光气合成（精选4篇）
光气合成 篇1
随着聚氨酯工业的迅速发展,作为聚氨酯工业重要原料的甲苯二异氰酸酯( TDI) 和二苯基甲烷二异氰酸酯( MDI) 的产量逐年增加。由于聚氨酯产品具有高强度、耐腐蚀、抗压及灵活轻便等特性,可替代木材和钢材,因此被广泛应用于电子电器、建筑、密封剂、绝热及制冷等领域。
目前TDI及MDI等大吨位异氰酸酯产品的生产广泛采用的是直接光气化生产工艺,其中光气( COCl2) 是TDI和MDI光气化生产过程中的一种重要原料。但光气合成过程是一个强烈的放热反应且光气具有剧毒性,因此在TDI和MDI的光气化生产过程中为保证反应安全进行,温度控制、 对反应工艺参数的控制和反应过程中反应物加入量的准确控制显得非常重要[1],对过程测量仪表的选型和控制方案的确定应严格按设计规范进行,为此笔者对光气合成过程中氯气和一氧化碳加料量的典型双闭环比值控制系统进行应用分析,以期对行业中类似生产过程工艺提供借鉴。
1光气合成过程工艺简介
光气又称碳酰氯,微溶于水,较易溶于苯及甲苯等。光气常温下为无色气体,比空气重,有腐草味,化学性质不稳定,遇水迅速水解生成氯化氢和二氧化碳。光气是剧烈窒息性毒气,高浓度吸入可致肺水肿,毒性比氯气大10倍,但在体内无蓄积作用。
工业上通常采用一氧化碳与氯气的混合物通过活性炭反应制得光气,为了获得高质量的光气同时减少设备腐蚀,经过彻底干燥的一氧化碳在与氯气混合时,应保持适当过量。如果没有催化剂且杂质含量低于规定浓度时,该混合物在常温下是稳定的。
满足工艺要求的氯气和一氧化碳通过双闭环比值控制分别进入混合器,气体混合物自上而下进入光气反应器,在活性炭催化剂和一定压力下作用生成光气,生成的光气进入下一流程。
2比值控制系统
在化工、炼油和其他工业生产过程中,经常需要两种或两种以上的物料按一定比例混合或进行化学反应,一旦比例失调,轻则造成产品质量不合格,重则会造成生产事故或发生危险[2]。比值控制的目的就是为了实现几种物料按一定比例关系混合,使生产安全、正常运行[3]。
在比值控制系统中,一种物料的流量需要跟随另一种物料流量而变化,前者称为从动量( 副物料) ,后者称为主动量( 主物料) ,也就是说副物料流量要跟随主物料流量按一定比例关系进行变化[2]。
比值控制系统根据不同的工艺控制要求和使用场合分为开环比值控制系统、单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统。在此笔者主要以双闭环比值控制系统为对象进行阐述。双闭环比值控制系统( 图1) 在主物料对象中引入一个闭环回路,解决了单闭环比值控制系统中主物料流量不受控制的问题。双闭环比值控制系统既能实现主 - 副物料流量比值的恒定,又能实现进入系统的总负荷平稳,同时方便提降负荷。如果改变系统的反应负荷,只要缓慢改变主物料流量的给定值就可以提降主物料流量,同时副物料流量也自动跟踪提降,并保持两者比值不变,系统控制精度较高,安全可靠。但该系统所用仪表数量较多,投资较高[4]。
在光气合成过程中,氯气和一氧化碳的加料控制就是一个经典的双闭环比值控制。
3应用分析
在光气合成物料加入过程中,由于氯气和一氧化碳都是剧毒性气体,为保证系统安全和生成物质量,对氯气和一氧化碳的加入量有严格要求, 氯气和一氧化碳必须按照一定量准确地加入混合器,同时在加入过程中氯气和一氧化碳必须保持所设定的比例关系,并且对氯气和一氧化碳的加入设置安全联锁方案,当工艺参数出现异常时,可紧急联锁停止加料[1]。
光气合成过程中氯气和一氧化碳加料控制工艺流程如图2所示。根据工艺流程图,满足工艺要求的氯气和一氧化碳分别经过各自的加料管线进入混合器并按比例进行混合,混合后气体进入反应器,在活性炭催化剂作用下根据一定工艺条件反应生成光气,反应生成物送入下一流程。
