三氯化磷生產(chǎn)事故的預(yù)防

【摘要】三氯化磷生產(chǎn)過程中危險(xiǎn)性極大，人員灼傷和爆炸事故在不少企業(yè)中頻發(fā)水壓加磷法技術(shù)的應(yīng)用，從根本上阻止了操作人員在與黃磷接觸過程中被磷灼傷的途徑，它為企業(yè)創(chuàng)造了安全，節(jié)約了能源，也改善了操作環(huán)境為確保三氯化磷生產(chǎn)系統(tǒng)安全，配套安裝一套防爆設(shè)施是非常有必要的，防爆裝置中的防爆片選材是這一安全技術(shù)的核心?！娟P(guān)鍵詞】三氯化磷水壓加磷防爆系統(tǒng)改善環(huán)境0前言2009年5月12?16日，“中國監(jiān)控化學(xué)品協(xié)會三氯化磷等磷產(chǎn)品協(xié)作組年會”在廈門召開，全國各省市禁化武辦或企業(yè)共67個(gè)單位派員參加會議。三農(nóng)公司作為福建省的東道主企業(yè)派員參加了這次年會。與會人員對三氯化磷的生產(chǎn)安全問題進(jìn)行了討論。筆者認(rèn)為，做好三氯化磷產(chǎn)品的生產(chǎn)安全工作，不僅是企業(yè)的需要，也是企業(yè)的一種社會責(zé)任?，F(xiàn)對我公司如何控制三氯化磷生產(chǎn)過程中最容易發(fā)生的爆炸和人員灼傷事故進(jìn)行探析，以饋?zhàn)x者。1三氧化碳及其生產(chǎn)原料的危險(xiǎn)性質(zhì)簡介三氯化磷(PhosphorusTrichloride)是一種用途廣泛的化工原料，為無機(jī)劇毒品，是一種無色易流動的發(fā)煙流體，具有強(qiáng)烈的腐蝕性和刺激性，遇水分解激烈，伴隨產(chǎn)生大量的熱和白霧，置于潮濕的空氣中，能分解成亞磷酸和氯化氫。三氯化磷生產(chǎn)過程中存在著灼燙、爆炸、火災(zāi)、中毒等危險(xiǎn)，一旦發(fā)生事故就會造成較為嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。三氯化磷屬三類監(jiān)控化學(xué)品，在第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，曾被作為化學(xué)武器投入戰(zhàn)場使用。2003年9月，三農(nóng)公司就曾接受聯(lián)合國禁化武組織(0PCW)的核查。黃磷(Phosphorusyellow;Phos—phoruswhite)也稱白磷，為無機(jī)劇毒品，是一種淡黃色蠟狀固體，有極強(qiáng)的毒性、有蒜臭味，其熔點(diǎn)僅為441C，在空氣中，34%°C時(shí)即自行燃燒，產(chǎn)生白色的有毒煙霧，受到撞擊、摩擦或遇到氧化劑接觸會立即燃燒甚至爆炸。氯氣(Chlovlne)是一種黃綠色刺激性氣昧的氣體，為無機(jī)劇毒品，具有強(qiáng)烈的腐蝕性和窒息性，能溶于水，易液化，對眼、呼吸系統(tǒng)黏膜有刺激作用，可引起迷走神經(jīng)興奮、反射性心跳驟停，常壓下比空氣重，是一種強(qiáng)助燃劑。在日光下與易燃?xì)怏w混合時(shí)會發(fā)生燃燒或爆炸。從上述材料性質(zhì)中可以看出，三氯化磷整個(gè)生產(chǎn)過程，對安全的要求是非常嚴(yán)格的。2三氧化磷生產(chǎn)工藝簡介三氯化磷的生產(chǎn)是將黃磷加熱至60?80C溶解，用加磷泵或水壓加磷系統(tǒng)壓人盛有三氯化磷的氯化釜中與氯氣反應(yīng)，經(jīng)填料塔蒸餾精制，再用冷排冷卻，冷卻后的三氯化磷流入計(jì)量罐，經(jīng)分析合格后，放人成品罐，不合格品則返回到氯化釜中循環(huán)蒸餾精制至合格，其工藝流程見圖1。