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关于印发光气及光气化、电解(氯碱)工艺安全控制指导意见的通知

2011/12/26 17:49
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各市安监局,各县(市、区)安监局,各有关企业,有关设计、施工单位:

为规范、指导全省光气及光气化、电解(氯碱)工艺安全控制设计、安装和改造工作,确保安装改造后工艺装置的安全运行,省安监局组织山东省化工研究院、山东汇智工程设计有限公司等单位和有关专家,依据国家安监总局《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》(安监总管三[2009]116号)要求,研究制订了光气及光气化、电解(氯碱)工艺安全控制指导意见,现印发给你们。请你们按照省安监局《关于印发氯化、硝化、磺化、聚合、氟化、加氢6种危险化工工艺安全控制设计指导方案的通知》(鲁安监发[2009]108号)的有关要求,认真落实光气及光气化、电解(氯碱)工艺安全控制指导意见,工作中发现的问题,请及时反馈省安监局(危化处)。

附件:1.光气及光气化工艺安全控制指导意见

2.电解(氯碱)工艺安全控制指导意见

 

二〇一〇年六月十八日

附件1

光气及光气化工艺安全控制指导意见

为做好全省涉及光气及光气化工艺相关企业的安全控制系统改造工作,指导设计单位相应的安全控制系统设计工作,并为各级安监部门的有关监督检查工作提供参考,依据国家安全监管总局《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》(安监总管三[2009]116号)、山东省安监局《关于推进化工企业自动化控制及安全联锁技术改造工作意见》(鲁安监发[2008]149号文件),制定本意见。

概述

1.1光气及光气化工艺

光气及光气化工艺包含光气的制备工艺、以光气为原料制备光气化产品的工艺。光气化工艺主要分为气相和液相两种。

1.2光气及光气化反应类型

1.2.1光气

光气(碳酰氯)的生产是以干燥高纯度的一氧化碳与干燥的氯气在活性炭催化下进行一氧化碳酰氯化反应,是气相连续化工艺。因沸点7.48/8.2℃,常温常压下为气态,通常叫光气。

由于双光气、三光气在我省实际生产中并无应用,因此本意见不包含相关内容。

1.2.2光气化反应的主要类型

a.氯代酯化反应:光气与醇类或酚类的羟基进行o-酯化反应合成氯代甲酸酯产品。典型产品:氯甲酸甲酯,碳酸二苯酯等。反应通式:

b.酰氯化反应:光气与熔融态羧酸或伯胺进行酰氯化反应,生成甲酰氯和氨基甲酰氯。典型产品:苯甲酰氯,十八酰氯等。反应通式:

c.异氰酸酯化反应:光气与胺进行N-酰化反应合成氨基甲酰氯或异氰酸酯。如:六亚甲基二异氰酸酯(HD1),甲苯二异氰酸酯(TD1),二苯甲烷二异氰酸酯(MD1)。反应通式:

 

工艺危险特性和重点监控的工艺参数

2.1工艺危险特性 
光气剧毒,是一种强刺激、窒息性气体,在生产和存储过程中发生泄漏,人员一旦吸入光气会引起肺水肿、肺炎等,具有致死危险。 

2.2重点监控的工艺参数

2.2.1一氧化碳单元:监控一氧化碳中氢气、氧气、二氧化碳和水分含量。

2.2.2氯气单元:监控液氯汽化器的热水温度,氯气中的含水量,压力满足工艺要求,设置氯气缓冲罐。

2.2.3光气合成单元:监控一氧化碳、氯气流量和两者配比;光气合成器压力、反应温度;冷却水进、出口温度,压力及流量。

2.2.4光气化产品合成单元:监控光气压力、流量,光气化反应釜压力、温度。冷却介质压力、温度。

安全控制基本要求和联锁方式

3.1光气及光气化反应过程中的控制要求

3.1.1光气化反应釜通入的光气由流量计控制,设紧急切断阀,监控光气及反应釜内压力。

3.1.2在控制光气流量的同时,控制反应温度,及时移出反应热,监控冷盐水或冷却水的进出口压力和温度。

3.1.3监控尾气中光气的含量,尾气经尾破系统后高空排放。

3.1.4副产氯化氢用碱或水吸收,尾气高空排放,设置紧急冷却系统,氨水或碱液喷淋系统,毒气检测系统和紧急停车系统。

3.1.5光气装置采用双重电源加应急电源供电方案,装置电源由两个回路提供,应急电源采用柴油发电机组。

3.1.6光气原料一氧化碳和氯气设在线红外线分析仪,或进行定时取样分析,检测水份、H2、CnHm等杂质。

3.1.7分别设置流量计监控原料一氧化碳和氯气流量,供DCS系统计算调节两者配比流量。

3.1.8光气合成车间分布式安装多点环境可燃气体(CO)检测器、光气检测器和氯气检测器,检测器信号由系统处理后按设定程序报警或启动预设自动事故紧急处理程序停车及喷氨气捕消,确保光气生产安全。