在氯气加料过程中,TI-101用来检测氯气温度,要求实现低温报警; PI-101用来检测氯气压力,要求实现氯气压力高低限报警; FC-101为氯气加料流量计,用来检测氯气流量,并与FV-101调节阀组成氯气加料流量调节回路,实现氯气低流量报警; PD-102用来测量氯气加料过程中的压差,要求实现压差的高低限报警; HSV-101为氯气加料切断控制阀。
在一氧化碳加料过程中,TI-102用来检测一氧化碳温度,要求实现高温报警; PI-103用来检测一氧化碳压力,要求实现高低限压力报警; FC-103为一氧化碳加料流量计,用来测量一氧化碳的流量,并通过比值控制模块FC-102与FV-102调节阀组成一氧化碳加料流量控制回路,同时实现低流量报警; PD-104用来检测一氧化碳加入过程中的压差,要求实现压差高低限报警; HSV-102为一氧化碳加料切断控制阀。
以上工艺参数的检测控制方案均通过DCS系统来实现。
为保证加料过程和化学反应过程的安全,设置了由独立ESD安全联锁紧急停车系统实现的安全联锁方案[5]。当氯气压力达到高限联锁值时、当氯气( 一氧化碳) 流量达到低限联锁值时、 当氯气( 一氧化碳) 加料过程压差达到低限联锁值时或比值控制模块运算结果达到低限联锁值时,将联锁关闭氯气控制调节阀FV-101、氯气切断控制开关阀HSV-101、一氧化碳调节阀FV-102和一氧化碳切断控制开关阀HSV-102,防止在工艺异常时氯气和一氧化碳进入混合器。即当两种物料加入的温度、压力、流量和压差任意条件不满足工艺控制要求时,都会禁止向混合器加料。
氯气和一氧化碳流量测量仪表选型是控制方案中的关键点,为保证测量精度和可靠性,一般选用质量流量计。
双闭环比值控制系统中氯气是主物料,一氧化碳是副物料。氯气流量计测量值通过PID运算来控制氯气流量调节阀FV-101的开度,实现氯气的加料控制; 同时氯气流量计测量值送给FC-102比值运算模块,与事先设置好的比值系数进行运算,运算后的结果作为一氧化碳流量PID控制的给定值,与一氧化碳流量计送来的测量值进行比较,通过PID运算去控制一氧化碳流量调节阀FV-102的开度,从而实现一氧化碳加料的控制。比值运算模块在DCS系统中有专用的控制模块可供选择[6,7]。一氧化碳按照一定的比值跟随氯气流量变化,同时氯气作为主物料有完整的控制调节回路,以保证氯气加料的闭环可控。只要缓慢改变氯气的加料量,一氧化碳的加料量随之按比例跟随改变,即可实现改变系统的反应负荷。
上述方案实现过程中所用仪表数量较多,较复杂。除氯气和一氧化碳质量流量计外,为保证系统安全可靠,防止毒气泄漏,系统还配置了毛细管式单法兰远传压力变送器、毛细管式双法兰远传压力变送器[8]、金属波纹管密封式调节阀和三重密封型气动旋塞阀[9]。
系统开车投运前由于氯气和一氧化碳都受各自低压差的联锁导致阀门无法打开,因此在系统开车投运前必须通过模拟加入假信号,使其先满足加料条件以保证加料阀的正常打开,保证系统正常启动。
4结束语
笔者对光气合成过程中氯气和一氧化碳加料双闭环比值控制系统进行了分析。由于反应过程所采用的氯气和一氧化碳以及生成物光气具有剧毒性,因此设置了安全联锁系统以保证反应过程加料精确、安全可靠。该方案在实际聚氨酯原料TDI生产过程中已投入运行,能够满足工艺控制要求,同时保证了生产的安全,是经典的双闭环比值控制系统的实际应用,在同类生产中具有一定的借鉴意义。
光气尾气处理技术对比 篇2
1 光气排放及安全生产的趋势分析
我国国家环境保护局于1996年4月12日批准发布了中华人民共和国国家标准《大气污染物综合排放标准》。本标准规定了光气的排放限值,其中包括了新污染源光气排放限值[1](表1)。随后,广东省结合自身实际情况,参照国家标准,由广东省环境保护局与广东省质量技术监督局联合发布了广东省地方标准,规定2002年1月1日起建设项目执行新的排放限值[2](表1)。
