離子膜燒堿生產(chǎn)過(guò)程危害評(píng)價(jià)及對(duì)策措施

1 前言 燒堿（又稱為氫氧化鈉）在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著重要的作用。廣泛應(yīng)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(dòng)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(xué)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(shí)，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(lái)，隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，燒堿在各行各業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越重要。目前，氯堿生產(chǎn)有隔膜法、水銀法和離子膜法。無(wú)論在技術(shù)先進(jìn)、工藝優(yōu)越性以及產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等方面均為離子膜法占優(yōu)。然而，無(wú)論用何種方法生產(chǎn)，在燒堿生產(chǎn)過(guò)程中都存在著多種危險(xiǎn)危害因素，一旦發(fā)生事故可能造成極為嚴(yán)重的后果，不僅影響到生產(chǎn)的正常進(jìn)行，同時(shí)人們的生命和財(cái)產(chǎn)也將遭到損失。本文作者對(duì)國(guó)內(nèi)某離子膜燒堿現(xiàn)役裝置進(jìn)行了調(diào)研，同時(shí)查閱了國(guó)內(nèi)外氯堿生產(chǎn)的資料和國(guó)家安全生產(chǎn)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，在經(jīng)有關(guān)專家進(jìn)行論證后，對(duì)離子膜燒堿生產(chǎn)過(guò)程中可能遇到的危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行了辨識(shí)與評(píng)價(jià)，同時(shí)提出了相應(yīng)的對(duì)策措施，以消除或降低這些危險(xiǎn)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(jiǎn)述 前已述及燒堿生產(chǎn)方法有多種，本文針對(duì)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(gè)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(jiàn)圖1。 （1）一次鹽水工段 裝置采用戈?duì)柲ぜ夹g(shù)用于鹽水的精制，使一次鹽水的質(zhì)量大大提高，簡(jiǎn)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(guò)程。 （2）二次鹽水精制工段 引進(jìn)國(guó)外技術(shù)設(shè)備，采用碳素?zé)庸芘c螯合樹(shù)脂塔串聯(lián)生產(chǎn)工藝。 （3）離子膜電解工段 采用復(fù)極式離子膜電解槽，引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備。二次精制鹽水加入陽(yáng)極液循環(huán)槽中，由陽(yáng)極液循環(huán)泵送到離子膜電解槽各單元陽(yáng)極室中，在直流電作用下產(chǎn)生淡鹽水與氯氣。在陽(yáng)極液循環(huán)槽中，氯氣從淡鹽水中分離出來(lái)。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(jìn)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(jī)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(yīng)用三效蒸發(fā)器。自電解工段來(lái)的液體燒堿（濃度為32%），進(jìn)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(jìn)入二效蒸發(fā)器，進(jìn)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(yù)熱器，進(jìn)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(jiǎn)單、設(shè)備少、造價(jià)低，且技術(shù)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(guò)程危險(xiǎn)危害因素評(píng)價(jià) 通過(guò)應(yīng)用事故易發(fā)性評(píng)價(jià)方法、道（DOW）化學(xué)火災(zāi)、爆炸毒性指數(shù)評(píng)價(jià)方法以及事故后果易發(fā)性評(píng)價(jià)方法等，對(duì)離子膜燒堿裝置生產(chǎn)過(guò)程中存在的危險(xiǎn)危害因素進(jìn)行分析，得到主要有以下危險(xiǎn)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(qiáng)的氣體。其對(duì)人體的危害主要通過(guò)呼吸道和皮膚粘膜對(duì)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(qiáng)烈咳嗽、咽喉腫痛、氣急、胸悶，直至支氣管擴(kuò)張、肺氣腫、死亡?！堵殬I(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》（GB5044－1985）中將其歸為高度危害類(lèi)。