3三氧化磷生產(chǎn)過程中的危險(xiǎn)性分析3.1燒傷的危險(xiǎn)性分析燒傷事故的發(fā)生，基本上集中在與加磷泵有關(guān)的作業(yè)過程，如：檢修加磷泵是三氯化磷生產(chǎn)過程中最容易發(fā)生人員燒傷的環(huán)節(jié)。當(dāng)加磷泵從黃磷計(jì)量罐中吊出時(shí)，粘在泵體周圍的黃磷不斷滴落、燃燒，火星飛濺，濃煙滾滾，極易造成檢修人員燒傷。生產(chǎn)時(shí)，如加磷泵的單向閥堵塞，也極易造成黃磷從動、靜密封點(diǎn)噴出，造成人員燒傷。如果選用往復(fù)式加磷泵生產(chǎn)時(shí)，泵軸需不停地間歇暴露在空氣中，泵軸上粘帶的黃磷在不停地燃燒，也容易造成操作人員燒傷。4）與加磷泵連接的黃磷管道阻塞時(shí)，用蒸汽沖洗阻塞的管道，熔融的黃磷從管中中出，站在管口旁的人員可能被灼傷。另外，熔磷作業(yè)時(shí)操作不當(dāng)，黃磷濺到人體，也會嚴(yán)重灼傷作業(yè)人員;清釜作業(yè)時(shí)，反應(yīng)釜內(nèi)的底磷未全部反應(yīng)，作業(yè)人員觸及磷渣中的黃磷可能導(dǎo)致人員灼傷。3.2爆炸危險(xiǎn)性分析3.2.1與加磷泵有關(guān)作業(yè)引發(fā)的爆炸事故利用加磷泵加磷時(shí)，常因加磷速度控制不好，導(dǎo)致加磷過少或過多，引起反應(yīng)釜內(nèi)配比失調(diào)，進(jìn)而引發(fā)爆炸事故;操作人員忘了關(guān)加磷泵，磷被加空后，將水封用的水打人氯化釜中，引發(fā)爆炸事故;加磷泵易腐蝕，其套管腐蝕后易將水帶人氯化釜，引起爆炸。3.2.2通氯量過多引發(fā)的爆炸事故三氯化磷反應(yīng)過程中，黃磷與氯氣的反應(yīng)非常劇烈，若不及時(shí)核對三氯化磷的出料量、黃磷的加入量，就可能因通氯過量產(chǎn)生五氯化磷。產(chǎn)生五氯化磷后，當(dāng)出現(xiàn)氯化釜內(nèi)物料不沸騰無回流的情況時(shí)，向釜內(nèi)加入黃磷或繼續(xù)通氯，釜底黃磷會翻涌到上部，使五氯化磷與黃磷發(fā)生還原反應(yīng)，瞬間放出大量的熱，使釜內(nèi)的三氯化磷迅速汽化，壓力驟然上升，導(dǎo)致氯化釜發(fā)生爆炸。3.2.3水進(jìn)入氯化釜引發(fā)的爆炸事故當(dāng)三氯化磷生產(chǎn)系統(tǒng)中的冷卻水進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，或在清釜時(shí)，滴水速度過快，導(dǎo)致大量的水與三氯化磷接觸，引起三氯化磷劇烈水解，產(chǎn)生大量的熱和氯化氫氣體而引起爆炸。3.2.4氫氣富集引發(fā)的爆炸事故氯化釜清釜出渣時(shí)，鹽酸與鐵反應(yīng)產(chǎn)生氫氣聚集在氯化釜、填料塔的頂部。三氯化磷貯槽內(nèi)的三氯化磷與空氣中的水蒸氣進(jìn)行水解反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫，部分被水蒸氣吸收成鹽酸，與鐵（罐壁）反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，氫氣沒有及時(shí)排出，不斷富集，一旦對上述設(shè)備動火時(shí)會引起爆炸。另外，三氯化磷在生產(chǎn)過程中也存在火災(zāi)、中毒的危險(xiǎn)，但只要嚴(yán)格控制操作規(guī)程，加強(qiáng)巡回檢查，對出現(xiàn)的異常情況都是可以預(yù)防、控制和處理的，在此不作詳細(xì)分析。