由于国家标准《大气污染物综合排放标准》从1997年开始实施以来,已经执行20年,其中国家对光气的排放指标一直没有修订。近年来,为控制大气污染,改善环境空气质量,保障人体健康,维护生态平衡,促进经济和社会的发展,各省、直辖市结合自身实际情况,根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》和有关规定,陆续发布了各自的地方标准,其中就包括了新建企业的光气污染物排放限值[3,4,5](表2)。从表2中的数据分析可以看出,各直辖市对新建、改建、扩建企业的光气相对应的最高允许排放速率要求越来越高,这就要求排放光气尾气的生产企业必须严格按照地方标准进行排放。预计不久以后,其他各省对光气污染物的排放标准也会陆续更新,同时对排放限值的要求也会更加严格。
国家质量监督检验检疫总局于2003年3月发布了《光气及光气化产品生产安全规程GB 19041-2003》,规定了光气及光气化产品生产和生产装置设计的安全要求[6]。国家安全生产监督管理总局于2014年10月制定了《光气及光气化产品安全生产管理指南》,明确严格限制涉及光气及光气化的新建项目,严格控制新增光气布点,更加明确规定了光气及光气化产品生产单位合理规划布局、设计、操作管理、毒理学管理、职业健康、急救、实验室安全以及应急救援等管理工作。可以看出,近年来国家对光气生产的重视程度越来越高,这就要求企业必须采取先进、可靠、安全的生产技术和管理规范来保证周边环境不受污染。
2 光气尾气处理技术的对比分析
近年来国家及各省、直辖市制定新的规范后,要求涉及光气产品的生产企业、研发机构、设计单位等必须采用更为安全、环保、可靠的先进处理技术控制光气对人的危害。
光气尾气的来源基本来自下面几种情况[7]:液化光气尾气、光气化过程尾气、装置安全泄压系统(泄压阀、爆破片等)排气、装置安全抽吸系统抽吸气。前两种气源为稳定气源,应先回收有用气体。回收方法主要采用深冷法和溶剂吸收法[8],一般都是光气生产厂采用。以光气为原料合成农药时,排出来的废气主要是副产氯化氢和未反应的过剩光气,但经深冷法或溶剂吸收法回收后的废气所含光气的浓度一般都远远高于排放标准所规定的浓度,必须经过破坏性处理后才能排放到大气中[9]。工业上采用的含光气废气破坏处理方法有碱液法、氨法、焚烧法和催化水解法[10]。现将各种方法的优、缺点进行对比分析如下。
2.1 碱液法
首先将Na OH配制成浓度约10%~20%的溶液,通过输送泵在塔或罐内与含光气的尾气接触并反应,放出的热量通过外循环换热器移走,生成氯化钠、碳酸钠等无机盐,反应原理为:4Na OH+COCl2→Na2CO3+2Na Cl+2H2O。用喷淋或鼓泡吸收的方法破坏光气,可采用喷淋塔、波纹塔、鼓泡洗气罐等设备,一般对光气的处理效果在80%左右,最高能达到90%。通常在紧急情况下,都是通过碱洗法破坏光气。
优点:设备较为简单,运行稳定可靠,不会产生二次污染。
缺点:该法在生产上应用时,如果尾气中含有氯化氢,需先除掉,否则会消耗大量氢氧化钠。同时酸碱中和放出的热量如不能及时移走,会导致溶液温度过高,大大降低对光气尾气的破坏效果。更主要的是长期连续运行成本高,且对尾气中含量较高的光气破坏不彻底。
2.2 氨法
将配制好的NH3或NH4OH溶液与光气反应,反应机理为:4NH3+COCl2→CO(NH2)2+2NH4Cl。原理同碱液法基本相似,在工业生产上使用该法较少。
优点:设备简单,光气与氨接触反应速度较快,破坏更彻底些,去除效率可高达90%以上,同时,反应过程中生成的氯化氨以及尿素达到一定量时,可回收利用。
缺点:由于氨的价格较高,不宜单独采用,而是作为辅助处理措施,如在通过热水、碱液法后采用,或在事故发生时作为紧急喷氨处理时使用[10]。
2.3 蒸汽法
光气与蒸汽接触后发生水解反应,反应机理为:H2O+COCl2→CO2+2HCl。水解生成的HCl连同水汽,通过冷凝回收盐酸,水解反应速度随温度提高而加快。此法是一种较老的传统办法。