在《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ36－1979）規(guī)定其車(chē)間衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為1mg/m3。《常用危險(xiǎn)化學(xué)品的分類(lèi)及標(biāo)志》（GB13690－1992）中將其歸為第2.3類(lèi)有毒氣體。《劇毒物品分級(jí)、分類(lèi)與品名編號(hào)》（GB6944-1986）中，該物質(zhì)屬于第一類(lèi)A級(jí)無(wú)機(jī)劇毒品。一旦發(fā)生泄漏，后果將十分嚴(yán)重。 在整個(gè)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(shè)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(chǔ)氣柜容量不足，壓力波動(dòng)大，氯氣可能沖破水封造成泄漏。此外，氯氣管道、閥門(mén)、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(zāi)爆炸后也會(huì)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(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)人員中毒事故的發(fā)生。導(dǎo)致這一事故發(fā)生的原因主要有：氯氣含水分過(guò)高導(dǎo)致設(shè)備及管道腐蝕；三氯化氮的富集；液氯蒸發(fā)器內(nèi)溫度、壓力過(guò)高等生產(chǎn)系統(tǒng)失控；“三廢”處理系統(tǒng)發(fā)生事故；設(shè)備結(jié)構(gòu)材質(zhì)選擇不當(dāng)；機(jī)械設(shè)備密封不嚴(yán)；監(jiān)控系統(tǒng)失控；操作失誤；維修不及時(shí)等等。 中毒是整個(gè)離子膜燒堿裝置中最大的危險(xiǎn)有害因素。 3.2火災(zāi)和爆炸 在離子膜電解裝置中，飽和食鹽水通過(guò)直流電電解，產(chǎn)生氫氣。氫氣是易燃易爆物質(zhì)，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(dāng)或出現(xiàn)其他異常情況，空氣或氧氣與氫氣相混合達(dá)到爆炸極限，上述裝置均可能發(fā)生火災(zāi)爆炸。同時(shí)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(zāi)爆炸則可能會(huì)連帶發(fā)生有毒氣體的泄漏，后果將更加嚴(yán)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(xiǎn)。 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(qiáng)腐蝕性，一旦發(fā)生泄漏，可能造成化學(xué)性灼傷。此外，從高純鹽酸合成爐中出來(lái)的氯化氫氣體溫度較高，反應(yīng)爐壁溫度也較高；同時(shí)裝置中還存在著蒸發(fā)器、加熱器，并使用蒸汽進(jìn)行加熱；因此，如果爐壁、管道或設(shè)備保溫做得不好，或者發(fā)生高溫氣體或蒸汽泄漏時(shí)，可能會(huì)造成人員高溫灼傷或燙傷事故。同時(shí)會(huì)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(guò)程中使用的是強(qiáng)大的直流電。由于電解槽連接銅排均是裸露的，外表無(wú)絕緣防護(hù)層，電解操作時(shí)直流電負(fù)荷很大。因此在電解操作和日常管理及檢查過(guò)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(yán)重時(shí)會(huì)使人觸電身亡。電流數(shù)值對(duì)人體的危害關(guān)系如下表1所示： 表1：電流對(duì)人體的危害關(guān)系表 電 流 數(shù) 值 危 害 后 果

60mA直流電 有痛覺(jué)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(xiǎn)危害因素。 3.5噪聲 離子膜燒堿裝置中存在大量的壓縮機(jī)、泵、噴射泵等設(shè)備，可能會(huì)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(dòng)等將產(chǎn)生額外的噪聲危害。噪聲會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員帶來(lái)健康危害，長(zhǎng)時(shí)期在高強(qiáng)度噪聲環(huán)境中作業(yè)會(huì)對(duì)人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)造成損傷，甚至導(dǎo)致不可逆性噪聲性耳聾。此外，噪聲對(duì)人的心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等均有一定的負(fù)面影響。 3.6高處墜落 離子膜燒堿裝置為多層結(jié)構(gòu)。在進(jìn)入裝置進(jìn)行巡回檢查、取樣、檢修等作業(yè)時(shí)，可能會(huì)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(shí)需要在高處操作、巡檢和維修作業(yè)，如不采取防護(hù)措施或是防護(hù)措施不到位，可能會(huì)發(fā)生高處墜落傷害事故。 3.7機(jī)械傷害 離子膜燒堿裝置中壓縮機(jī)類(lèi)、泵類(lèi)等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備如防護(hù)措施不到位，或防護(hù)措施存在缺陷，或在事故及檢修等特殊情況下，會(huì)存在機(jī)械傷害的可能性。 