3.1.9光气化产品车间仅在光化反应器(塔)周边视需要设置若干环境光气检测器。进入光气车间、光气化产品生产车间人员佩带环境光气浓度指示试纸(或管)。

另外,光气合成反应釜、光气化产品反应釜等设备均安装现场检测仪表,重要操作参数均由相应的变送器输出信号至DCS控制作数据处理,工艺参数及过程控制均在控制室集中显示、控制、管理,实时打印各种参数、报表,且设置联锁保护系统,事故状态下能够实现各种保证生产和安全的措施。实现对装置、罐区、装车、及公用工程设施重要参数的控制、记录、报警、联锁等功能。在光气装置及光气化装置设置视频监控系统,将视频信号传送至控制室。

DCS画面根据报警级别的高低分别选择不同的颜色闪烁或报警音来提醒操作人员,操作键盘上预组态的报警指示灯可以提供非当前画面的报警信息。

3.2报警和安全联锁控制

3.2.1光气合成车间主要联锁紧急停车,以下任一因素(信号)即可执行光气自动紧急停车。

▲自动紧急停车联锁参量:

a. CO总管压力下下限

b. CL2总管压力上限及下限

c. CO、CL2混合器出口温度上限

d. 光气反应器出口温度上限

e. 光气清洁器出口温度上限

f. 光气清洁器出口压力上限

g. 光气反应器循环冷却水压力下下限

h. 仪表空气压力下下限

i. A、B二路总电源停电

j. DCS控制室紧急停车按钮

k. 装置现场手动紧急停车按钮

以上联锁有任一信号输入,系统可执行以下操作:

a. CO主阀关闭

b. CL2主阀关闭

c. 紧急停车报警启动

d. 各光气化装置停车报警启动

e. 关闭液氯蒸发器进口主阀

f. 关闭液氯蒸发器热水进口阀

g. 启动通风排毒系统,将事故部位的有毒气体排至处理系统。该系统的装置处理能力应在30min内消除事故部位绝大部分的有毒气体。

3.2.2紧急碱破坏系统独立为液氯存储单元设置,由于液氯一旦大量泄露,危害程度高,因此宜对液氯封闭存储,由管线与紧急碱破坏系统连接。

紧急碱破坏系统启动联锁参量:

a. 液氯蒸发器压力上上限

b. 环境气体检测到氯气、光气超标(可设定上限报警,上上限启动)

c. 现场及控制室手动按钮

以上联锁有任一信号输入,系統可执行以下操作:

a. 关闭环境紧急排放总管旁通阀

b. 环境风总管进碱破塔主阀

c. 碱液大流量待机循环泵启动

d. 事故槽进入阀门打开,将发生事故设备内的剧毒物料导入

e. 碱液冷却器循环冷却水总阀打开

f. 大风量抽风机启动

g. 大风量抽风机进口阀开启

h. 液氯引风总管阀门开启

i. 报警启动后,由人工进入手动调整、检查系统阀位、流量、温度、压力等。

3.3主要安全设计措施

3.3.1光气合成及光气化反应装置设应急破坏处理系统,在正常生产状况下应保持运行;另宜对氯气存储单元密闭,设置紧急碱破坏系统,对氯气泄漏进行独立吸收处理。

3.3.2光气及光气化装置控制室需隔离设置,控制室内应保持良好的正压通风状态,取风口应远离污染源处。

3.3.3光气生产车间设置喷氨或喷蒸汽管线,便于现场破坏有毒气体。在可能泄漏光气部位设置可移动式弹性软管负压抽气系统,将有毒气体送至破坏处理系统。

3.3.4光气化装置处于密闭厂房时应设机械排气系统,重要设备如光气化反应器等,宜设局部排风罩,排气接入应急破坏处理系统。

3.3.5光气及光气化产品生产车间配备洗眼器和淋洗设备。

3.3.6输送含光气物料应采用无缝钢管,并宜采用套管。

3.3.7含光气物料管道连接应采用对焊焊接,管道系统应做气密试验,焊缝要求100%射线探伤检验并做消除应力处理。

3.3.8对含光气物料的管道系统应划分区域,设置事故紧急切断阀,室外的气态光气输送管道宜有伴热保温设施,输送管道不宜安设放净阀。输送液态光气及含光气物料管道不宜设置玻璃视镜。

3.3.9剧毒品储槽的出料管不宜侧接或底接,剧毒品贮槽装设安全阀,在安全阀前装设爆破片,安全阀后接至应急破坏系统,在爆破片与安全阀之间装超压报警器。

3.3.10剧毒品储槽设事故槽。

3.3.11液氯与反应器间设置止回阀和缓冲罐。

3.3.12光气总管给多个工序供光气时,应从分配罐上分别送至用户。

3.3.13设置有毒、易爆气体泄漏监测系统。有氯气、CO和光气泄漏时,可进行报警或启动预设的紧急处置程序。

3.3.14液态光气和异氰酸甲酯等装置要严格控制水混入。

3.3.15计划停车时,必须在停车前将设备内的物料全部处理完毕。

 

