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          防爆電器,控制箱,配電箱_重慶遼河防爆電器
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        氯氣爆炸及防爆措施

        1.1氯氣的理化性質

        1)物理性質。氯氣在常溫常壓下為黃綠色有刺激性氣味的有毒氣體。密度為3.21,是空氣的2.45倍。易溶于堿溶液、二硫化碳和四氯化碳,難溶于飽和食鹽水。在常溫下,氯氣被加壓到0.60.8MPa或在常壓下冷卻到-35~40時就能液化為黃綠色透明液體。液氯的密度為1.47,熔點-102,沸點-34.6,氣化熱62kcal/kg(36)。

        2)化學性質。氯氣的化學性質很活潑,是一種活潑的非金屬。

        1.2液氯的用途

        用于農藥、塑料、增塑劑、合成橡膠、合成纖維、消毒漂白、煉鎂和稀有金屬等行業。

        1.3氯氣泄漏爆炸的危害

        液氯為第二類危險化學品,人體吸入濃度為2.5mg/m的氯氣時,就會死亡。氯氣爆炸的危害包括兩部分:爆炸本身造成的危害及泄漏的氯氣造成的二次危害。

        2、氯氣爆炸

        2.1蒸氣爆炸

        液氯發生蒸氣爆炸的直接原因是容器出現較大的裂縫,使過熱液氯驟然蒸發。液氯蒸氣爆炸的主要原因如下:

        2.1.1過量充裝

        如果液氯充裝過量或滿液,遇到陽光照射或其它情況使溫度升高,就會引起容器內壓異常上升,將導致鋼瓶破裂,引發液氯蒸氣爆炸。表10滿液液氯鋼瓶在不同溫度下的壓力值。

        10滿液液氯鋼瓶在不同溫度下的壓力值

        液氯溫度/

        0

        5

        10

        15

        20

        25

        30

        35

        40

        瓶壓/Mpa

        0.27

        7.1

        13.1

        18.4

        24.0

        27.5

        32.5

        35.6

        37.3

        2.1.2腐蝕

        氯氣微溶于水,在溫度9.6時溶解度為1%,部分氯與水反應生成HClHClO,故濕氯具有強氧化性。當氯中含水量小于0.015%時,碳鋼的腐蝕速率小于0.04mm/a,亦即干燥氯對碳鋼基本上不腐蝕。當氯中含水量大于0.015%時,不僅會腐蝕碳鋼,而且還會腐蝕不銹鋼,氯會破壞不銹鋼表面的鈍化膜而產生孔蝕或應力腐蝕破裂。在一定范圍內,隨著氯氣含水量增大,對碳鋼、不銹鋼的腐蝕速率也隨著增大。

        液氯產品含有0.0150.06%的水量,會對金屬貯槽產生腐蝕,長期使用能引起局部器壁變薄、強度下降,可導致貯槽開裂發生液氯蒸氣爆炸。

        2.1.3機械碰撞

        若液氯容器遭碰撞或沖擊受損,將引發液氯蒸氣爆炸。

        2.2化學性爆炸

        氯氣中含有NCl3、H2,在一定濃度、條件下可引起爆炸;氯氣與有機物、氨及金屬粉末反應易引起爆炸。氯氣化學性爆炸的主要原因:

        2.2.1NCl3爆炸

        2.2.1.1NCl3的性質

        NCl3常溫下為黃色粘稠的油狀液體,密度為1.653,-27以下固化,沸點71,自燃爆炸溫度為95。

        2.2.1.2NCl3的生成

        鹽水中含有氨(NH)、銨離子(NH4)、可水解出氨基(-NH)的化合物(無機胺化合物如一氯胺NHCl、二氯胺NHCl等;有機胺化合物如尿素、苯胺、氨基乙酸等)。在電槽陽極析出的氯部分地溶解在陽極液中,生成次氯酸和鹽酸,使NH3、NH4+、NH2ClNHCl2等在陽極板區生成NCl3,并隨同氯氣一起析出。其反應式如下:

        NH·H2O+Cl2NH4Cl+HOCl

        NH4Cl+3Cl24HCl+NCl5NH2Cl+HOClNHCl2+H2O

        NHCl3+HOClH2O+NCl5NCl5與氯氣混在一起,經冷卻、干燥、壓縮、液化過程,留存于液氯中。

        2.2.1.3NCl3爆炸

        NCl5是一種不穩定且危險的爆炸性物質,當體積含量超過5%時,易發生分解爆炸,通常以爆轟方式進行,生成氯氣、氮氣和大量熱量。絕熱狀態下,爆炸時溫度可達2128,壓力高達531.6MPa;空氣中爆炸溫度可達1698。爆炸的危害取決于NCl2積聚的濃度和數量。爆炸方程式為:

