離子膜燒堿生產(chǎn)過程危害評價及對策措施

1 前言 燒堿（又稱為氫氧化鈉）在國民經(jīng)濟中有著重要的作用。廣泛應用于造紙、纖維素的生產(chǎn)、洗滌劑、合成脂用酸的生產(chǎn)以及動植物油的提煉。紡織印染工業(yè)用作棉布退漿、煮煉劑和絲光劑。化學工業(yè)用于生產(chǎn)硼砂、氰化鈉、甲酸、草酸、苯酚等。石油工業(yè)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(chǎn)氧化鋁、金屬鋅和銅以及玻璃、搪瓷、制革、醫(yī)藥、染料和農(nóng)藥等方面。近年來，隨著中國國民經(jīng)濟的發(fā)展，燒堿在各行各業(yè)中的應用也越來越重要。目前，氯堿生產(chǎn)有隔膜法、水銀法和離子膜法。無論在技術先進、工藝優(yōu)越性以及產(chǎn)品質量、節(jié)約能源等方面均為離子膜法占優(yōu)。然而，無論用何種方法生產(chǎn)，在燒堿生產(chǎn)過程中都存在著多種危險危害因素，一旦發(fā)生事故可能造成極為嚴重的后果，不僅影響到生產(chǎn)的正常進行，同時人們的生命和財產(chǎn)也將遭到損失。本文作者對國內某離子膜燒堿現(xiàn)役裝置進行了調研，同時查閱了國內外氯堿生產(chǎn)的資料和國家安全生產(chǎn)規(guī)范與標準，在經(jīng)有關專家進行論證后，對離子膜燒堿生產(chǎn)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(chǎn)提供保障。 2 離子膜燒堿裝置流程簡述 前已述及燒堿生產(chǎn)方法有多種，本文針對離子膜法生產(chǎn)燒堿裝置。離子膜法生產(chǎn)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(fā)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(lián)生產(chǎn)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(huán)槽中，由陽極液循環(huán)泵送到離子膜電解槽各單元陽極室中，在直流電作用下產(chǎn)生淡鹽水與氯氣。在陽極液循環(huán)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(chǎn)生陰極液和氫氣。在陰極液循環(huán)槽中逸出氫氣，其陰極液一部分在陰極室與循環(huán)槽之間進行循環(huán)，另一部分從循環(huán)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(fā)工段 燒堿蒸發(fā)應用三效蒸發(fā)器。自電解工段來的液體燒堿（濃度為32%），進入三效蒸發(fā)器，經(jīng)三效蒸發(fā)器一次濃縮后的堿液（濃度約為37%）進入二效蒸發(fā)器，進行二次濃縮，經(jīng)二效蒸發(fā)器濃縮后的堿液濃度為43%。經(jīng)分離器、堿泵和預熱器，進入一效蒸發(fā)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(chǎn)工段由冷凍、液化、包裝、整瓶等工序組成。 3 生產(chǎn)過程危險危害因素評價 通過應用事故易發(fā)性評價方法、道（DOW）化學火災、爆炸毒性指數(shù)評價方法以及事故后果易發(fā)性評價方法等，對離子膜燒堿裝置生產(chǎn)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(tǒng)和皮下層發(fā)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(yè)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(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》（TJ36－1979）規(guī)定其車間衛(wèi)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?！秳《疚锲贩旨墶⒎诸惻c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(fā)生泄漏，后果將十分嚴重。 在整個生產(chǎn)裝置中最可能發(fā)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?？赡馨l(fā)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(fā)生火災爆炸后也會造成氯氣的泄漏。 在液氯工段如果發(fā)生爆炸泄漏，則可造成氯氣外逸導致現(xiàn)場人員中毒事故的發(fā)生。