优点:在工业上为加快反应速度,多采用过热蒸汽,一般破坏效率可达95%以上。所采用的设备通常是蒸汽喷射泵。如设备保温好,延长接触时间,破坏效率还可提高。
缺点:因产物氯化氢吸收水后成为盐酸,腐蚀性较强,因此喷射泵及接收贮槽需采用耐热且耐盐酸腐蚀的材料制成,设备材料要求高。且此法蒸汽与冷却水用量大,处理费用较高,工业上很少采用。
2.4 催化水解法
光气与水在填料塔内通过催化剂在适宜的温度下发生水解反应,反应原理为:H2O+COCl2→CO2+2HCl。如果尾气中含有有机溶剂及盐酸,一般先将尾气中的有机溶剂经冷凝器冷凝,再通过降膜吸收器吸收盐酸后,含光气尾气经填料塔内的催化剂发生水解反应,从而达到破坏光气的目的。
优点:流程简单,破坏效率可达95%以上,操作方便,无二次污染,有很高的经济效益和环境效益。
缺点:首次投资相对费用较高。
对以上4种光气尾气的处理技术进行比较,碱液法、氨法、蒸汽法进行分解破坏,不仅消耗大量化工原料,增加产品成本,而且处理效果不够理想,一般都达不到排放要求。而催化水解法处理光气尾气技术先进,运行费用低,节约能源,投资适中,操作方便,经济合理,且处理效果明显,从企业长远利益发展考虑,长期运行成本要远远低于氨法、蒸汽法、碱法。该法采用的催化剂主要有活性炭、SN-7501。由于活性炭存在价格高、再生困难、氧化铝易被氯气腐蚀等缺陷,因此近年来国内已不再采用。SN-7501是一种以硅砂为骨架,表面为活性硅铝膜型的光气水解专用催化剂。侯纪蓉[11]通过实验得出SN-7501催化剂的最佳使用条件,并分别从反应温度、尾气中氯气含量、喷淋液中盐酸浓度、有机溶剂等方面研究了对催化剂处理能力的影响程度,得出不同浓度的光气尾气经催化水解处理后均可达到国家排放标准。工业生产上处理光气尾气采用催化水解法的工艺流程可分3个步骤:前处理单元、光气分解吸收单元、后处理单元。将含有光气的尾气,先经缓冲收集罐后,尾气夹带的有机溶剂通过冷凝器回用,再经活性炭吸附后,含光气尾气再进入催化水解塔破坏光气,回收盐酸可套用,当达到一定浓度后可外卖,最后再经水吸收、碱吸收塔排放合格尾气。如果尾气中盐酸含量较低时,可将光气的分解破坏和盐酸的吸收集成到一台设备上完成,简化工艺流程,减少装置占地面积。如果尾气中盐酸含量较高时,需在光气分解吸收单元前增加降膜吸收器将盐酸吸收后,再通过光气分解塔破坏光气。另外,由于国家及地方对光气污染物排放的标准要求越来越严格,且对光气的安全操作管理要求更加规范,催化水解法可采用DCS控制系统,关键参数能够实现自动调节控制,从而大大降低了工人现场手动误操作带来的风险,可满足国家安全监管总局对重点危险化学品的监管要求。
3 结语
国家环保法规日益健全,要求越来越严,不仅对已建装置含光气尾气的排放浓度有明确规定,而且对新建、改建也有严格限制,这就迫使含光气尾气的生产企业考虑如何能够有效地处理废气,达到国家排放要求。同时,期望光气尾气处理技术能够在科研、设计和生产单位的通力合作下,逐步完善优化工艺,改进设备,稳定操作,以提高光气尾气的处理技术,从合理规划布局、设计、应急救援等方面,减轻环境污染。
参考文献
[1]GB 16297-1996,大气污染物综合排放标准[S].
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[3]DB 11/501-2007,大气污染物综合排放标准[S].
[4]DB 31/933-2015,大气污染物综合排放标准[S].
[5]DB 50/418-2016,大气污染物综合排放标准[S].
[6]GB 19041-2003,光气及光气化产品生产安全规程[S].
[7]张建宇.雷粮林,汪影,等.光气生产技术及光气化产品开发进展[J].农药,2004,43(6):245-248.
[8]雷粮林,涂小姝,高洪建.我国光气及光气化产品概述[A].第六界全国农药交流会议文集[C].中国农药工业协会,2007.
