液氯使用企業在液氯儲存形式上一般分為鋼瓶儲存和儲罐儲存。由于鋼瓶液氯存在裝卸時間較長, 切換工作量大, 運輸成本高, 安全隱患較大等缺點, 液氯鋼瓶已不能滿足實際生產需要而逐漸被液氯儲罐所取代。液氯槽車卸車工藝隨之受到大家關注。
液氯是氯氣的液態形式, 屬于2.3類化學危險品[1]。其氣態為劇毒氣體, 具有劇烈的刺激作用和腐蝕性, 危害程度為Ⅱ級 (高度危害) , 在工作場所中氯的最高容許濃度為1mg/m3[2], 對人體有很大危害, 液氯卸車工藝又屬于帶壓操作, 所以對其要求非常嚴格。
1 現有國內液氯槽車卸車常見工藝
1.1 空壓卸氯工藝:直接利用壓縮空氣或氮氣的壓力將槽車內液氯直接壓入液氯儲罐中, 該工藝簡單安全, 但卸車過程中若氯遇水汽結合而產生次氯酸和鹽酸, 對設備及管道等腐蝕作用極大, 需嚴格控制壓縮空氣中的水分含量不超過0.01% (wt) [3]。而空氣不斷進入槽車和儲罐, 需要經常排放尾氣, 造成大量氯氣的浪費, 同時對尾氣處理裝置提出更高的要求。
1.2 位差卸氯工藝:需增加一個液氯地槽, 通過槽車自身壓力將液氯引入地槽, 再用泵將液氯泵人儲罐中。該工藝卸車時間短, 不存在過多的尾氣排放, 但對輸送泵的可靠性要求極高。液氯中若含有機械雜質或液氯中混入水汽進而對設備和管道腐蝕產生雜質, 進入泵體易造成泵的磨損。此外液氯泵的安全汽蝕余量大, 需要挖坑放置, 增加土建工程量[4]。
1.3 氣化卸氯工藝:將部分液氯氣化后提高槽車內壓力, 槽車內液氯通過高壓被壓入液氯儲罐內。液氯從槽車泄壓后送入氣化器中, 液氯在氣化器氣化后加壓, 將液氯從槽車壓入儲罐中。氣化器使用熱水進行加熱, 不應使用蒸汽加熱, 進口熱水溫度不應超過40℃, 氯氣氣化后的壓力不應超過1.0MPa[5]。
此外也有采用壓縮機將儲罐中氣相氯提壓后將槽車中液氯壓入儲罐, 但由于氯氣壓縮機容易泄露, 安全性能差, 一般不予采用。
相比較而言, 氣化卸氯工藝通過自動控制調節氣化器熱水溫度和氯氣出口壓力, 可使系統具有較高的安全靠性性, 工藝更方便、經濟。因此大部分業主采用此工藝進行液氯卸車。
2 氣化卸氯工藝的改進
傳統的氣化卸氯工藝存在一定缺點:常用液氯槽車均為頂裝頂卸, 接口均在罐體頂部。需要初期槽車自身壓力壓一定量液氯到氣化器, 熱水給氣化器升溫氣化再給槽車加壓, 槽車和氣化器壓力高于儲罐時才能將液氯壓入液氯儲罐。此時槽車和氣化器已達到壓力平衡, 此時液氯再進入氣化器就比較困難了, 隨著氣化器中氯的逐漸減少, 卸車會越來越慢。由于釜式氣化器易集聚三氯化氮, 遇撞擊易發生爆炸危險, 已禁止使用, 現常用的為盤管式氣化器, 本身容量很小, 可能存在氣化器中已無液氯用于氣化加壓, 但槽車還沒卸凈的情況。
為了改善這種情況, 保證液氯卸車過程的平穩, 液氯卸車完全, 我們在設計液氯氣化卸車工藝的時候, 增設了一個液氯中間罐作為氣化卸車的氯源 (如圖) 。
正常卸車時, 具體流程如下:
卸車前準備工作:首先, 控制液氯中間罐和液氯儲罐之間閥門, 將定量的液氯通過位差自液氯儲罐流進液氯中間罐中作為卸車備用。外來運氯槽車停至卸車位, 連接好管路后, 打開中間罐和氣化器之間閥門, 液氯通過位差自流入氣化器中, 在不高于40℃熱水加熱下, 液氯不斷氣化成氣氯給槽車、氣化器、中間罐系統逐漸增壓, 當其壓力高于液氯儲罐壓力0.1~0.2MPa后就可以將液氯壓入液氯儲罐中。
由于有液氯中間罐作為穩定氯源, 并能通過氣化器和中間罐之間閥門控制氯的氣化速度, 使氣化器能夠向槽車持續不斷的穩定加壓, 將液氯平穩連續的壓入液氯儲罐中。
3 工藝改進后優點及實際運行效果
該工藝改進后具有如下優點:a穩定氯源:由于增加了液氯中間罐, 保證用于氣化液氯儲量, 解決了卸車后期液氯不足問題。B卸車穩定:通過液氯中間罐和氣化器之間閥門控制液氯氣化量, 調整槽車壓力, 保證槽車和儲罐之間壓差穩定, 從而保證液氯卸車的穩定。C卸車快速:由于穩定了槽車和儲罐之間的差壓, 保證卸車過程中液氯流速始終如一, 不存在后半段卸車減緩的問題, 使該方法卸車較傳統工藝更快。
改進后的液氯氣化卸車工藝先后在石家莊東華金龍化工有限公司、河北東華冀衡化工有限公司、榆林市眾大新能源開發有限責任公司建設并投入運行, 一般卸車控制在25~35分鐘, 控制簡單, 操作方便, 運行穩定, 業主反應良好。
摘要：分析比較各種液氯卸車工藝優劣, 并提出增加卸車用液氯中間罐, 改進氣化卸氯工藝方案。改進后氣化卸氯方案經實際運行反饋, 卸車更平穩、快速。
參考文獻
[1] GBZ 230-2010.職業性接觸毒物危害程度分級.
[2] BGZ2.1-2007.工作場所有害因素職業接觸限值第1部分化學有害因素.
[3] AQ3014-2008.液氯使用安全技術要求.
[4] 相文靜, 李平, 王前鋒.液氯槽車卸車工藝安全設計的探討.廣東化工, 2014 (5) 140~141.
[5] GB11984-2008.氯氣安全規程.