防爆电器,控制箱,配电箱_重庆辽河防爆电器
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氯气爆炸及防爆措施

1.1氯气的理化性质

1)物理性质。氯气在常温常压下为黄绿色有刺激性气味的有毒气体。密度为3.21,是空气的2.45倍。易溶于碱溶液、二硫化碳和四氯化碳,难溶于饱和食盐水。在常温下,氯气被加压到0.60.8MPa或在常压下冷却到-35~40时就能液化为黄绿色透明液体。液氯的密度为1.47,熔点-102,沸点-34.6,气化热62kcal/kg(36)

2)化学性质。氯气的化学性质很活泼,是一种活泼的非金属。

1.2液氯的用途

用于农药、塑料、增塑剂、合成橡胶、合成纤维、消毒漂白、炼镁和稀有金属等行业。

1.3氯气泄漏爆炸的危害

液氯为第二类危险化学品,人体吸入浓度为2.5mg/m的氯气时,就会死亡。氯气爆炸的危害包括两部分:爆炸本身造成的危害及泄漏的氯气造成的二次危害。

2、氯气爆炸

2.1蒸气爆炸

液氯发生蒸气爆炸的直接原因是容器出现较大的裂缝,使过热液氯骤然蒸发。液氯蒸气爆炸的主要原因如下:

2.1.1过量充装

如果液氯充装过量或满液,遇到阳光照射或其它情况使温度升高,就会引起容器内压异常上升,将导致钢瓶破裂,引发液氯蒸气爆炸。表10满液液氯钢瓶在不同温度下的压力值。

10满液液氯钢瓶在不同温度下的压力值

液氯温度/

0

5

10

15

20

25

30

35

40

瓶压/Mpa

0.27

7.1

13.1

18.4

24.0

27.5

32.5

35.6

37.3

2.1.2腐蚀

氯气微溶于水,在温度9.6时溶解度为1%,部分氯与水反应生成HClHClO,故湿氯具有强氧化性。当氯中含水量小于0.015%时,碳钢的腐蚀速率小于0.04mm/a,亦即干燥氯对碳钢基本上不腐蚀。当氯中含水量大于0.015%时,不仅会腐蚀碳钢,而且还会腐蚀不锈钢,氯会破坏不锈钢表面的钝化膜而产生孔蚀或应力腐蚀破裂。在一定范围内,随着氯气含水量增大,对碳钢、不锈钢的腐蚀速率也随着增大。

液氯产品含有0.0150.06%的水量,会对金属贮槽产生腐蚀,长期使用能引起局部器壁变薄、强度下降,可导致贮槽开裂发生液氯蒸气爆炸。

2.1.3机械碰撞

若液氯容器遭碰撞或冲击受损,将引发液氯蒸气爆炸。

2.2化学性爆炸

氯气中含有NCl3H2,在一定浓度、条件下可引起爆炸;氯气与有机物、氨及金属粉末反应易引起爆炸。氯气化学性爆炸的主要原因:

2.2.1NCl3爆炸

2.2.1.1NCl3的性质

NCl3常温下为黄色粘稠的油状液体,密度为1.653-27以下固化,沸点71,自燃爆炸温度为95

2.2.1.2NCl3的生成

盐水中含有氨(NH)、铵离子(NH4)、可水解出氨基(-NH)的化合物(无机胺化合物如一氯胺NHCl、二氯胺NHCl等;有机胺化合物如尿素、苯胺、氨基乙酸等)。在电槽阳极析出的氯部分地溶解在阳极液中,生成次氯酸和盐酸,使NH3NH4+NH2ClNHCl2等在阳极板区生成NCl3,并随同氯气一起析出。其反应式如下:

NH·H2O+Cl2NH4Cl+HOCl

NH4Cl+3Cl24HCl+NCl5NH2Cl+HOClNHCl2+H2O

NHCl3+HOClH2O+NCl5NCl5与氯气混在一起,经冷却、干燥、压缩、液化过程,留存于液氯中。

2.2.1.3NCl3爆炸

NCl5是一种不稳定且危险的爆炸性物质,当体积含量超过5%时,易发生分解爆炸,通常以爆轰方式进行,生成氯气、氮气和大量热量。绝热状态下,爆炸时温度可达2128,压力高达531.6MPa;空气中爆炸温度可达1698。爆炸的危害取决于NCl2积聚的浓度和数量。爆炸方程式为:

2NCl3N2+3Cl2+459.9kJ

NCl3爆炸的特点:贮槽内的液氯量少;爆炸的贮槽残骸内有反应产物三氯化铁粉末。

2.2.1.4NCl3富集

NCl3在液氯底部积聚、浓缩,在一定条件下蒸发达到爆炸极限。NCl3富集主要方式:

a)进料→沉淀→出料循环方式。氯槽、冷凝器等每次进料后液氯中NCl3不断沉积到贮槽底部;

b)进料(装瓶)→蒸发→排气循环方式。气化器、氯瓶等随着使用、充装次数增多,其底部余氯NCl3浓度不断升高;

c)余量不足。气化器、氯瓶发料或使用后余氯少于规定量,使NCl3浓度升高;

d)泄漏。氯槽、冷凝器、气化器泄漏,液氯蒸发,余氯不断减少,NCl3浓度不断升高;

e)残留。贮槽、容器未完全清洗干净,残存NCl3蒸发,达到爆炸浓度。

2.2.2氢气爆炸

氢气在氯气中的爆炸范围(体积百分比)5.5%89%。氯气含氢量达5.5%以上,则随时可能在光照或受热情况下发生爆炸。光照爆炸反应为:H2+Cl22HCl+热量。产生爆炸的原因:

1)爆炸性混合气体的形成:

a)进槽盐水中含有铁、钙、镁离子等杂质时,特别是铁杂质,致使阳极室产生第二阴极而放出氢气;

b)离子膜损坏,使氯气与氢气混合;

c)氯气系统管线、阀门窜漏氢气;

d)氢气在液化器、分离器或尾气罐气相富集。

2)着火源:光照、静电火花、电器火花、磨擦、碰撞等。

2.2.3有机物爆炸

氯的化学性质活泼,易与有机物发生快速反应,生成气体产物并放出大量热量,使容器发生爆炸。以下有机物倒流或误装入氯容器会引起爆炸:

1)可燃烃类。如乙炔、乙烯、丙烯、正丁烯、正戊烯等。

2)氯化衍生物、氯代烃和氯代烃的二元混合物类。如氯化石蜡等。

3)醇、醚、羧酸类。

4)其它。如松节油、油脂等。

2.2.4受热爆炸

盛装液氯的容器一般是碳钢。在温度达到230以上时,氯可与钢产生激烈的燃烧反应,反应生成物氯化铁(溶点282,沸点315)气化,使容器发生爆炸。

3、防止氯气爆炸措施

3.1防止蒸气爆炸

3.1.1严禁超装

液氯槽、计量槽、气化器中液氯充装量不得超过全容积的80%。钢瓶及其它压力容器的充装系数为1.25kg/L,不准超量,充装压力不得超过1.1MPa

3.1.2防腐

1)湿氯防腐。钛具有优良的耐湿氯性能,因此在氯的冷却处理工艺中获得了广泛应用。为了保持钛在氯气中的钝性,实践证明,氯气中至少需要1.5%的含水量。输送、冷却湿氯的管道、冷却器、仪表、阀门等应选用钛管材,它能有效防止湿氯的腐蚀。

2)液氯防腐。控制液氯产品含水≤0.040%,液氯含水量越少,对碳钢、不锈钢腐蚀就越小。

3)制定防腐制度。加强设备维护保养,对易腐蚀的部位,建立定期检测、检查、检修制度,并建立防腐档案。

3.1.3防碰撞

1)执行国家有关危险化学品运输管理规定。车辆运输液氯钢瓶时,钢瓶头部要按同一方向横着摆放,保持中速均匀行进,尽量减少急刹车,避免瓶内液氯惯性冲击。

2)钢瓶装卸、搬运必须戴好瓶帽、防震圈,严禁摔、碰、撞。

3)液氯槽区、槽车及钢瓶周围禁止机械、电气作业。

3.2防止化学性爆炸

3.2.1防止NCl3爆炸

3.2.1.1控制NCl3生成

a)控制原盐质量。对原盐含铵(胺)总量进行检测,不符合有关标准的原盐不准入库。

b)监测化盐水。采用经净化的江河水化盐,应注意不同季节江河水含铵(胺)量变化。

c)粗盐水除铵(胺)。化盐后的粗盐水加入来自阳极液循环槽、经脱氯塔脱氯的淡盐水(游离氯含量为5-10mg/L),再加入适量的次氯酸钠或氯气,检测粗盐水游离氯应达到12mg/LPH<4.2,使粗盐水中的铵(胺)生成NCl3。其后经过加压溶气罐,将生成的NCl3浮滤排除。

