氯化工艺自控改造设计方案Word下载.docx

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规格

型号

数量

操作条件温度℃

材质压力/MPa

介质

是否特种设备

备注

1

氯化釜

5000L

4

130

0.8

搪玻璃

氯气、聚

乙烯

是

立式

2

液氯钢瓶

1t

常温

1.1

16MnR

液氯

3

氯气缓冲罐

0.3m3

氯

该工艺涉及物料主要有液氯、聚乙烯、氢氧化钠溶液、过氧化

（二）苯甲酰，其中液氯、氢氧化钠溶液、过氧化

（二）苯甲酰被列入《危险化学品名录》（2002年版），属于危险化学品。

物质主要性能指标及危险性结果见下表：

表3－2主要危险物质分布表

序号

名称

危险货物编号

闪点（℃）

功能

备注

23002

无意义

反应原料

剧毒

氢氧化钠溶液

82001

辅料

腐蚀品

过氧化

（二）苯甲酰

52045

助剂

易燃品

本项目危险化学品的危险有害特性具体分析见下表：

表3—3液氯的主要性能指标及危险性

中文名称

英文名称

chlorine

别名

分子式

Cl2

外观与性状

黄绿色、有刺激性气味的气体。

分子量

70．9l

蒸汽压

熔点

-101

溶解性

易溶于水、碱液。

密度

2.48相对蒸气密度（空气=1）：

稳定性

危险标记

第2.3类有毒气体

主要用途

用于漂白，制造氯化合物、盐酸、聚氯乙烯等。

一、健康危害

侵入途径：

吸入、接触。

皮肤接触：

立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。

就医

眼睛接触：

提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。

对眼、呼吸道粘膜有刺激作用。

急性中毒：

轻度者有流泪、咳嗽、咳少量痰、胸闷，出现气管炎和支气管炎的表现；

中度中毒发生支气管肺炎或间质性肺水肿，病人除有上述症状的加重外，出现呼吸困难、轻度紫绀等；

重者发生肺水肿、昏迷和休克，可出现气胸、纵隔气肿等并发症。

吸入极高浓度的氯气，可引起迷走神经反射性心跳骤停或喉头痉挛而发生“电击样’’死亡。

皮肤接触液氯或高浓度氯，在暴露部位可有灼伤或急性皮炎。

慢性影响：

长期低浓度接触，可引起慢性支气管炎、支气管哮喘等；

可引起职业性痤疮及牙齿酸蚀症。

二、泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即进行隔离，小泄漏时隔离150m，大泄漏时隔离450m，严格限制出入。