導致這一事故發(fā)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(fā)器內溫度、壓力過高等生產(chǎn)系統(tǒng)失控；“三廢”處理系統(tǒng)發(fā)生事故；設備結構材質選擇不當；機械設備密封不嚴；監(jiān)控系統(tǒng)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(chǎn)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(xiàn)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(fā)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(fā)生火災爆炸則可能會連帶發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)生觸電事故，嚴重時會使人觸電身亡。電流數(shù)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(shù) 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(chǎn)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(chǎn)生額外的噪聲危害。噪聲會對現(xiàn)場工作人員帶來健康危害，長時期在高強度噪聲環(huán)境中作業(yè)會對人的聽覺系統(tǒng)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(tǒng)、消化系統(tǒng)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(yè)時，可能會發(fā)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(yè)，如不采取防護措施或是防護措施不到位，可能會發(fā)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 勞動安全衛(wèi)生對策措施 通過前面分析可知，離子膜燒堿生產(chǎn)過程中存在的主要危險有害因素有：火災爆炸危險、毒性危險等。因此在過程建設中必須嚴格遵守相關的規(guī)范標準，任何忽視或降低標準的行為，都會留下安全隱患，給日后安全運轉帶來危害。在此提出的對策措施也主要針對這些主要的危險危害因素，針對其他危險危害因素的對策措施限于篇幅，不進行討論。 4.1防毒對策措施 本裝置在生產(chǎn)過程中生產(chǎn)和使用了一些有毒介質，如氯氣、氯化氫、氯化鋇、氫氧化鈉、硫酸及氨氣等，特別是氯氣，由于氯氣的毒性高的特性，是重點防范對象。 （1）工藝參數(shù)選擇： 應當注意工藝參數(shù)的選擇及量的控制，在滿足生產(chǎn)條件的前提下，盡可能選擇低溫、低壓操作條件，減小氯氣的泄漏等。 （2）設備材質選型： 為使泄漏的可能性降至最低，要注意設備和材質的選擇。通過其他裝置及同類工程的實踐經(jīng)驗以及裝置設計知識，設備應能保證完整密閉性。具體的措施應包括：較高容器設計裕量、較高管道設計等級及較高一級壓力等級的關鍵管道等。 （3）報警及安全聯(lián)鎖： 對特殊工段及崗位，如有毒物料在不正常操作時的排出口、取樣口、貯罐閥、輸送泵及壓縮機等處可能泄漏或聚積有毒氣體的地方，需設置有毒氣體探測器；在控制室、配電室與有毒物料的設備相距30米以內，宜設相應的有毒氣體探測器等。 （4）隔離體設置： 設有操作崗位的地方,如控制室、配電室、操作間及實驗室等建筑物應設有正壓通風系統(tǒng)，并可承受一定外壓，進風口處有活性炭吸附器。離子膜電解槽、高純鹽酸合成爐、燒堿貯罐、液氯貯罐等設備的輸送管線應設置泄漏探測系統(tǒng)。液氯貯罐應裝有事故泄料管線，萬一泄漏時，能迅速地將系統(tǒng)內的物料排空到一個事故泄料罐，防止事故的擴大。 （5）加強個體防護： 在所有人身可能接觸到有害物質而引起燒傷、刺激或傷害皮膚的區(qū)域內，均設緊急淋浴器和洗眼器；除防護眼鏡、手套、洗眼淋浴器等一般防護外，還應設有專用的防毒面具；對關鍵操作強制使用人員防護設備，例如空氣呼吸面具、全身PVC防護服、手套和防護鏡等等。 （6）監(jiān)測及事故處理系統(tǒng)設置： 監(jiān)測設備的振動、腐蝕，也是避免造成意外泄漏的有效方法。所有貯有氯氣的容器能泄壓到事故堿洗塔系統(tǒng)。泄料控制應自動或遙控執(zhí)行。 （7）加強安全管理措施： 除了以上這些針對性的措施，在生產(chǎn)過程中還應該注意安全管理措施。