d)控制进槽盐水指标。无机铵≤1mg/L,总胺≤4mg/L

3.2.1.2防止NCl3富集

a)氯水洗涤工艺。采用低温氯水冷却洗涤净化电解槽出来的湿氯气,清除部分气相NCl3

bNCl3排放制度。氯槽、冷凝器、分离器及气化器定期带液氯排污,清除部分液相NCl3。同时取排污液氯检测NC3含量,严格控制在60g/L以下。若NCl3超过60g/L,应增加排污量和排污次数,并加强检测,同时应查找原因,及时消除。

c)余氯量控制。气化器内的液氯不得低于1/3。充装量为500kg1000kg的氯瓶应分别保留5kg10kg以上的余氯,余压必须≥0.05MPa;对使用频次较高、接近检验期的钢瓶,应抽检余氯NCl3的含量,若NCl3含量太高,应提前清洗,消除隐患。

d)液氯产品质量。出厂检验NCl3含量≤50mg/L

e)防止氯气泄漏NCl3浓缩。氯槽、冷凝器、气化器泄漏,应及时倒槽,对底部不能排尽的液氯,应通入含水≤0.01%的空气进行混合、清洗或反洗,降低气相NCl3浓度。严禁液氯自然蒸发排放,防止后期NCl3浓缩、积聚导致爆炸。

f)贮槽碱洗。排尽液氯的贮槽必须经碱洗、碱液浸泡,彻底清除NCl3后才能检修,避免底部或管阀沉积NCl3,在检修、动火过程引起爆炸。

g)中和处理。必须保持排污装置和污物处理设施完好,定期检测碱池碱液浓度,对排出带NCl3的废气、废液及时中和处理,防止排污设施NCl3富集。

3.2.1.3消除引爆能。

静电接地,使用防爆电器、设备及工具,只许用不超过45的水加热气化器,禁止使用强超声波设备,严格执行用火管理制度等。

3.2.2防止氢气爆炸

1)防止爆炸性混合气体的形成:

A)盐水精制。分别加入足量的Na2CO3NaOH溶液,通过戈尔膜或碳素管过滤除去沉淀,然后用盐酸调节pH值,除去过量的CO32-,仍含有少量Ca2+Mg2+的盐水,最后通过树脂塔除去。防止Fe32+Ca2+Mg2+等杂质产生第二阴极;

b)离子膜定期检查维护,防止脱落、损坏;

c)从生产工艺上防止氢气或氯气窜漏;

d)控制氢气浓度。氯气总管中含氢应≤0.4%;氯气液化后尾气含氢应≤0.4%。实行尾气定期排放、检测制度,防止氢气富集。

2)消除着火源。静电接地,使用防爆电器、设备及工具,严格执行用火管理制度等。

3.2.3防止有机物爆炸

1)防止倒流。氯瓶向反应釜内通氯气时,中间应设置止回阀和足够容积的缓冲罐,防止氯气断流或压力减小时,有机物倒流,作业结束后立即关闭隔离阀及氯瓶阀。

2)充装前必须有专人对钢瓶进行全面检查,确认无异物,方可充装。

3)氯瓶及贮槽周围禁止存放有机物质。

3.2.4控制受热

液氯容器周围禁止存放易燃物,防止火灾引起受热爆炸。

4、结束语

氯气爆炸通常是由倒窜或误装物质、NCl3等引起的化学性爆炸。生产、贮存、使用氯气的单位一定要按照《氯气安全规程》的规定,严格控制各项工艺参数,杜绝任何物质倒窜或误装进入液氯容器;严格控制进槽盐水的无机铵和总胺含量,降低氯气中NCl3的产生量,严格落实NCl3的分析与排放制度,防止NCl3富集。建立完善氯气应急救援预案,防止各类重特大事故的发生。