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光氣及光氣化裝置的安全設(shè)計(jì)

文檔作者：趙芳楊秀棟范永祺文檔來源：濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月27日
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驟 安釜 石油化工設(shè)計(jì)
Petrochemical Design
光氣及光氣化裝置的安全設(shè)計(jì)
趙 芳，楊秀棟，范永祺
(濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南205100)
摘要：從工藝設(shè)計(jì)的角度分析光氣及光氣化裝置的安全設(shè)計(jì)條件，包括設(shè)備選型、管道材質(zhì)及設(shè)計(jì)等
級(jí)、生產(chǎn)工藝參數(shù)控制、電氣及自控報(bào)警連鎖等方面。一方面通過提高工藝設(shè)計(jì)安全水平提高光氣生產(chǎn)
裝置的安全性，另一方面從事故發(fā)生后緊急處理角度提出一些安全措施避免事故發(fā)生或者降低事故影
響，進(jìn)而從設(shè)計(jì)源頭滿足光氣及光氣化裝置的安全生產(chǎn)要求。
關(guān)鍵詞：光氣光氣化安全設(shè)計(jì)
光氣(COC1：)—— 中文別名：碳酰氯，用于制
造染料、橡膠、農(nóng)藥和塑料等，是一種重要的化工
原料。工業(yè)上光氣生產(chǎn)一般以氯氣(C1：)和一氧
化碳(CO)為原料，c1 、CO和光氣均為有毒物質(zhì)，
它們的職業(yè)接觸限值分別為：光氣MAC(ms／111 )：
0．5；C1 2 MAC(ms／In )：1；CO MAC(ms／In )：20；
根據(jù)《劇毒化學(xué)品名錄》(2002年版)，光氣、c1 屬
于劇毒化學(xué)品。因此從工程和工藝設(shè)計(jì)方面提高
光氣生產(chǎn)裝置的安全性非常必要。
1 光氣合成工藝
目前國內(nèi)外大多數(shù)光氣生產(chǎn)廠家以CO和
c1：用活性炭催化合成法生產(chǎn)，這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方
法原料易得，成本低。生產(chǎn)中CO由焦炭與氧氣不
完全燃燒，并適量添an-氧化碳與焦炭反應(yīng)而成，
氯氣為液氯經(jīng)氣化而來，經(jīng)過干燥后的一氧化碳
與氯氣在活性炭的催化作用下反應(yīng)生成光氣：2C
+02 2c0；CO，+C 2co；c0+cl，堅(jiān)
COC12。
2 光氣及光氣化裝置的安全設(shè)計(jì)
2．1 工藝設(shè)備
光氣合成器材質(zhì)有碳鋼、鎳、高鎳合金等，大
產(chǎn)量、高壓力生產(chǎn)時(shí)常用鎳或高鎳合金管，若光氣
合成溫度低，即合成器單位體積產(chǎn)生的熱負(fù)荷低，
采用碳鋼材質(zhì)也是安全的?。含光氣物料設(shè)備的
腐蝕裕度應(yīng)按生產(chǎn)條件確定，碳鋼或低合金鋼的
腐蝕裕度不宜小于3mm。列管式光氣合成反應(yīng)器
的管子與管板的連接處宜進(jìn)行氦滲透檢驗(yàn)。
液氯氣化采用盤管式氣化器，熱水側(cè)設(shè)溫度
控制，并應(yīng)裝有排污(三氯化氮NC1 )裝置和污物
處理設(shè)施；不宜使用釜式氣化器。因?yàn)橐郝日舭l(fā)
時(shí)NCI (由原料中帶來)大部分存留在未蒸發(fā)的液
氯(殘液)中，液氯總量越來越少時(shí)，積累在其中的
NC1 含量越來越高，當(dāng)NC1 在液氯中濃度超過5％
時(shí)即有爆炸的危險(xiǎn)。光氣化反應(yīng)一般采用搪玻璃
反應(yīng)釜，石墨換熱器，設(shè)備一般設(shè)置安全閥與爆破
片串聯(lián)泄壓裝置。光氣化反應(yīng)釜內(nèi)是有毒及較強(qiáng)
腐蝕性介質(zhì)，因此對(duì)密封要求極其嚴(yán)格，反應(yīng)釜需
采用雙端面、多彈簧、外流、傳動(dòng)套傳動(dòng)的釜用機(jī)
械密封。
2．2 工藝管道
輸送光氣的管道應(yīng)采用無縫鋼管，并宜采用
套管。管道連接采用對(duì)焊焊接，嚴(yán)禁采用絲扣連
接，焊縫要求100％射線探傷檢驗(yàn)并作消除應(yīng)力處
理。管道系統(tǒng)要求做氣密陛試驗(yàn)。
光氣在常壓下的沸點(diǎn)只有8．3 oC，因此為防
止低溫環(huán)境下光氣液化，室外的氣態(tài)光氣輸送管
道宜有伴熱保溫設(shè)施。含有氯化氫及光氣的尾氣
收稿日期：2012—10—15。
作者簡(jiǎn)介：趙芳，女，2006年畢業(yè)于山東大學(xué)化學(xué)與化
工學(xué)院化學(xué)工藝專業(yè)，碩士研究生，工程師，現(xiàn)從事化
工設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話：0531—88576139：E—mail：
sdzhaofang@ 163．com
· 52· 石油化工設(shè)計(jì) 2013年第2期(第30卷)
管道根據(jù)不同的壓力、溫度可選用FRP／PVC、襯四
氟／搪瓷、哈氏合金管道。
選用較高的公稱壓力等級(jí)，對(duì)于光氣及氯管
道公稱壓力等級(jí)不宜低于2．5 MPa，并考慮較高的
腐蝕余量，法蘭應(yīng)采用凸凹面或者榫槽面法蘭。
液氯管道采用低溫?zé)o縫鋼管16Mn材質(zhì)，并附加低