[9]辛娴.含光气尾气的治理[J].江苏氯碱,2002(4):24-25.
[10]蔡俊燕.浅谈尾气中光气的治理[J].中国氯碱,2001(5):44-45.
急性光气中毒患者心电图分析 篇3
1对象和方法
1.1对象
1998年1月—2008年12月收治的126名急性光气中毒患者作为观察对象,其中男性105名,女性21人,年龄22～47岁,平均年龄(34.4±6.0)岁,工龄6～18 a,平均(11.8±6.5)a。轻度中毒76例,中度中毒34例,重度中毒16例。所有病例诊断均符合职业性急性光气中毒诊断标准(GBZ29-2002)。
1.2方法
采用日产飞利浦12导心电图机描记12导心电图,根据病情,每例患者记录心电图至少1次,由专职心电图医师操作,分析标准参照赵易主编的《心电图学》。调取126名患者中毒前最近一次体检的心电图结果作为对照。
1.3统计学分析
采用χ2检验。
2结果
2.1临床表现
126名中毒患者中症状主要有胸闷113例(89.68%)、气短85例(67.46%)、头痛头晕81例(64.26%)、咳嗽78例(61.90%)、恶心呕吐61例(48.41%)、咳泡沫或血性痰49例(38.89%)、流泪24例(19.05%),体征主要有咽部充血67例(53.17%)、发绀30例(23.81%)、干湿性啰音47例(37.3%)等。X线胸片,76例示支气管周围炎,34例示肺炎或间质性肺水肿,16例示肺泡性肺水肿,胸片提示肺水肿出现的最早时间为3 h,最长的为13 h。
2.2心电图
观察患者中毒前后心电图变化情况见表1。患者中毒前束支传导阻滞、窦性心动过速检出率较高,分别为15.8%、11.1%,中毒后心电图改变以束支传导阻滞、窦性心动过速、ST-T改变为主。经检验,患者中毒前后心电图改变差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。且窦性心动过速、束支传导阻滞有随中毒程度增高检出率显著升高的趋势,见表2。
注:与中毒前比较,*P<0.05,**P<0.01。
注:与重度中毒比较,**P<0.01。
3讨论
光气中毒一般分为4期,即刺激期、潜伏期(症状缓解期)、肺水肿期、恢复期。主要毒作用是呼吸系统损害,但对心血管系统也有继发性的影响[1]。光气对呼吸系统的损害最终导致肺的化学性炎症反应和肺水肿,影响了心电传导,使体表面积阻力加大,导致心电图改变。中毒早期刺激反应引发心血管系统发生反射性变化,在肺水肿形成后由于组织缺氧、血液浓缩、血容量减少会出现窦性心律不齐、心动过缓或房室传导阻滞,后期出现心动过速。有资料证实光气中毒对心肌有损害作用,其原因可能与光气直接刺激引起血管应激反应,肺循环阻力升高,加重了右心室负荷及严重缺氧等因素[2]。观察对象中毒前束支传导阻滞、窦性心动过速检出率较高,可能与长期在应激环境作业有关。本组病例心电图统计显示,中毒后心电图各项异常表现的检出率均高于中毒前,以束支传导阻滞、心动过速、ST-T改变为主。窦性心动过速、束支传导阻滞有随中毒程度增高检出率显著升高的趋势。
心电图检查简单易于操作,可作为急性光气中毒程度分级的一项指标,对急性光气中毒患者病情进行评估,也可作为进一步研究光气中毒对心血管系统影响的手段。
参考文献
[1]白文科,程先陧.聚氨酯工业卫生与安全[M].兰州:兰州大学出版社,1994:170-171.