        2NCl3N2+3Cl2+459.9kJ

        NCl3爆炸的特點:貯槽內的液氯量少;爆炸的貯槽殘骸內有反應產物三氯化鐵粉末。

        2.2.1.4NCl3富集

        NCl3在液氯底部積聚、濃縮,在一定條件下蒸發達到爆炸極限。NCl3富集主要方式:

        a)進料→沉淀→出料循環方式。氯槽、冷凝器等每次進料后液氯中NCl3不斷沉積到貯槽底部;

        b)進料(裝瓶)→蒸發→排氣循環方式。氣化器、氯瓶等隨著使用、充裝次數增多,其底部余氯NCl3濃度不斷升高;

        c)余量不足。氣化器、氯瓶發料或使用后余氯少于規定量,使NCl3濃度升高;

        d)泄漏。氯槽、冷凝器、氣化器泄漏,液氯蒸發,余氯不斷減少,NCl3濃度不斷升高;

        e)殘留。貯槽、容器未完全清洗干凈,殘存NCl3蒸發,達到爆炸濃度。

        2.2.2氫氣爆炸

        氫氣在氯氣中的爆炸范圍(體積百分比)5.5%89%。氯氣含氫量達5.5%以上,則隨時可能在光照或受熱情況下發生爆炸。光照爆炸反應為:H2+Cl22HCl+熱量。產生爆炸的原因:

        1)爆炸性混合氣體的形成:

        a)進槽鹽水中含有鐵、鈣、鎂離子等雜質時,特別是鐵雜質,致使陽極室產生第二陰極而放出氫氣;

        b)離子膜損壞,使氯氣與氫氣混合;

        c)氯氣系統管線、閥門竄漏氫氣;

        d)氫氣在液化器、分離器或尾氣罐氣相富集。

        2)著火源:光照、靜電火花、電器火花、磨擦、碰撞等。

        2.2.3有機物爆炸

        氯的化學性質活潑,易與有機物發生快速反應,生成氣體產物并放出大量熱量,使容器發生爆炸。以下有機物倒流或誤裝入氯容器會引起爆炸:

        1)可燃烴類。如乙炔、乙烯、丙烯、正丁烯、正戊烯等。

        2)氯化衍生物、氯代烴和氯代烴的二元混合物類。如氯化石蠟等。

        3)醇、醚、羧酸類。

        4)其它。如松節油、油脂等。

        2.2.4受熱爆炸

        盛裝液氯的容器一般是碳鋼。在溫度達到230以上時,氯可與鋼產生激烈的燃燒反應,反應生成物氯化鐵(溶點282,沸點315)氣化,使容器發生爆炸。

        3、防止氯氣爆炸措施

        3.1防止蒸氣爆炸

        3.1.1嚴禁超裝

        液氯槽、計量槽、氣化器中液氯充裝量不得超過全容積的80%。鋼瓶及其它壓力容器的充裝系數為1.25kg/L,不準超量,充裝壓力不得超過1.1MPa。

        3.1.2防腐

        1)濕氯防腐。鈦具有優良的耐濕氯性能,因此在氯的冷卻處理工藝中獲得了廣泛應用。為了保持鈦在氯氣中的鈍性,實踐證明,氯氣中至少需要1.5%的含水量。輸送、冷卻濕氯的管道、冷卻器、儀表、閥門等應選用鈦管材,它能有效防止濕氯的腐蝕。

        2)液氯防腐?刂埔郝犬a品含水≤0.040%,液氯含水量越少,對碳鋼、不銹鋼腐蝕就越小。

        3)制定防腐制度。加強設備維護保養,對易腐蝕的部位,建立定期檢測、檢查、檢修制度,并建立防腐檔案。

        3.1.3防碰撞

        1)執行國家有關危險化學品運輸管理規定。車輛運輸液氯鋼瓶時,鋼瓶頭部要按同一方向橫著擺放,保持中速均勻行進,盡量減少急剎車,避免瓶內液氯慣性沖擊。

        2)鋼瓶裝卸、搬運必須戴好瓶帽、防震圈,嚴禁摔、碰、撞。

        3)液氯槽區、槽車及鋼瓶周圍禁止機械、電氣作業。

        3.2防止化學性爆炸

        3.2.1防止NCl3爆炸

        3.2.1.1控制NCl3生成

        a)控制原鹽質量。對原鹽含銨(胺)總量進行檢測,不符合有關標準的原鹽不準入庫。

        b)監測化鹽水。采用經凈化的江河水化鹽,應注意不同季節江河水含銨(胺)量變化。

        c)粗鹽水除銨(胺);}后的粗鹽水加入來自陽極液循環槽、經脫氯塔脫氯的淡鹽水(游離氯含量為5-10mg/L),再加入適量的次氯酸鈉或氯氣,檢測粗鹽水游離氯應達到12mg/L、PH<4.2,使粗鹽水中的銨(胺)生成NCl3。其后經過加壓溶氣罐,將生成的NCl3浮濾排除。