溫沖擊實(shí)驗(yàn)要求。
2．3 工藝參數(shù)控制
1)監(jiān)控CO中的H 及水分含量，原料CO中
H 含量小于2％ ，水含量小于50 mg／In ，氯氣中含
水量不宜大于50 mg／In 。H：及水會(huì)與Cl：反應(yīng)生
成HC1而腐蝕設(shè)備，催化劑也會(huì)與水發(fā)生反應(yīng)。
2)監(jiān)控CO、C1，流量和兩者配比。
3)監(jiān)控光氣合成反應(yīng)器壓力、溫度；冷卻介質(zhì)
進(jìn)出口壓力溫度及流量。
4)監(jiān)控光氣化產(chǎn)品合成單元光氣壓力、流量，
光氣化反應(yīng)釜壓力、溫度，冷卻介質(zhì)壓力、溫度。
3 電氣和自控安全要求
1)電氣。光氣及光氣化產(chǎn)品生產(chǎn)裝置及消防
用電負(fù)荷為一級(jí)負(fù)荷：采用雙電源供電，每條線路
均能滿足一級(jí)負(fù)荷要求；緊急停車系統(tǒng)、尾氣破壞
和應(yīng)急破壞處理系統(tǒng)為一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)
荷：采用柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源，其容量可滿足
用電要求，并要求在30s內(nèi)自啟動(dòng)供電。消防用
電設(shè)備及一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷的供電，由
兩路電源，分別出饋線電纜，在最末一級(jí)配電裝置
處設(shè)置自動(dòng)切換。應(yīng)急照明燈具采用自帶蓄電池
供電，連續(xù)供電時(shí)間不少于30 min。
2)自控。光氣及光氣化工藝屬于國家安監(jiān)總
局頒布的首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝，須設(shè)置
報(bào)警和安全連鎖控制系統(tǒng)(參考)：
1)光氣及光氣化產(chǎn)品生產(chǎn)裝置區(qū)域必須設(shè)置
光氣、氯氣、一氧化碳監(jiān)測(cè)及超限報(bào)警儀表，并聯(lián)
鎖啟動(dòng)緊急停車和應(yīng)急破壞處理系統(tǒng)。
2)光氣合成車間主要聯(lián)鎖緊急停車，以下任
一因素(信號(hào))即可執(zhí)行光氣自動(dòng)緊急停車：①CO
總管壓力下下限；②C1 總管壓力上限及下限；③
CO、C1 混合器出口溫度上限；④ 光氣反應(yīng)器出VI
溫度上限；⑤ 光氣清潔器出口溫度、壓力上限；⑥
光氣反應(yīng)器循環(huán)冷卻水壓力下下限；⑦儀表空氣
壓力下下限；⑧A、B二路總電源停電；⑨DCS控制
室緊急停車按鈕；⑩裝置現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)緊急停車按鈕。
3)以上聯(lián)鎖有任一信號(hào)輸入，系統(tǒng)可執(zhí)行以
下操作：①c0主閥關(guān)閉；②cl 主閥關(guān)閉；③緊急停
車報(bào)警啟動(dòng)；④各光氣化裝置停車報(bào)警啟動(dòng)；⑤關(guān)
閉液氯蒸發(fā)器進(jìn)口主閥；⑥啟動(dòng)通風(fēng)排毒系統(tǒng)，將
事故部位的有毒氣體排至處理系統(tǒng)。
4)光氣化反應(yīng)釜通人的光氣由流量計(jì)控制，
設(shè)緊急切斷閥。
4 事故應(yīng)急處理措施
光氣合成及光氣化反應(yīng)裝置必須設(shè)有事故狀
態(tài)下的緊急停車系統(tǒng)和應(yīng)急破壞處理系統(tǒng)。應(yīng)急
破壞處理系統(tǒng)在正常生產(chǎn)狀況下應(yīng)保持運(yùn)行。光
氣及光氣化產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象或發(fā)
生光氣及其劇毒產(chǎn)品泄漏事故時(shí)，應(yīng)通過自控聯(lián)
鎖裝置啟動(dòng)緊急停車并自動(dòng)連接應(yīng)急破壞處理系
統(tǒng)，該系統(tǒng)的裝置處理能力應(yīng)在30 min內(nèi)消除事
故部位絕大部分的有毒氣體 J。
光氣生產(chǎn)車間設(shè)置噴氨或噴蒸汽管線，便于
現(xiàn)場(chǎng)破壞有毒氣體。在可能泄漏光氣和氯氣的部
位設(shè)置可移動(dòng)式彈性軟管負(fù)壓抽氣系統(tǒng)，將有毒
氣體送至破壞處理系統(tǒng)。
當(dāng)前國內(nèi)處理含有氯化氫和光氣尾氣的方法
有深冷法，溶劑吸收法，堿法，催化水解法。目前
被許多光氣化企業(yè)普遍采用的是催化水解法。含
有光氣和氯化氫的尾氣，首先經(jīng)過膜式吸收器，將
尾氣中氯化氫吸收生成鹽酸回用或作為商品出
售，余下的尾氣用SN7501催化水解破壞其中光
氣，最后用12％ ～15％NaOH破壞尾氣中殘余的
光氣，最后高空排放。
參考文獻(xiàn)：
[1] 高洪建，毛林生，涂小妹．光氣合成器的發(fā)展及型式簡(jiǎn)介
[J]．PESTICIDES，2003，42(10)：24—26．
[2] GB 19041—2003光氣及光氣化產(chǎn)品生產(chǎn)安全規(guī)程[S]．北
京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003．

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