三氯化磷生产事故预防对策分析 事故预防的三项对策

　　【摘　要】三氯化磷生产过程中危险性极大,人员灼伤和爆炸事故在不少企业中频发　水压加磷法技术的应用,从根本上阻止了操作人员在与黄磷接触过程中被磷灼伤的途径,它为企业创造了安全,节约了能源,也改善了操作环境　为确保三氯化磷生产系统安全,配套安装一套防爆设施是非常有必要的,防爆装置中的防爆片选材是这一安全技术的核心。
　　【关键词】三氯化磷　水压加磷　防爆系统　改善环境
　　
　　0　前言
　　2009年5月12～16日,“中国监控化学品协会三氯化磷等磷产品协作组年会”在厦门召开,全国各省市禁化武办或企业共67个单位派员参加会议。三农公司作为福建省的东道主企业派员参加了这次年会。与会人员对三氯化磷的生产安全问题进行了讨论。笔者认为,做好三氯化磷产品的生产安全工作,不仅是企业的需要,也是企业的一种社会责任。现对我公司如何控制三氯化磷生产过程中最容易发生的爆炸和人员灼伤事故进行探析,以馈读者。
　　
　　1　三氧化碳及其生产原料的危险性质简介
　　
　　三氯化磷(Phosphorus Trichloride)是一种用途广泛的化工原料,为无机剧毒品,是一种无色易流动的发烟流体,具有强烈的腐蚀性和刺激性,遇水分解激烈,伴随产生大量的热和白雾,置于潮湿的空气中,能分解成亚磷酸和氯化氢。三氯化磷生产过程中存在着灼烫、爆炸、火灾、中毒等危险,一旦发生事故就会造成较为严重的人员伤亡和财产损失。三氯化磷属三类监控化学品,在第一次世界大战时,曾被作为化学武器投入战场使用。2003年9月,三农公司就曾接受联合国禁化武组织(0PCW)的核查。
　　黄磷(Phosphorus yellow;Phos―phorus white)也称白磷,为无机剧毒品,是一种淡黄色蜡状固体,有极强的毒性、有蒜臭味,其熔点仅为44.1℃,在空气中,34%℃时即自行燃烧,产生白色的有毒烟雾,受到撞击、摩擦或遇到氧化剂接触会立即燃烧甚至爆炸。
　　氯气(Chlovlne)是一种黄绿色刺激性气昧的气体,为无机剧毒品,具有强烈的腐蚀性和窒息性,能溶于水,易液化,对眼、呼吸系统黏膜有刺激作用,可引起迷走神经兴奋、反射性心跳骤停,常压下比空气重,是一种强助燃剂。在日光下与易燃气体混合时会发生燃烧或爆炸。
　　从上述材料性质中可以看出,三氯化磷整个生产过程,对安全的要求是非常严格的。
　　
　　2　三氧化磷生产工艺简介
　　
　　三氯化磷的生产是将黄磷加热至60～80℃溶解,用加磷泵或水压加磷系统压人盛有三氯化磷的氯化釜中与氯气反应,经填料塔蒸馏精制,再用冷排冷却,冷却后的三氯化磷流入计量罐,经分析合格后,放人成品罐,不合格品则返回到氯化釜中循环蒸馏精制至合格,其工艺流程见图1。
　　
　　
　　3　三氧化磷生产过程中的危险性分析
　　
　　3.1　烧伤的危险性分析
　　烧伤事故的发生,基本上集中在与加磷泵有关的作业过程,如:
　　1)检修加磷泵是三氯化磷生产过程中最容易发生人员烧伤的环节。当加磷泵从黄磷计量罐中吊出时,粘在泵体周围的黄磷不断滴落、燃烧,火星飞溅,浓烟滚滚,极易造成检修人员烧伤。
　　2)生产时,如加磷泵的单向阀堵塞,也极易造成黄磷从动、静密封点喷出,造成人员烧伤。
　　3)如果选用往复式加磷泵生产时,泵轴需不停地间歇暴露在空气中,泵轴上粘带的黄磷在不停地燃烧,也容易造成操作人员烧伤。
　　4)与加磷泵连接的黄磷管道阻塞时,用蒸汽冲洗阻塞的管道,熔融的黄磷从管中;中出,站在管口旁的人员可能被灼伤。