        d)控制進槽鹽水指標。無機銨≤1mg/L,總胺≤4mg/L。

        3.2.1.2防止NCl3富集

        a)氯水洗滌工藝。采用低溫氯水冷卻洗滌凈化電解槽出來的濕氯氣,清除部分氣相NCl3。

        bNCl3排放制度。氯槽、冷凝器、分離器及氣化器定期帶液氯排污,清除部分液相NCl3。同時取排污液氯檢測NC3含量,嚴格控制在60g/L以下。若NCl3超過60g/L,應增加排污量和排污次數,并加強檢測,同時應查找原因,及時消除。

        c)余氯量控制。氣化器內的液氯不得低于1/3。充裝量為500kg、1000kg的氯瓶應分別保留5kg、10kg以上的余氯,余壓必須≥0.05MPa;對使用頻次較高、接近檢驗期的鋼瓶,應抽檢余氯NCl3的含量,若NCl3含量太高,應提前清洗,消除隱患。

        d)液氯產品質量。出廠檢驗NCl3含量≤50mg/L。

        e)防止氯氣泄漏NCl3濃縮。氯槽、冷凝器、氣化器泄漏,應及時倒槽,對底部不能排盡的液氯,應通入含水≤0.01%的空氣進行混合、清洗或反洗,降低氣相NCl3濃度。嚴禁液氯自然蒸發排放,防止后期NCl3濃縮、積聚導致爆炸。

        f)貯槽堿洗。排盡液氯的貯槽必須經堿洗、堿液浸泡,徹底清除NCl3后才能檢修,避免底部或管閥沉積NCl3,在檢修、動火過程引起爆炸。

        g)中和處理。必須保持排污裝置和污物處理設施完好,定期檢測堿池堿液濃度,對排出帶NCl3的廢氣、廢液及時中和處理,防止排污設施NCl3富集。

        3.2.1.3消除引爆能。

        靜電接地,使用防爆電器、設備及工具,只許用不超過45的水加熱氣化器,禁止使用強超聲波設備,嚴格執行用火管理制度等。

        3.2.2防止氫氣爆炸

        1)防止爆炸性混合氣體的形成:

        A)鹽水精制。分別加入足量的Na2CO3NaOH溶液,通過戈爾膜或碳素管過濾除去沉淀,然后用鹽酸調節pH值,除去過量的CO32-,仍含有少量Ca2+、Mg2+的鹽水,最后通過樹脂塔除去。防止Fe32+、Ca2+、Mg2+等雜質產生第二陰極;

        b)離子膜定期檢查維護,防止脫落、損壞;

        c)從生產工藝上防止氫氣或氯氣竄漏;

        d)控制氫氣濃度。氯氣總管中含氫應≤0.4%;氯氣液化后尾氣含氫應≤0.4%。實行尾氣定期排放、檢測制度,防止氫氣富集。

        2)消除著火源。靜電接地,使用防爆電器、設備及工具,嚴格執行用火管理制度等。

        3.2.3防止有機物爆炸

        1)防止倒流。氯瓶向反應釜內通氯氣時,中間應設置止回閥和足夠容積的緩沖罐,防止氯氣斷流或壓力減小時,有機物倒流,作業結束后立即關閉隔離閥及氯瓶閥。

        2)充裝前必須有專人對鋼瓶進行全面檢查,確認無異物,方可充裝。

        3)氯瓶及貯槽周圍禁止存放有機物質。

        3.2.4控制受熱

        液氯容器周圍禁止存放易燃物,防止火災引起受熱爆炸。

        4、結束語

        氯氣爆炸通常是由倒竄或誤裝物質、NCl3等引起的化學性爆炸。生產、貯存、使用氯氣的單位一定要按照《氯氣安全規程》的規定,嚴格控制各項工藝參數,杜絕任何物質倒竄或誤裝進入液氯容器;嚴格控制進槽鹽水的無機銨和總胺含量,降低氯氣中NCl3的產生量,嚴格落實NCl3的分析與排放制度,防止NCl3富集。建立完善氯氣應急救援預案,防止各類重特大事故的發生。

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