双光气生产中氯气泄露的风险评价 篇4
双光气 (化学用名为氯甲酸三氯甲酯) , 由于其为液态状, 较气态状的光气其危险有害性相对较小, 容易使用, 已逐步成为光气的代用品, 广泛用于制造氨基甲酸酯类杀虫剂、脲类、磺酰脲类除虫剂、苯并咪唑类杀菌剂等, 也可用于高分子及半合成抗菌素的生产上;随着我国冶金、化工及相关工业的迅速发展, 氯甲酸三氯甲酯在国内的消费量不断增长, 出口量也逐年增加。双光气是由氯甲酸甲酯生产, 其中较为清洁生产的一条路线为紫外线照射氯甲酸甲酯生产得到;以氯甲酸甲酯为原料, 在紫外线光照或催化剂存在下, 进行完全的氯化反应 (反应釜控制压力为-0.15MPa) , 即制得双光气, 再经蒸馏分离得到产品。
在双光气生产的工艺路线中, 使用氯气为原料, 氯气具有较强的毒性和腐蚀性, 在生产中不易控制, 有可能发生泄漏造成环境污染事故, 甚至会危及厂区周围居民的生命安全。朱百鸣[1]等对氯气泄漏事故概率进行了分析, 国内厂家氯气泄漏事故发生的概率较高。氯气属2、3类有毒气体, 所以在对涉及氯气的项目进行风险评价时, 氯气泄漏扩散计算显得格外重要。
1 环境风险评价
风险评价要分析事故发生的可能性和影响程度[2]。事故发生的可能性一般用事故的发生概率来表示。一个完整的风险分析或评价程序由5个阶段组成[3], 即风险识别、源项分析、后果计算、风险评价及风险管理与防治措施。
1.1 源项分析
在双光气生产工序中, 作为主要原料的氯气在使用过程中存在着危险、有害因素。在车间生产过程中液氯瓶、液氯汽化器、缓冲瓶、分配台的瓶阀、瓶体接缝、易熔塞处的泄漏, 瓶体腐蚀造成的泄漏, 管道连接处的泄漏是可能的氯气泄漏原因。根据同类生产事故调查, 氯气泄漏的最大可信事故设为氯气钢瓶的带压泄漏 (一般为在安全阀损坏的情况下发生的泄露) 。氯气钢瓶为840L的1t钢瓶, 壁厚12mm, 压力2.0M Pa, 要求充装系数小于1.25kg/L。设泄漏孔径为10mm, 泄漏时间为3min, 温度为20℃, 根据《导则》[3]的泄漏公式计算氯气泄漏源, 计算结果见表1。
类比调查其他厂家同类的氯气泄漏事故概率, 得到其发生概率为2.2×10-5/a。
1.2 泄露扩散预测
液氯泄漏后, 在常温常压下迅速气化成氯气.液氯钢瓶的泄漏事故后果预测扩散过程模式计算采用多烟团模式[3]。由于工程建设时设计了引风排气的事故应急措施, 将氯气泄漏事故转化为高架源排放以保证厂区安全, 排气筒高度为25m。按多烟团模式计算相应于不同下风距离处的厂区周围环境氯气的落地浓度, 见式 (1) 。
式中:C (x, y, o) 为下风向地面 (x, y) 坐标处的空气中污染物浓度 (m g.m-3) ;xo, yo, zo为烟团中心坐标;Q为污染源源强mg/s;u为风速, m/s;He为污染源高度, m;σX、、σy、σz为为X、Y、Z方向的扩散参数 (m) ;x0, y0为烟团中心坐标, m。
计算中3min氯气泄漏近似于瞬间排放, 视为一个取平均风速2.4m/s, He=10m, 计算结果见表2。
再根据毒气致死率公式:有毒气体造成的致死百分率与有毒气体的性质、毒气浓度及接触时间有关, 其关联通过中间量Y表征, Y与致死率P (Y) 的关系可查得[4]。概率值Y与接触毒物氯气浓度及接触时间的关系如下:
式中At、Bt和n有毒物质的特征系数。经查得[4], 对氯气, At=-0.3, Bt=0.5;n=2.75;C为有毒气体浓度, kg/m3;te为接触时间, s。
列出氯气浓度, 接触时间取10min, 按式 (2) 计算出Y值, 继而查出相应Y值与致死百分率P (Y) 关系下的死亡率, 数据表明了如果发生氯气泄漏事故, 在各类天气条件下、不同下风距离处造成人员致死的百分概率。
E-F条件下液氯泄露随下风向飘逸的浓度与致死百分率变化