4 勞動(dòng)安全衛(wèi)生對(duì)策措施 通過(guò)前面分析可知，離子膜燒堿生產(chǎn)過(guò)程中存在的主要危險(xiǎn)有害因素有：火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)、毒性危險(xiǎn)等。因此在過(guò)程建設(shè)中必須嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，任何忽視或降低標(biāo)準(zhǔn)的行為，都會(huì)留下安全隱患，給日后安全運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)危害。在此提出的對(duì)策措施也主要針對(duì)這些主要的危險(xiǎn)危害因素，針對(duì)其他危險(xiǎn)危害因素的對(duì)策措施限于篇幅，不進(jìn)行討論。 4.1防毒對(duì)策措施 本裝置在生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)和使用了一些有毒介質(zhì)，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(diǎn)防范對(duì)象。 （1）工藝參數(shù)選擇： 應(yīng)當(dāng)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(shè)備材質(zhì)選型： 為使泄漏的可能性降至最低，要注意設(shè)備和材質(zhì)的選擇。通過(guò)其他裝置及同類(lèi)工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及裝置設(shè)計(jì)知識(shí)，設(shè)備應(yīng)能保證完整密閉性。具體的措施應(yīng)包括：較高容器設(shè)計(jì)裕量、較高管道設(shè)計(jì)等級(jí)及較高一級(jí)壓力等級(jí)的關(guān)鍵管道等。 （3）報(bào)警及安全聯(lián)鎖： 對(duì)特殊工段及崗位，如有毒物料在不正常操作時(shí)的排出口、取樣口、貯罐閥、輸送泵及壓縮機(jī)等處可能泄漏或聚積有毒氣體的地方，需設(shè)置有毒氣體探測(cè)器；在控制室、配電室與有毒物料的設(shè)備相距30米以內(nèi)，宜設(shè)相應(yīng)的有毒氣體探測(cè)器等。 （4）隔離體設(shè)置： 設(shè)有操作崗位的地方,如控制室、配電室、操作間及實(shí)驗(yàn)室等建筑物應(yīng)設(shè)有正壓通風(fēng)系統(tǒng)，并可承受一定外壓，進(jìn)風(fēng)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(shè)備的輸送管線應(yīng)設(shè)置泄漏探測(cè)系統(tǒng)。液氯貯罐應(yīng)裝有事故泄料管線，萬(wàn)一泄漏時(shí)，能迅速地將系統(tǒng)內(nèi)的物料排空到一個(gè)事故泄料罐，防止事故的擴(kuò)大。 （5）加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)： 在所有人身可能接觸到有害物質(zhì)而引起燒傷、刺激或傷害皮膚的區(qū)域內(nèi)，均設(shè)緊急淋浴器和洗眼器；除防護(hù)眼鏡、手套、洗眼淋浴器等一般防護(hù)外，還應(yīng)設(shè)有專用的防毒面具；對(duì)關(guān)鍵操作強(qiáng)制使用人員防護(hù)設(shè)備，例如空氣呼吸面具、全身PVC防護(hù)服、手套和防護(hù)鏡等等。 （6）監(jiān)測(cè)及事故處理系統(tǒng)設(shè)置： 監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)、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(yīng)自動(dòng)或遙控執(zhí)行。 （7）加強(qiáng)安全管理措施： 除了以上這些針對(duì)性的措施，在生產(chǎn)過(guò)程中還應(yīng)該注意安全管理措施。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，必須對(duì)員工進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的安全維護(hù)培訓(xùn)，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(zhì)也是降低危險(xiǎn)性、避免事故發(fā)生和擴(kuò)大的有效措施之一。再完美的設(shè)計(jì)也不可能避免人為的疏忽、錯(cuò)誤引起的損害。安全管理對(duì)策措施簡(jiǎn)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(zhì)。具體的內(nèi)容包括安全培訓(xùn)、檢查和維修制度、定期安全審查、建立救護(hù)組織機(jī)構(gòu)、制定事故應(yīng)急計(jì)劃等等。 4.2防火防爆對(duì)策措施 離子膜燒堿裝置在生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)和使用了一些火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性較大的物料如氫氣及液氨等。生產(chǎn)裝置多為甲類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性生產(chǎn)裝置。特別是在裝置同時(shí)存在氯氣及氯化氫氣體，一旦由于火災(zāi)爆炸引起氯氣及氯化氫氣體的泄漏，將使災(zāi)害的后果更加嚴(yán)重。所以防火防爆措施尤為重要。 （1）嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)： 在設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置安全消防防護(hù)措施。