建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。

尽可能切断泄漏源。

合理通风，加速扩散。

喷雾状水稀释、溶解。

构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。

如有可能，用管道将泄漏物导至还原剂（酸式硫酸钠或酸式碳酸钠）溶液。

也可以将漏气钢瓶浸入石灰乳液中。

漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。

三、防护措施

呼吸系统防护：

空气中浓度超标时，建议佩戴空气呼吸器或氧气呼吸器。

紧急事态抢救或撤离时，必须佩戴氧气呼吸器。

眼睛防护：

呼吸系统防护中已作防护。

身体防护：

穿带面罩式胶布防毒衣。

手防护：

手套。

其他防护：

工作现场禁止吸烟、进食和饮水。

工作完毕，淋浴更衣。

保持良好的卫生习惯。

进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业，须有人监护。

四、急救措施

迅速脱离现场至空气新鲜处。

呼吸心跳停止时，立即进行人工呼吸和胸外心脏按压术。

就医。

表3—4氢氧化钠溶液的主要性能指标及危险性

氢氧化钠

Sodiunhydroxide；

Causticsoda

苛性钠；

烧碱；

火碱；

固碱

NaOH

白色不透明固体，易潮解

40.01

0.13kPa（739℃）

318．4℃沸点：

1390℃

易溶于水、乙醇、甘油，不溶于丙酮

相对密度（水=1）2.12

稳定

20（碱性腐蚀品）

用于肥皂工业、石油精炼、造纸、人造丝、染色、制革、医药、有机合成等

吸入、食入。

健康危害：

本品有强烈刺激和腐蚀性。

粉尘或烟雾刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；

皮肤和眼直接接触可引起灼伤；

误服可造成消化道灼伤，粘膜糜烂、出血和休克。

隔离泄漏污染区，周围设警告标志，建议应急处理人员戴好防毒面具，穿化学防护服。

不要直接接触泄漏物，用沽消的铲子收集于干燥净沽有盖的容器中，以少量加入大量水中，调节至中性，再放入废水系统。

也可以用大量水冲洗，经稀释的洗水放入废水系统。

如大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。

必要时佩带防毒口罩。

戴化学安全防护眼镜。

防护服：

穿工作服（防腐材料制作）。

戴橡皮手套。

其它：

工作后，淋浴更衣。

注意个人清洁卫生。

立即用水冲洗至少15分钟。

若有灼伤，就医治疗。

立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。

或用3％硼酸溶液冲洗。

吸入：

必要时进行人工呼吸。

食入：

患者清醒时立即漱口，口服稀释的醋或柠檬汁，就医。

灭火方法：

雾状水、砂土。

表3—4过氧化

（二）苯甲酰的主要性能指标及危险性

benzOylsuperOxide

过氧化苯甲酰

C14H10O4

白色或淡黄色细粒，微有苦杏仁气味。

242.23

103（分解）

微溶于水、甲醇，溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯、二硫化碳等。

1.33相对密度（水=1）

第5．2类有机过氧化物

用作塑料催化剂，油脂的精制，腊的脱色，医药的制造等。

本晶对上呼吸道有刺激性。

对皮肤有强烈刺激及致敏作用。

进入眼内可造成损害。

隔离泄漏污染区，限制出入。

切断火源。

建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。

不要直接接触泄漏物。

小量泄漏：

用惰性、潮湿的不燃材料混合吸收。

大量泄漏：

用水润湿，与有关技术部门联系，确定清除方法。

可能接触其粉尘时，应该佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器。

穿聚乙烯防毒服。

工作现场严禁吸烟。

3.3公用工程依托情况

1）供配电

该公司生产车间用电为二级负荷，用电由衡水市马屯镇供电所提供；

厂区内设置315KVA变压器一台，同时设置一台150KW发电机组作为生产及消防用电的备用电源，该项目自动化控制DCS系统用电负荷为一级负荷，DCS系统采用UPS不间断电源供电，保证DCS系统及现场仪表至少工作30min，能够满足本项目需求。

2）冷却水

本项目氯化釜降温控制设计为循环水降温系统，平时使用循环水降温，如果在紧急处理中需要用循环水进行降温处理，公司设300m3循环水池一座，循环水泵流量最大可达到150t/h，能够满足生产需要。

4、危险化工工艺辨识

4.1危险化工工艺辨识

依据《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安全总管三[2009]116号）文件，氯化是是化合物的分子中引入氯原子的反应，包含氯化反应的工艺过程为氯化工艺，主要包括取代氯化、加成氯化、氧氯化等。

涉及氯化反应的工艺过程为氯化工艺。

本项目生产采用聚乙烯与液氯中的氯反应生成氯化聚乙烯，其反应为取代氯法，因此该反应属于氯化工艺，并且属于文件中列举的典型氯化工艺。

4.2危险化工工艺的危险特点

（1）主要原料聚乙烯属于可燃物品。

（2）氯化剂（原料）液氯具有高毒性、助燃性；

氯气具有强高毒性，可致人体中毒、甚至死亡，可造成大气污染；

接触空气易形成酸雾，腐蚀性和高毒性很大。

（3）聚乙烯和液氯投料顺序颠倒、液氯进料速度过快、搅拌电机故障或搅拌桨脱落、未及时开启冷却水、冷却水流量过低、冷却水上水温度过高等，都有可能造成反应温度异常升高，使氯化反应引起火灾或爆炸事故。

