离子膜烧碱生产过程危害评价及对策措施

离子膜烧碱生产过程危害评价及对策措施1前言烧碱（又称为氢氧化钠）在国民经济中有着重要的作用。广泛应用于造纸、纤维素的生产、洗涤剂、合成脂用酸的生产以及动植物油的提炼。纺织印染工业用作棉布退浆、煮炼剂和丝光剂。化学工业用于生产硼砂、氰化钠、甲酸、草酸、苯酚等。石油工业用于精炼石油制品，并用于油田钻井泥浆中。同时，还用于生产氧化铝、金属锌和铜以及玻璃、搪瓷、制革、医药、染料和农药等方面。近年来，随着中国国民经济的发展，烧碱在各行各业中的应用也越来越重要。目前，氯碱生产有隔膜法、水银法和离子膜法。无论在技术先进、工艺优越性以及产品质量、节约能源等方面均为离子膜法占优。然而，无论用何种方法生产，在烧碱生产过程中都存在着多种危险危害因素，一旦发生事故可能造成极为严重的后果，不仅影响到生产的正常进行，同时人们的生命和财产也将遭到损失。本文作者对国内某离子膜烧碱现役装置进行了调研，同时查阅了国内外氯碱生产的资料和国家安全生产规范与标准，在经有关专家进行论证后，对离子膜烧碱生产过程中可能遇到的危险有害因素进行了辨识与评价，同时提出了相应的对策措施，以消除或降低这些危险有害因素，为安全生产提供保障。

2离子膜烧碱装置流程简述前已述及烧碱生产方法有多种，本文针对离子膜法生产烧碱装置。

离子膜法生产烧碱装置主要包括以下几个工段：一次盐水工段、二

次盐水精制工段、离子膜电解工段、淡盐水脱氯工段、烧碱蒸发工

段、高纯盐酸工段以及液氯工段。其工艺流程示意图见图

1。

1）一次盐水工段装置采用戈尔膜技术用于盐水的精制，使一次盐水的质量大大提高，简化了一次盐水精制的工艺流程，也缩短了二次盐水精制的过程。

2）二次盐水精制工段引进国外技术设备，采用碳素烧接管与螯合树脂塔串联生产工艺。

3）离子膜电解工段采用复极式离子膜电解槽，引进国外的先进技术及设备。二次精制盐水加入阳极液循环槽中，由阳极液循环泵送到离子膜电解槽各单元阳极室中，在直流电作用下产生淡盐水与氯气。在阳极液循环槽中，氯气从淡盐水中分离出来。在电解槽各单元的阴极室中产生阴极液和氢气。在阴极液循环槽中逸出氢气，其阴极液一部分在阴极室与循环槽之间进行循环，另一部分从循环槽中排出。

4）淡盐水脱氯工段淡盐水脱氯方法常用空气吹除法和机械真空法。本工程采用真空脱氯法。

5）烧碱蒸发工段

烧碱蒸发应用三效蒸发器。自电解工段来的液体烧碱（浓度为32%），

进入三效蒸发器，经三效蒸发器一次浓缩后的碱液（浓度约为37%W 进入二效蒸发器，进行二次浓缩，经二效蒸发器浓缩后的碱液浓度为43%。经分离器、碱泵和预热器，进入一效蒸发器浓缩后，碱液浓度为50%的成品碱。

6）高纯盐酸工段采用三合一炉、纯水吸收流程，工艺简单、设备少、造价低，且技术成熟可靠。

7）液氯工段液氯生产工段由冷冻、液化、包装、整瓶等工序组成。

3 生产过程危险危害因素评价通过应用事故易发性评价方法、道（DO W化学火灾、爆炸毒性指数评价方法以及事故后果易发性评价方法等，对离子膜烧碱装置生产过程中存在的危险危害因素进行分析，得到主要有以下危险危害因素。