　　另外,熔磷作业时操作不当,黄磷溅到人体,也会严重灼伤作业人员;清釜作业时,反应釜内的底磷未全部反应,作业人员触及磷渣中的黄磷可能导致人员灼伤。
　　
　　3.2　爆炸危险性分析
　　3.2.1　与加磷泵有关作业引发的爆炸事故
　　利用加磷泵加磷时,常因加磷速度控制不好,导致加磷过少或过多,引起反应釜内配比失调,进而引发爆炸事故;操作人员忘了关加磷泵,磷被加空后,将水封用的水打人氯化釜中,引发爆炸事故;加磷泵易腐蚀,其套管腐蚀后易将水带人氯化釜,引起爆炸。
　　3.2.2　通氯量过多引发的爆炸事故
　　三氯化磷反应过程中,黄磷与氯气的反应非常剧烈,若不及时核对三氯化磷的出料量、黄磷的加入量,就可能因通氯过量产生五氯化磷。产生五氯化磷后,当出现氯化釜内物料不沸腾无回流的情况时,向釜内加入黄磷或继续通氯,釜底黄磷会翻涌到上部,使五氯化磷与黄磷发生还原反应,瞬间放出大量的热,使釜内的三氯化磷迅速汽化,压力骤然上升,导致氯化釜发生爆炸。
　　3.2.3　水进入氯化釜引发的爆炸事故
　　当三氯化磷生产系统中的冷却水进入反应系统时,或在清釜时,滴水速度过快,导致大量的水与三氯化磷接触,引起三氯化磷剧烈水解,产生大量的热和氯化氢气体而引起爆炸。
　　3.2.4　氢气富集引发的爆炸事故
　　氯化釜清釜出渣时,盐酸与铁反应产生氢气聚集在氯化釜、填料塔的顶部。三氯化磷贮槽内的三氯化磷与空气中的水蒸气进行水解反应产生氯化氢,部分被水蒸气吸收成盐酸,与铁(罐壁)反应产生氢气,氢气没有及时排出,不断富集,一旦对上述设备动火时会引起爆炸。
　　另外,三氯化磷在生产过程中也存在火灾、中毒的危险,但只要严格控制操作规程,加强巡回检查,对出现的异常情况都是可以预防、控制和处理的,在此不作详细分析。
　　
　　4　事故的预防措施
　　
　　4.1　开发水压加磷技术,切断烧伤途径,提供安全工艺条件
　　生产三氯化磷的企业,员工被黄磷烧伤的事故时有耳闻,毋庸讳言,前些年我公司员工也有被黄磷烧伤过,有人甚至下了断言“在三氯化磷工段当工段长的人没有不被黄磷烧伤的”,但通过上文分析,我们知道与加磷泵有关的作业是最易造成作业人员烧伤的环节,消除加磷泵这一物的不安全状态,成为三氯化磷生产安全技术攻关的重点。另外,用加磷泵进磷还存在以下缺点:
　　1)磷计量槽不密封,补磷时有少量的黄磷浮到水面,不停燃烧,污染环境:
　　2)加磷泵容易坏,维修工作量大。
　　鉴于磷泵加磷存在着上述安全、环保等隐患,因此,我公司现已改磷泵加磷为水压加磷。水压加磷法就是利用水高位槽内定量水的压力将磷计量槽内的磷压入氯化釜,当往磷计量罐定量补磷时,再利用磷的压力将水压至溶磷槽。利用定量的水把定量的磷压到氯化釜中,如此循环往复,确保加磷不会过量,水也不会被加到反应釜中。用水压加磷,增加了一个水计量罐,但也淘汰了加磷泵,不用加磷泵,就没有维修加磷泵的必要,加磷泵经常坏、经常修,经常造成人员烧伤的事故就被彻底杜绝了。由于水压加磷不用电,也为企业节约了能源。 　　用加磷泵加磷时,加磷泵被安装在敞开式的磷计量槽上,磷计量槽内的黄磷用水覆盖密封,加磷作业时,计量槽内的磷被磷泵不停地搅动,黄磷就不停地浮到水面上燃烧,污染环境。而用水压加磷,整个系统是密闭的,磷完全被密封在水中,彻底与空气隔绝也就不会发生燃烧,生产操作环境明显改善。
　　
　　4.2　增加防爆系统,确保整个系统安全
　　水压加磷系统的投入运行,杜绝了与加磷泵有关作业引发的爆炸事故。在整个三氯化磷生产过程中,由加磷泵操作不当引发爆炸事故的频率是最高的,利用水压加磷,淘汰了加磷泵,就杜绝了这类事故的发生。但为了确保整个三氯化磷生产体系万无一失,增加一套防爆系统是非常有必要的。