（4）经查有关资料，当氯化反应初期反应温度低时，加入液氯速率不宜过快。

原因是初期反应温度低，液氯引入氯化釜后未充分反应；

随着反应进行，放出的热量逐渐累积，使氯化釜温度逐渐升高至适宜反应温度，大量液氯与聚乙烯剧烈反应，使反应得不到有效控制，容易引发生产事故。

4.3氯化聚乙烯工艺危险与可操作性研究分析（HAZOP）

1、原料分析：

衡山天马化工有限公司生产氯化聚乙烯主要原料为聚乙烯，属于可燃物；

氯化剂液氯具有高毒性和氧化性、助燃性，原料液氯为危险化学品，氯化反应过程放出大量热，操作不当有爆炸危险。

2、工艺过程分析

（1）氯化反应是放热反应，若在反应过程中得不到有效的冷却和良好的搅拌反应热的积聚有可能引起超温，导致剧烈的反应。

放出更多的热量，可能发生起火或爆炸事故。

（2）由于生产所需的聚乙烯是可燃物，而氯化剂液氯是强氧化剂，二者相互作用的条件下进行氯化反应是十分危险的，已经具备了燃烧的条件。

加料速率过快或超量加入液氯，夹套循环降温水流量不足，反应体系带水，搅拌脱落造成搅拌不均局部过热，均会产生超温，导致燃烧或爆炸事故。

（3）低温氯化反应时，应严格控制反应温度，若控制的温度过于偏低，反应速度较慢，可能积累较多的未反应物料，使反应物料浓度增加，当恢复到较高正常的反应温度时，剧烈反应，瞬间放出大量的热导致超温，引起爆炸事故。

（4）生产过程中，所用氯化剂液氯有强烈的高毒性和助燃性，若泄露会造成中毒、烧伤、腐蚀等危害，遇水放出大量热量生成稀酸放热，所以使用过程中应严加防护，禁止泄漏。

3、针对氯化聚乙烯生产氯化工艺所涉及的原料和具体工艺过程，确定整个工艺过程的危险性可操作性研究分析（HAZOP）及工艺控制参数设定如下：

氯化危险化工工艺的HAZOP分析：

对于间断性氯化聚乙烯生产工艺，准备工作比较繁琐。

对间断陛反应氯化聚乙烯生产工艺的HAZOP研究的是分析过程。

在当聚乙烯投料定量情况下，在工艺生产过程中重点监控对象就是液氯流量，氯气和聚乙烯反应生产氯化聚乙烯为一典型的间歇操作过程，先在氯化釜投入定量聚乙烯和水搅匀后，氯化釜温用蒸汽升温至反应起始温度后通入液氯，进行聚乙烯氯化反应，反应完成后得到产品氯化聚乙烯。