附件2

电解(氯碱)工艺安全控制指导意见

为做好全省涉及电解工艺(氯碱)相关企业的安全控制系统改造工作,指导设计单位相应的安全控制系统设计工作,并为各级安监部门的相关监督检查工作提供参考,依据国家安全监管总局《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》(安监总管三[2009]116号)、山东省安监局《关于推进化工企业自动化控制及安全联锁技术改造工作意见》(鲁安监发[2008]149号文件),制定本意见。

概述

1.1工艺简介

电流通过电解质溶液或熔融电解质时,在两个电极上所引起的化学变化称为电解反应,涉及电解反应的工艺过程为电解工艺。工业上用电解饱和食盐水溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2,称为氯碱工业。许多化工产品(氢、氧、氯、烧碱、过氧化氢等)的制备,都是通过电解来实现的。

1.2工艺危险特点

电解工艺有如下特点:

1.2.1电解食盐水过程中产生的氢气是极易燃烧的气体,氯气是氧化性很强的剧毒气体,两种气体混合极易发生爆炸,当氯气中含氢量达到5%以上,则随时可能在光照或受热情况下发生爆炸。

1.2.2电解原料或化盐水中有氨或铵存在时,氨或铵在电解过程的酸性条件(pH<4.5)下与氯气或次氯酸反应生成三氯化氮。反应方程如下:

NH4+ + 3Cl2        NCl3+3HCl+H+

NH3+3HClO        NCl3+3H2O

三氯化氮是一种爆炸性物质,原料中铵盐含量过高或液氯排污不及时,易在液氯汽化系统富集,极易造成三氯化氮爆炸事故。

1.2.3电解溶液腐蚀性强。此外,电解饱和食盐水的工艺过程中,氢氧化钠、湿氯气、氯水、盐酸、次氯酸钠等均有较强的腐蚀性。

1.2.4液氯的生产、储存、包装、输送、运输过程可能发生液氯的泄漏。

1.3山东省氯碱装置概况

目前,氯碱行业使用的电解槽主要有两大类:一是金属阳极隔膜电解槽,二是离子膜型电槽,槽型有单极槽和复极槽,循环方式有强制循环和自然循环两种。山东省氯碱企业选用的离子膜电解槽主要有旭化成、氯工程公司、伍德公司、迪诺拉公司、北化机及ICI公司生产的电槽,电槽所用离子膜主要供应商有美国杜邦公司、日本旭化成和旭硝子公司。省内隔膜槽型目前主要有30型、16型金属阳极电槽。

根据我省氯碱生产设备的现状,本意见分别对离子膜和隔膜电解槽以及电解后续工序各工艺参数提出了检测与控制要求。另外,氢氧化钾生产装置的检测与控制可参照本意见执行。

主要安全设计措施

2.1设立安全联锁停车系统或具有安全联锁停车功能的其他系统,保证生产过程设备运行安全。

2.2为使氢气总管和氯气总管之间保持一定压差,氢气总管和氯气总管的压力需进行自控。也可将氯气总管压力作为主动量,氢气总管压力作为从动量组成双闭环比值调节系统。若氢气总管和氯气总管压力失常,装置则联锁停车。

2.3保证氢气系统严密性,不允许存在负压操作,防止空气混入系统形成爆炸性混合物。

2.4开停车前应当用氮气等惰性气体对氢气系统进行吹扫置换。

2.5生产厂房必须有良好通风,防止气体积累。电解厂房设计必须满足规范要求的泄压面积。

2.6厂房周围安装避雷设施,设备及管道安装可靠的防静电设施。

2.7氢气紧急放空管道安装阻火器或水封和灭火设施(氮气、蒸汽)。

2.8电解、氯氢处理根据危险区域划分等级,一次仪表应分别采用隔爆或本安防爆措施。

2.9操作室与生产装置有效隔离并满足安全间距要求。

2.10设立事故氯吸收系统,在事故状态下避免氯气外溢、污染环境。

2.11安全联锁停车系统与事故氯气吸收系统应配置备用电源或应急电源,以保证在主供电源停电时仍能正常启动。

2.12液氯储槽应设置备用储槽,一旦发生储槽氯气泄漏事故操作人员可通过开泵、倒槽启动备用储槽系统。

2.13设置有毒、易燃气体泄漏检测系统。氯气、氢气泄漏时,可进行报警或启动预设的紧急处置程序。

2.14设立消防站和气防站,消防站防御火灾,气防站防御氯气泄漏等突发事件,并合理配置一定数量的氯气扑消器具。消防站具备气防功能时可只设消防站。

电解工序安全控制要求

3.1离子膜法电解

3.1.1离子膜电解槽检测、控制要求

离子膜电解槽检测、控制应符合下表要求:

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