4事故的預(yù)防措施4.1開發(fā)水壓加磷技術(shù)，切斷燒傷途徑，提供安全工藝條件生產(chǎn)三氯化磷的企業(yè)，員工被黃磷燒傷的事故時(shí)有耳聞，毋庸諱言，前些年我公司員工也有被黃磷燒傷過，有人甚至下了斷言“在三氯化磷工段當(dāng)工段長的人沒有不被黃磷燒傷的”，但通過上文分析，我們知道與加磷泵有關(guān)的作業(yè)是最易造成作業(yè)人員燒傷的環(huán)節(jié)，消除加磷泵這一物的不安全狀態(tài)，成為三氯化磷生產(chǎn)安全技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)。另外，用加磷泵進(jìn)磷還存在以下缺點(diǎn)：1） 磷計(jì)量槽不密封，補(bǔ)磷時(shí)有少量的黃磷浮到水面，不停燃燒，污染環(huán)境2） 加磷泵容易壞，維修工作量大。鑒于磷泵加磷存在著上述安全、環(huán)保等隱患，因此，我公司現(xiàn)已改磷泵加磷為水壓加磷。水壓加磷法就是利用水高位槽內(nèi)定量水的壓力將磷計(jì)量槽內(nèi)的磷壓入氯化釜，當(dāng)往磷計(jì)量罐定量補(bǔ)磷時(shí)，再利用磷的壓力將水壓至溶磷槽。利用定量的水把定量的磷壓到氯化釜中，如此循環(huán)往復(fù)，確保加磷不會過量，水也不會被加到反應(yīng)釜中。用水壓加磷，增加了一個(gè)水計(jì)量罐，但也淘汰了加磷泵，不用加磷泵，就沒有維修加磷泵的必要，加磷泵經(jīng)常壞、經(jīng)常修，經(jīng)常造成人員燒傷的事故就被徹底杜絕了。由于水壓加磷不用電，也為企業(yè)節(jié)約了能源。用加磷泵加磷時(shí)，加磷泵被安裝在敞開式的磷計(jì)量槽上，磷計(jì)量槽內(nèi)的黃磷用水覆蓋密封，加磷作業(yè)時(shí)，計(jì)量槽內(nèi)的磷被磷泵不停地?cái)噭?，黃磷就不停地浮到水面上燃燒，污染環(huán)境。而用水壓加磷，整個(gè)系統(tǒng)是密閉的，磷完全被密封在水中，徹底與空氣隔絕也就不會發(fā)生燃燒，生產(chǎn)操作環(huán)境明顯改善。4.2增加防爆系統(tǒng)，確保整個(gè)系統(tǒng)安全水壓加磷系統(tǒng)的投入運(yùn)行，杜絕了與加磷泵有關(guān)作業(yè)引發(fā)的爆炸事故。在整個(gè)三氯化磷生產(chǎn)過程中，由加磷泵操作不當(dāng)引發(fā)爆炸事故的頻率是最高的，利用水壓加磷，淘汰了加磷泵，就杜絕了這類事故的發(fā)生。但為了確保整個(gè)三氯化磷生產(chǎn)體系萬無一失，增加一套防爆系統(tǒng)是非常有必要的。防爆系統(tǒng)包括防爆片、泄爆罐、事故池以及緊急吸收裝置等。泄爆罐的體積應(yīng)當(dāng)足夠大（一般在100m。以上），泄爆罐必須同緊急吸收裝置相連接:安裝在氯化釜頂部的防爆片應(yīng)當(dāng)進(jìn)行泄爆實(shí)驗(yàn)，防爆片的爆破壓力需控制在0.08?0.10MPa。用石棉板或薄的合金片作為防爆片是不可取的，我公司曾選用薄鉛板作為防爆片，效果也不理想。經(jīng)過車間技術(shù)人員的多次模擬實(shí)驗(yàn)，2007年后更換為一種復(fù)合材料，這種材料既耐腐蝕又抗老化，從投入運(yùn)行至今沒有發(fā)生過異常爆破的事件。