①详见附图工艺流程图。

②可操作性分析表见表

氯化聚乙烯工艺危险与可操作性表研究分析

引导词

偏差

可能原因

可能后果

安全措施

必要对策

None

空白

缓冲罐内无物料

1、无物料

2、液氯管线破裂

3、液氯输送管线堵塞

1、液氯外泄易发生中毒事故

1、紧急切断阀

2、缓冲罐增加安全阀

3、安装液氯浓度检测器

1、定期检查维护阀门、管线

2、缓冲罐增加高限报警液位变送器

3、缓冲罐增加高低限报警压力变送器

Less

少

氯化釜温度底

1、蒸汽升温过程未完成

1、此时如果通入过量液氯容易引起爆炸事故

1、对反应釜温度进行检测

1、反应釜温度低低限与液氯进料切断阀联锁

氯化釜搅拌电流小

1、搅拌桨叶脱落

2、氯化釜内物料液面低

1、搅拌效果降低，氯化釜内局部升温过快，引起爆炸事故

1、配电室安装电流变送器

1、电流变送器设置低低限与液氯进料紧急切断阀联锁。

2、定期检查维护搅拌连接紧密性

3、定期检查维护电气一次、二次回路

循环水流量过低

1、循环水泵故障

2、输送管线堵塞

1、氯化釜内温度失控引起爆炸事故

1、对循环水管线流量进行检测

1、循环水管线流量低低限联锁关液氯进料阀

More

多

氯化釜温度过高

1、氯化釜内反应剧烈

2、液氯通入量过大

1、氯化釜温度过高引起爆炸事故

1、氯化釜内温度高高联锁液氯进料阀

氯化釜压力过大

1、氯化釜压力过大引起爆竹事故

1、对反应釜压力进行检测

2、增设安全阀

1、氯化釜内压力高高联锁液氯进料阀

液氯进料量过大

1、调节阀故障

1、氯化釜内反应过于剧烈引起爆炸事故

1、对液氯管线流量进行检测

1、液氯流量联锁不允许超过高高限

氯化釜搅拌电流大

1、电动机故障

2、搅拌堵转

Otherzhan

其它

异常运转

1、误操作电力系统故障停电供水、搅拌系统停止

1、循环冷却系统不能及时保证

2、搅拌停局部反应过于剧烈引起爆炸

1、备用电源

2、备用循环水泵

1、定期检查备用电源，保证其处于良好状态

2、供水系统应保持循环

3、提高生产人员操作水平

管道泄漏破裂

1、阻塞

2、腐蚀

3、焊接质量

4、有缺陷

5、高压

1、潜在的主要设备损坏

2、氯气泄漏，引起中毒事故

1、培训人员就急处理能力，并制定事故处理和紧急防灾预案

2、在运行前，对设备、管道进进检测和X光探伤

3、定期对设备进行检验检查

4、罐子配合焊接部位采用标准件

用HAZOP分析方法对生产运行和操作进行分析，考虑到氯气泄漏的危险后果，需要增加安全措施，以保证氯气储运、氯化釜的安全运行。

得出在正常的生产运行情况下，应增加安全措施液氯管线止回阀、液氯管线紧急切断阀、DCS系统及仪表设备备用电源、氯化釜紧急放料阀，对事故的发生能起到阻止和中断作用。

能满足生产需要。

DCS控制、联锁工艺参数设定

（1）氯化反应温度

①正常反应温度范围120-130℃

②反应温度高限报警温度≥135℃

③反应温度高高限报警并安全联锁温度≥140℃

④反应温度超高限报警并安全泄放温度≥145℃

⑤反应温度≤70℃，不允许开液氯切断阀

（2）氯化反应循环冷却水流量

①循环冷却水流量9t/h低限报警

②循环冷却水流量低低限8t/h报警并安全联锁

（3）①氯化反应釜搅拌电机低低限报警并安全连锁电流≤20A

②氯化反应釜搅拌电机低低限报警并安全连锁电流≥42A

（4）氯化剂流量

①正常反应流量范围0-500kg／h

②流量高限报警≥600kg／h

③流量高高限报警并安全联锁≥650kg／h

④每釜投氯量达到2000Kg流量计累计设定值提前报警并安全联锁。

（5）储运液氯钢瓶重量

①正常重力传感器重量范围减去钢瓶重量后8～1000kg；

②重量≤8kg至缓冲罐阀门关。

5、危险化工工艺自控方案

5.1危险化工工艺重点监控工艺参数

依据《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安全总管三[2009]116号）及相关文件，结合本项目工艺特点，确定项目危险工艺重点监控工艺参数设置见下表：

表5-1氯化聚乙烯反应重点监控工艺参数表

设计监控参数

仪表安装位置

氯化釜温度：

120~130℃

反应釜顶部

液相温度测量及远传

氯化釜搅拌电机电流：

20A~42A

搅拌电机配电柜

信号远传联锁

液氯进料量：

液氯进料速率≤650kg/h

液氯进料管

质量流量计信号远传联锁、温升和降温水流量联锁，监控视镜和关闭切断阀

冷却水流量8~12t/h

循环水进水管

信号远传、报警、联锁

5

冷却水进水温度

氯化反应釜进水管

信号采集远传、报警

6

氯化釜压力：

0.4~0.6Mpa

反应釜压力测量及远传

该项目重点监控参数设置与《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安全总管三[2009]116号）及相关文件要求的监控参数对照情况见下表：