由上述可知, 由于烟团扩散、大气稀释作用, 在最坏条件下 (E-F条件下) , 事故地点下风向500m处的浓度小于居民最高允许浓度0.10mg/m3, 致死百分率接近0。氯气吸入5～10m i n致死的浓度 (850m g/m3) 在100m以内, 吸入0.5～1h致重病浓度 (150m g/m3) 在400m处。致死率在200m内达到20%。在各种不同天气条件下, 一般在氯气泄露10min时, 下风向距泄漏源400m范围内氯气浓度为40 m g/m3, 此浓度表示立即产生胸痛、呼吸困难、咳嗽、恶心呕吐型泄漏事故对人体产生危害, 为不可接受的风险;在500m处氯气浓度为40 mg/m3左右, 此浓度对人员会产生轻微的粘膜刺激, 可忍受1h (刺激半径) , 即此范围事故风险是人员可承受的。
可接受水平分析采用最大可信事故风险值R m a x与同行业可接受风险水平R L比较, 化工的风险可接受水平为8.33×10-5人/a。若R m a x≤R L, 认为环境风险水平是可以接受的;若Rmax>RL, 需要进一步采取环境风险防范措施, 达到可接受水平, 否则不可接受。
2 液氯风险管理与防止措施
为减少在事故发生情况, 氯气泄露排放所产生的风险, 建议采用以下应急及预防管理措施。
1) 规划布局在城市和产业布局调整中, 逐步将危险性大的氯气生产、使用企业搬入到化工工业园区, 进行集中规范管理;在企业布局中, 将氯装置及管道居中、集中布置, 保证与周边建筑及设施装置有足够的安全防护距离。
2) 运输方面严格遵循剧毒品的相关运输法律法规, 加强运输追踪通讯技术的使用, 及时发现事故的发生并有效的采取相应的应急处理措施。
3) 工程和工艺设计[5] (1) 液氯具有强的腐蚀性, 设备、设施和管道的设计、制造、安装和试压等应符合国家标准和有关规范要求。 (2) 了防止液氯泄漏, 对这些物料的加工、储存、输送均应以密闭的方式进行, 有关的设备、管道全部密闭作业。 (3) 对事故后果严重的化工生产装置, 应按冗余原则设计备用装置和备用系统。 (4) 提高生产装置的自动控制技术, 关键生产过程可采用DCS系统实施数据采集、信息处理记录报警, 对生产装置的整个工艺过程进行集中控制管理。
4) 日常安全管理加大安全宣传力度, 普及防范知识, 针对氯气的防治进行安全培训和公众认知度教育, 提高各类人员对氯气危害的认识。操作人员应按要求进行教育培训, 做到持证上岗;并定期组织演练。
5) 事故应急措施一旦泄漏后, 应采取措施控制和封堵泄漏源。如果毒物的扩散影响范围大于燃烧的影响范围, 在条件许可的情况下, 可采取引燃的方法来控制泄漏源。迅速撤离泄漏污染区人员至上风处, 并对事故现场进行隔离。初始隔离半径为100m, 居民区须撤离距泄漏源500m以外, 并根据事故处理过程中现场的检测结果和可能产生的危险, 随时调整隔离区的范围。
3 结论
在双光气生产过程中, 由于原料氯气有毒, 确实存在着环境风险, 如发生氯气泄漏事故, 对化工厂附近居民存在危险性, 具有一定的风险概率。笔者基于多烟团扩散模式, 通过对液氯泄露事故的分析得出了以下结论:
(1) 在假设事故条件及最坏气象条件下, 若氯气泄漏10m i n时, 在泄漏源下风向400m范围内人员停留30～60min有生命危险, 超过500m范围事故风险人员才可承受;若超过这一时间, 势必造成泄漏的物质会进一步扩散, 导致事态的进一步扩大。居民最高允许浓度在距离500m之外, 100m之内为致死浓度区, 致死率达20%。若发生氯气泄漏事故, 在下风向500m范围内必须立即采取应急救援措施。
(2) 少量液氯泄漏后会迅速蒸发, 并沿下风向扩散.通过分析, 建立起了在假设条件下的液氯泄露随下风向的距离与氯气泄露浓度及其致死率的变化规律, 该分析结果可为液氯生产、使用装置事故应急处理和紧急疏散提供了科学依据。
(3) 根据液氯泄漏的原因和泄漏事故后果分析, 从规划布局、运输、工程和工艺设计、日常管理和事故应急措施等方面给出了提高液氯设施安全性的对策和措施。
摘要：采用概率风险评价方法对双光气生产的风险性进行评价。该方法是通过有毒气体的多烟团扩散对氯气泄露事故及环境的影响进行的预测, 建立起在假设条件下液氯泄露随下风向距离与氯气泄露浓度及其致死率的变化规律, 并提出了全面、可行的预防及应急措施。
关键词：安全工程,风险评价,氯气,后果分析
参考文献
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