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，必須對員工進行全面的、系統(tǒng)的安全維護培訓，并執(zhí)行良好的人員管理、監(jiān)督。不斷提高操作人員的素質也是降低危險性、避免事故發(fā)生和擴大的有效措施之一。再完美的設計也不可能避免人為的疏忽、錯誤引起的損害。安全管理對策措施簡而言之，就是建立安全管理制度、提高操作人員和管理人員的素質。具體的內容包括安全培訓、檢查和維修制度、定期安全審查、建立救護組織機構、制定事故應急計劃等等。 4.2防火防爆對策措施 離子膜燒堿裝置在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)和使用了一些火災爆炸危險性較大的物料如氫氣及液氨等。生產(chǎn)裝置多為甲類火災危險性生產(chǎn)裝置。特別是在裝置同時存在氯氣及氯化氫氣體，一旦由于火災爆炸引起氯氣及氯化氫氣體的泄漏，將使災害的后果更加嚴重。所以防火防爆措施尤為重要。 （1）嚴格遵循標準： 在設計和建設時，應該嚴格按照有關規(guī)范標準設置安全消防防護措施。對處理易燃、易爆危險性物料的設備應有壓力釋放設施，包括安全閥、釋放閥、壓力控制閥等，一旦超壓，可把危險物料泄放到安全的地方；對盛裝氯氣、氫氣、氨氣及氯化氫的設備和輸送管道系統(tǒng)設計在線自動監(jiān)測儀表；對可能逸出氯氣、氫氣、氮氧化物、氨氣及氯化氫等作業(yè)場所設計氣體監(jiān)測、報警和聯(lián)鎖系統(tǒng)；設計集中正壓通風控制室，必須保證通風空氣不受污染，空氣吸氣口設計以活性炭或其他吸附劑為過濾介質的過濾器等等防護措施。 （2）集散控制系統(tǒng)（DCS）： 工程設計采用可靠的集散控制系統(tǒng)(DCS)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的正常操作、開停車操作以及生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集、信息處理和生產(chǎn)管理的集中控制。中央處理器的冗余功能增強了DCS系統(tǒng)的可靠性。對重要的參數(shù)設計自動調節(jié)以及越限報警和聯(lián)鎖系統(tǒng)，確保生產(chǎn)裝置和人身安全。建議采用緊急停車系統(tǒng)等先進的控制技術。在緊急停車、事故狀態(tài)下，設事故照明電源，事故儀表空氣貯存，從而保證緊急事故狀態(tài)的安全停車。 （3）多啟動消防設施： 考慮到本項目的火災危險性，建議消防泵應能自動連續(xù)順次地啟動，同時也可從控制室遙控啟動，以便在事故情況下快速啟動消防水系統(tǒng)。建議增加柴油發(fā)電機組，供消防水專用，以備正常雙回路出現(xiàn)故障時使用。 （4）其他方面措施： 在滿足工藝流程順捷，功能分區(qū)明確等生產(chǎn)特點和總平面布置圖要求的同時，也須滿足安全間距、照明采光、通風、日曬等防火、防爆、衛(wèi)生及設備檢修等要求。 5 結論 通過前面的分析，可以得出如下結論： （1）離子膜燒堿裝置的主要職業(yè)危險、有害因素是火災、爆炸及毒物危害，應當重點采取措施進行防治，并確保防護措施到位。噪聲、高處墜落、觸電、機械傷害等其他危險有害因素，相對來說并不是突出的職業(yè)危害，但也不應忽視，也應對其采取相應的措施加以防護，到達安全生產(chǎn)的目的。 （2）根據(jù)對國內在役裝置運行情況進行分析的結果表明，通過落實各項勞動安全衛(wèi)生對策措施，離子膜燒堿生產(chǎn)裝置基本上可達到安全生產(chǎn)的目的。但由于離子膜燒堿生產(chǎn)的特殊性，在勞動衛(wèi)生方面的有毒有害氣體和噪聲等有害因素仍有可能超過國家衛(wèi)生標準的規(guī)定，故應采取國內外先進的安全措施進行綜合治理。 （3）安全對策措施應能夠完全實施到位，并應與主體裝置同時設計、同時施工、同時投用。在設計、建設和日后的操作運行中，認真落實各項有效的安全措施，加強安全管理，才能保障安全生產(chǎn)，防止或減少事故的發(fā)生。 參考文獻 1.勞動部職業(yè)安全衛(wèi)生與鍋爐壓力容器監(jiān)查局編. 勞動安全衛(wèi)生設計規(guī)定匯編. 北京：中國勞動出版社，997 2.吳宗之，高進東，魏利軍編. 危險評價方法及其應用.北京： 冶金工業(yè)出版社，2001 3.中國化工安全衛(wèi)生技術協(xié)會、化學工業(yè)部技術監(jiān)督司編. 氯堿生產(chǎn)安全操作與事故. 北京：化學工業(yè)出版社，1992 4.閃淳昌主編. 建設項目（工程）勞動安全衛(wèi)生預評價指南. 大連：大連海事出版社，1999 5.國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局編，安全評價. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2002