3.1 中毒离子膜电解、高纯盐酸、淡盐水脱氯以及液氯工段都存在着大量的氯气。氯气是一种具有窒息性的毒性很强的气体。其对人体的危害主要通过呼吸道和皮肤粘膜对人的上呼吸道及呼吸系统和皮下层发生毒害作用。其中毒症状为流泪、怕光、流鼻涕、打喷嚏、强烈咳嗽、咽喉肿痛、气急、胸闷，直至支气管扩张、肺气肿、死亡。《职业性接触毒物危害程度分级》(GB5044- 1985)中将其归为高度危害

类。在《工业企业设计卫生标准》(TJ36 - 1979)规定其车间卫生标

准为1mg/m3《常用危险化学品的分类及标志》( GB13690- 1992) 中将其归为第2.3 类有毒气体。《剧毒物品分级、分类与品名编号》

(GB6944-1986中，该物质属于第一类A级无机剧毒品。一旦发生泄漏，后果将十分严重。

在整个生产装置中最可能发生氯气泄漏的地方是离子膜电解及湿氯气水封

处。在离子膜电解工段如果设备、管道等密闭性不好，就非常可能发生氯气的泄漏；在湿氯气水封处，如果储气柜容量不足，压力波动大，氯气可能冲破水封造成泄漏。此外，氯气管道、阀门、法兰等也可能因腐蚀或安装等方面的原因，造成氯气的泄漏；上面提到的离子膜电解及高纯盐酸合成炉等发生火灾爆炸后也会造成氯气的泄漏。

在液氯工段如果发生爆炸泄漏，则可造成氯气外逸导致现场人员中毒事故的发生。导致这一事故发生的原因主要有：氯气含水分过高导致设备及管道腐蚀；三氯化氮的富集；液氯蒸发器内温度、压力过高等生产系统失控；“三废”处理系统发生事故；设备结构材质选择不当；机械设备密封不严；监控系统失控；操作失误；维修不及时等等。

中毒是整个离子膜烧碱装置中最大的危险有害因素。

3.2 火灾和爆炸在离子膜电解装置中，饱和食盐水通过直流电电解，产生氢气。氢气是易燃易爆物质，其爆炸下限为（体积比）

4.1%，爆炸上限为（体积比）74.2%。又在高纯盐酸工段中用氢气和氯气合成氯化氢气体，如果氯气及氢气的配比不当或出现其他异常情况，空气或氧气与氢气相混合达到爆炸极限，上述装置均可能发生火灾爆炸。同时又由于装置中存在有毒的氯气及氯化氢气体，一旦发生火灾爆炸则可能会连带发生有毒气体的泄漏，后果将更加严重。此外在液氯工段，由于三氯化氮的富集，也存在发生爆炸的危险。

3.3 灼伤在离子膜电解装置中存在着大量的盐酸、烧碱及浓硫酸，由于它们都具有强腐蚀性，一旦发生泄漏，可能造成化学性灼伤。此外，从高纯盐酸合成炉中出来的氯化氢气体温度较高，反应炉壁温度也较高；同时装置中还存在着蒸发器、加热器，并使用蒸汽进行加热；因此，如果炉壁、管道或设备保温做得不好，或者发生高温气体或蒸汽泄漏时，可能会造成人员高温灼伤或烫伤事故。同时会连带发生中毒事故。

3.4 触电由于离子膜电解工段在电解过程中使用的是强大的直流电。由于电解槽连接铜排均是裸露的，外表无绝缘防护层，电解操作时直流电负荷很大。因此在电解操作和日常管理及检查过程中，如缺乏必要的安全措施或违章操作，就非常容易受到电的灼伤、电击等而发生触电事故，严重时会使人触电身亡。电流数值对人体的危害关系如下表1 所示：表1：电流对人体的危害关系表电流数值危害后果60mA直流电有痛觉的电击80mA直流电电击使肌肉控制力减弱 > 100mA直流电电击厉害,将失去控制力 > 400mA 直流电

电击使心脏受损