4.3嚴(yán)格執(zhí)行工藝、安全操作規(guī)程，加強(qiáng)安全管理力度我公司從事三氯化磷的生產(chǎn)有近40年的歷史，在控制和預(yù)防發(fā)生三氯化磷燒傷、爆炸事故方面，制定了較為完備的工藝、安全操作規(guī)程，筆者認(rèn)為以下幾點(diǎn)尤其需要嚴(yán)格執(zhí)行1） 氯化釜要保持一定的底磷和液位、控制物料比，做好黃磷、氯氣、三氯化磷的計(jì)量，經(jīng)常核對黃磷加入量和三氯化磷的出料量，定時(shí)觀察氯化釜的物料狀態(tài)，嚴(yán)防五氯化磷的產(chǎn)生。當(dāng)釜內(nèi)料液突然變稠、釜壓突然下降，釜內(nèi)就可能已產(chǎn)生五氯化磷。此時(shí)應(yīng)根據(jù)情況向釜內(nèi)回加三氯化磷，并采取間歇式、試探性加磷方式，嚴(yán)格控制加磷速度（一次加磷量不得超過0.5kg，加磷時(shí)間為3?5s）、釜溫和釜壓，嚴(yán)禁在釜內(nèi)不沸騰無回流的情況下向釜內(nèi)加入黃磷。當(dāng)發(fā)現(xiàn)冷凝器冷卻系統(tǒng)冷卻水滲漏時(shí)，應(yīng)立即切斷水源并放干凈系統(tǒng)內(nèi)的積水，同時(shí)保持系統(tǒng)正壓。2） 清釜出渣時(shí)，應(yīng)蒸凈氯化釜內(nèi)的三氯化磷，滴水前應(yīng)確保尾氣系統(tǒng)工作正常，使釜內(nèi)呈負(fù)壓狀態(tài)，并用盲板隔斷所有的物料管線，打開排空導(dǎo)管，滴水時(shí)根據(jù)釜壓控制滴水速度。3） 三氯化磷生產(chǎn)設(shè)施檢修時(shí)，對氯化釜、填料塔、三氯化磷貯罐動火前應(yīng)先打開設(shè)備上部的出口排出積聚的氫氣，采取必要的置換措施，經(jīng)檢測符合動火條件，辦理動火許可證后方可動火。5實(shí)施效果分析用水壓加磷取代磷泵加磷，起到了節(jié)能降耗的作用。水壓加磷需增加一臺水計(jì)量罐，也需投資改裝磷計(jì)量罐，但淘汰了加磷泵，而8臺4kW的加磷泵一年需耗電11.52萬度;水計(jì)量罐幾乎不需要維修，而加磷泵的維修工作量、維修費(fèi)用較高，每年耗費(fèi)維修費(fèi)5萬元以上。用水壓加磷取代磷泵加磷明顯地改善了員工操作環(huán)境。自從采用水壓加磷技術(shù)，生產(chǎn)場所黃磷不停燃燒、煙霧騰騰的現(xiàn)象就再也見不到了，車間周圍的樹變綠了，草變青了?，F(xiàn)在，工人們都認(rèn)為三氯化磷崗位是個(gè)環(huán)境優(yōu)美、作業(yè)安全的好崗位。水壓加磷法的最主要效益體現(xiàn)在安全方面。我公司自從改為水壓加磷法生產(chǎn)后，至今沒有發(fā)生人員被黃磷燒傷的事故。水壓加磷法不僅切斷了操作人員被磷燒傷的路徑，而且因其進(jìn)磷時(shí)壓力平穩(wěn)，操作方便簡單，發(fā)生爆炸事故的概率也大大降低了。與水壓加磷工藝配套上馬的防爆系統(tǒng)泄爆空間充裕，應(yīng)急吸收設(shè)備先進(jìn)，防爆片的選材獨(dú)創(chuàng)、可靠，該系統(tǒng)從投入運(yùn)行至今，防爆片都沒有爆破過?？梢哉f，水壓加磷與防爆系統(tǒng)的投入運(yùn)行，為確保三氯化磷生產(chǎn)安全構(gòu)筑了兩道堅(jiān)固的安全防線。美國的安全管理專家海因里希認(rèn)為:企業(yè)的安全管理中心就是防止人的不安全行為，消除機(jī)械的或物的不安全狀態(tài)，中斷事故連鎖的進(jìn)程而避免事故的發(fā)生?？v觀我公司在三氯化磷安全管理方面所做的實(shí)踐和探索，如果說以水壓加磷法取代磷泵加磷法是在消除機(jī)械的不安全狀態(tài)方面所作的