對(duì)處理易燃、易爆危險(xiǎn)性物料的設(shè)備應(yīng)有壓力釋放設(shè)施，包括安全閥、釋放閥、壓力控制閥等，一旦超壓，可把危險(xiǎn)物料泄放到安全的地方；對(duì)盛裝氯氣、氫氣、氨氣及氯化氫的設(shè)備和輸送管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀表；對(duì)可能逸出氯氣、氫氣、氮氧化物、氨氣及氯化氫等作業(yè)場(chǎng)所設(shè)計(jì)氣體監(jiān)測(cè)、報(bào)警和聯(lián)鎖系統(tǒng)；設(shè)計(jì)集中正壓通風(fēng)控制室，必須保證通風(fēng)空氣不受污染，空氣吸氣口設(shè)計(jì)以活性炭或其他吸附劑為過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾器等等防護(hù)措施。 （2）集散控制系統(tǒng)（DCS）： 工程設(shè)計(jì)采用可靠的集散控制系統(tǒng)(DCS)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的正常操作、開(kāi)停車(chē)操作以及生產(chǎn)過(guò)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(qiáng)了DCS系統(tǒng)的可靠性。對(duì)重要的參數(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)節(jié)以及越限報(bào)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(chē)系統(tǒng)等先進(jìn)的控制技術(shù)。在緊急停車(chē)、事故狀態(tài)下，設(shè)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(chē)。 （3）多啟動(dòng)消防設(shè)施： 考慮到本項(xiàng)目的火災(zāi)危險(xiǎn)性，建議消防泵應(yīng)能自動(dòng)連續(xù)順次地啟動(dòng)，同時(shí)也可從控制室遙控啟動(dòng)，以便在事故情況下快速啟動(dòng)消防水系統(tǒng)。建議增加柴油發(fā)電機(jī)組，供消防水專用，以備正常雙回路出現(xiàn)故障時(shí)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(diǎn)和總平面布置圖要求的同時(shí)，也須滿足安全間距、照明采光、通風(fēng)、日曬等防火、防爆、衛(wèi)生及設(shè)備檢修等要求。 5 結(jié)論 通過(guò)前面的分析，可以得出如下結(jié)論： （1）離子膜燒堿裝置的主要職業(yè)危險(xiǎn)、有害因素是火災(zāi)、爆炸及毒物危害，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)采取措施進(jìn)行防治，并確保防護(hù)措施到位。噪聲、高處墜落、觸電、機(jī)械傷害等其他危險(xiǎn)有害因素，相對(duì)來(lái)說(shuō)并不是突出的職業(yè)危害，但也不應(yīng)忽視，也應(yīng)對(duì)其采取相應(yīng)的措施加以防護(hù)，到達(dá)安全生產(chǎn)的目的。 （2）根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)在役裝置運(yùn)行情況進(jìn)行分析的結(jié)果表明，通過(guò)落實(shí)各項(xiàng)勞動(dòng)安全衛(wèi)生對(duì)策措施，離子膜燒堿生產(chǎn)裝置基本上可達(dá)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(dòng)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(guò)國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，故應(yīng)采取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的安全措施進(jìn)行綜合治理。 （3）安全對(duì)策措施應(yīng)能夠完全實(shí)施到位，并應(yīng)與主體裝置同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投用。在設(shè)計(jì)、建設(shè)和日后的操作運(yùn)行中，認(rèn)真落實(shí)各項(xiàng)有效的安全措施，加強(qiáng)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(xiàn) 1.勞動(dòng)部職業(yè)安全衛(wèi)生與鍋爐壓力容器監(jiān)查局編. 勞動(dòng)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)規(guī)定匯編. 北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，997 2.吳宗之，高進(jìn)東，魏利軍編. 危險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用.北京： 冶金工業(yè)出版社，2001 3.中國(guó)化工安全衛(wèi)生技術(shù)協(xié)會(huì)、化學(xué)工業(yè)部技術(shù)監(jiān)督司編. 氯堿生產(chǎn)安全操作與事故. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992 4.閃淳昌主編. 建設(shè)項(xiàng)目（工程）勞動(dòng)安全衛(wèi)生預(yù)評(píng)價(jià)指南. 大連：大連海事出版社，1999 5.國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局編，安全評(píng)價(jià). 北京：煤炭工業(yè)出版社，2002