　　防爆系统包括防爆片、泄爆罐、事故池以及紧急吸收装置等。泄爆罐的体积应当足够大(一般在100m。以上),泄爆罐必须同紧急吸收装置相连接:安装在氯化釜顶部的防爆片应当进行泄爆实验,防爆片的爆破压力需控制在0.08～0.10MPa。用石棉板或薄的合金片作为防爆片是不可取的,我公司曾选用薄铅板作为防爆片,效果也不理想。经过车间技术人员的多次模拟实验,2007年后更换为一种复合材料,这种材料既耐腐蚀又抗老化,从投入运行至今没有发生过异常爆破的事件。
　　
　　4.3　严格执行工艺、安全操作规程,加强安全管理力度
　　我公司从事三氯化磷的生产有近40年的历史,在控制和预防发生三氯化磷烧伤、爆炸事故方面,制定了较为完备的工艺、安全操作规程,笔者认为以下几点尤其需要严格执行:
　　1)氯化釜要保持一定的底磷和液位、控制物料比,做好黄磷、氯气、三氯化磷的计量,经常核对黄磷加入量和三氯化磷的出料量,定时观察氯化釜的物料状态,严防五氯化磷的产生。当釜内料液突然变稠、釜压突然下降,釜内就可能已产生五氯化磷。此时应根据情况向釜内回加三氯化磷,并采取间歇式、试探性加磷方式,严格控制加磷速度(一次加磷量不得超过0.5kg,加磷时间为3～5s)、釜温和釜压,严禁在釜内不沸腾无回流的情况下向釜内加入黄磷。当发现冷凝器冷却系统冷却水渗漏时,应立即切断水源并放干净系统内的积水,同时保持系统正压。
　　2)清釜出渣时,应蒸净氯化釜内的三氯化磷,滴水前应确保尾气系统工作正常,使釜内呈负压状态,并用盲板隔断所有的物料管线,打开排空导管,滴水时根据釜压控制滴水速度。
　　3)三氯化磷生产设施检修时,对氯化釜、填料塔、三氯化磷贮罐动火前应先打开设备上部的出口排出积聚的氢气,采取必要的置换措施,经检测符合动火条件,办理动火许可证后方可动火。5实施效果分析
　　用水压加磷取代磷泵加磷,起到了节能降耗的作用。水压加磷需增加一台水计量罐,也需投资改装磷计量罐,但淘汰了加磷泵,而8台4kW的加磷泵一年需耗电11.52万度;水计量罐几乎不需要维修,而加磷泵的维修工作量、维修费用较高,每年耗费维修费5万元以上。
　　用水压加磷取代磷泵加磷明显地改善了员工操作环境。自从采用水压加磷技术,生产场所黄磷不停燃烧、烟雾腾腾的现象就再也见不到了,车间周围的树变绿了,草变青了。现在,工人们都认为三氯化磷岗位是个环境优美、作业安全的好岗位。
　　水压加磷法的最主要效益体现在安全方面。我公司自从改为水压加磷法生产后,至今没有发生人员被黄磷烧伤的事故。水压加磷法不仅切断了操作人员被磷烧伤的路径,而且因其进磷时压力平稳,操作方便简单,发生爆炸事故的概率也大大降低了。与水压加磷工艺配套上马的防爆系统泄爆空间充裕,应急吸收设备先进,防爆片的选材独创、可靠,该系统从投入运行至今,防爆片都没有爆破过。可以说,水压加磷与防爆系统的投入运行,为确保三氯化磷生产安全构筑了两道坚固的安全防线。
　　美国的安全管理专家海因里希认为:企业的安全管理中心就是防止人的不安全行为,消除机械的或物的不安全状态,中断事故连锁的进程而避免事故的发生。纵观我公司在三氯化磷安全管理方面所做的实践和探索,如果说以水压加磷法取代磷泵加磷法是在消除机械的不安全状态方面所作的努力,那么,防爆系统的投入应是在中断事故连锁进程方面所做的一项有益工作。
　　
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