表5—2氯化危险工艺重点监控参数对照表

建议监控参数

本项目所采用的方案及监控参数

氯化反应釜内温度

本项目设置热电阻温度计并在DCS系统集中显示

符合文件要求

氯化反应釜内搅拌电流

本项目在氯化反应釜搅拌电机配电回路上设置电流变送器，用于检测搅拌电机运行状态

液氯流量

本项目在液氯进料管道上设置流量计，用于检测氯化剂流量。

氯化反应釜内压力

本项目设置压力变送器并在DCS系统集中显示。

冷却水流量

本项目在循环水管道上设置流量计，用于检测循环水流量。

5.2危险工艺反应系统监测仪表设置

该项目危险工艺反应安全监测仪表设置如下：

表5－3氯化聚乙烯反应系统监测仪表设置一览表

测控变量

联锁参数

功能

氯化釜温度

温度达到140℃时，液氯进料管线阀门关闭，145℃时排料阀门开启

控制室显示、高、超高位报警、联锁关阀

报警解除后检查设施核定流量、通知现场人员撤离稳定后处置

氯化釜搅拌

电机电流

电流（低于）20A或者高于42A时关进料阀门

控制室显示报警、联锁关阀停车

倒罐后检查搅拌方可继续反应

循环水流量

流量低于8t/h联锁关液氯阀

控制室显示报警、联锁关阀

修复循环水系统

氯化釜压力

温度达到0.65Mpa时，排料阀门开启

控制室显示、高位联锁，联锁开阀

通知现场人员撤离稳定后处置

液氯进料流量

与氯化釜及温度联锁

控制室显示，高限报警、调节

设有切断阀

该项目在每套氯化反应系统上设电动调节阀2台，电动切断阀2台，电动调节阀选用HTS型单座调节阀，阀门法兰公称直径DN50，液氯管线调节阀及切断阀阀芯、阀座材质应耐液氯环境，蒸汽、冷却水管线阀门采用碳钢材质，详见附件：

管道及仪表流程图。

5.3联锁、报警设置

依据《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安全总管三[2009]116号）及相关文件，该项目危险工艺反应安全控制基本要求如下表：

表5－4氯化危险化工工艺安全控制设置参数表

氯化釜温度高报警及高高联锁

温度达到140℃液氯进料管线阀门关闭，达到145℃时放料阀找开

温度达到140℃关闭液氯进料阀，如果温度继续升高到145℃，反应釜排料阀打开。

氯化釜搅拌电机电流异常联锁

电流低于20A或者高于42A时关进料阀门

电流低于20A或高于42A时，关闭液氯进料阀。

冷却水上水流量低联锁

流量低于8t/h限位关闭液氯进料阀门

流量低于8t/h时关闭液氯进料阀

控制液氯瞬时流量≤650kg/h

使用调节阀控制液氯流量≤650kg/h

氯化釜压力高高报警及高高联锁

压力达到0.62Mpa时液氯进料管线阀门关闭、达到0.65Mpa时放料阀打开

压力达到0.62Mpa关闭液氯进料阀，如果压力继续升高到0.65Mpa时，反应釜排料阀打开。

氯化釜温度未达到起始反应温度

温度≤70℃时，液氯管线阀不允许开

温度≤70℃时，液氯管线阀门不允许开

7

氯化釜温度达到起始反应温度

温度≥70℃时，蒸汽管线阀门不允许开

8

液氯钢瓶重量

重量≤8kg时，进缓冲罐电动阀门关

重量≤8kg时，进缓冲罐阀门关

该项目安全控制的基本要求设置与《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安全总