濃度為1mg/m3，根據(jù)計(jì)算設(shè)定一級(jí)報(bào)警值為0.3×10-6，二級(jí)報(bào)警值為0.6×10-6。根據(jù)《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，氯氣泄漏檢測(cè)報(bào)警儀的安裝高度為距地坪和樓板0.5m；本項(xiàng)目共設(shè)置了8臺(tái)檢測(cè)報(bào)警儀，和釋放源的距離均不大于1米[4]。

另外，液氯儲(chǔ)罐還設(shè)置了就地/遠(yuǎn)傳壓力表和遠(yuǎn)傳溫度計(jì)。

6 其它安全性設(shè)計(jì)

(1)儲(chǔ)罐的輸入和輸出管道，應(yīng)該分別設(shè)置兩個(gè)截止閥，定期檢查，確保正常[5]。

(2)對(duì)于大貯量液氯儲(chǔ)罐的液氯出口管道，規(guī)范要求應(yīng)裝設(shè)柔性連接或者彈簧支吊架，防止因基礎(chǔ)沉降引起安裝應(yīng)力[6]；本設(shè)計(jì)中儲(chǔ)罐的全容積只有100m3，土建專業(yè)計(jì)算得出的儲(chǔ)罐沉降量為8mm，通過應(yīng)力計(jì)算發(fā)現(xiàn)：通過在儲(chǔ)罐出口的第一個(gè)支架下墊10mm軟墊片可以避免儲(chǔ)罐管口受到破壞。

(3)與液氯儲(chǔ)罐連接的閥門、管道的法蘭墊片應(yīng)使用耐氯墊片。

(4)為了安全和方便定期檢查，液氯儲(chǔ)罐設(shè)置了兩套安全閥，而且安全閥前設(shè)置了根部切斷閥和爆破片，保證儲(chǔ)罐在超壓情況下得到保護(hù)。

(5)在儲(chǔ)罐的進(jìn)出料管線上均設(shè)控制閥，同時(shí)與其液位聯(lián)鎖，可有效防止儲(chǔ)罐超裝和抽空，事故發(fā)生時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程處理，保護(hù)人身安全。

(6)雖然液氯本身不可燃，但是能夠助燃并有爆炸危險(xiǎn)性，所以液氯儲(chǔ)罐必須有可靠的防靜電和防雷措施。

液氯是一種高度危害的有毒介質(zhì)，且極易發(fā)生泄漏，一旦泄漏往往引發(fā)重大的安全事故和環(huán)境事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，化工設(shè)計(jì)師應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，從源頭上預(yù)防和減少有害因素，為液氯儲(chǔ)存和使用過程提供安全保障。

[1] 陳增齡,程榮萍,劉 琴.液氯儲(chǔ)槽區(qū)全封閉安全技術(shù)解決方案[J].河南科技, 2014(9):21-22.

[2] 吳紅忠,李素萍.液氯生產(chǎn)的安全措施[J].氯堿工業(yè),2012,48(11)：32-34.

[3] 陳寶毅.液氯貯罐泄漏預(yù)防和處理措施綜述[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用 , 2015 (30) :102-103.

[4] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50493-2009,石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[5] 全國(guó)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)化學(xué)品安全分技術(shù)委員會(huì)(TC 288/SC 3).AQ3014-2008,液氯使用安全技術(shù)要求[S]. 北京：煤炭工業(yè)出版社, 2009.

[6] 全國(guó)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)化學(xué)品安全分技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 288/SC 3) .GB11984-2008,氯氣安全規(guī)程[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

(本文文獻(xiàn)格式：孟慶祥.液氯儲(chǔ)存的安全設(shè)計(jì)[J].山東化工，2017，46(16)：151-152.)

Safety Design of Liquid Chlorine Storage

Meng Qingxiang

(CNOOC Petrochemical Engineering Co., Ltd., Jinan 250101, China)

In chemical companies, there is a greater security risk in the process of liquid chlorine production, storage and usage. Once the leak happens, it will produce unpredictably serious consequences, causing great harm to the surrounding people's lives and ecological environment. The key problems in the design of liquid chlorine storage project are discussed in this paper, which will provide reference for chemical engineers, in order to ensure the safety of liquid chlorine storage.

liquid chlorine;storage;safety;design

TQ055.8; TQ124.4+1

：A

：1008-021X(2017)16-0151-02

2017-06-12

孟慶祥(1989—)，山東濟(jì)南人，碩士研究生學(xué)歷，助理工程師，從事化工管道設(shè)計(jì)工作。