甲基二氯化膦封闭厂房泄漏后处理措施研究

巩鑫贤

(中海油石化工程有限公司，山东 济南 250101)

甲基二氯化膦(CH3PCl2)化学性质极不稳定，剧毒，易燃易爆，遇水或湿空气剧烈反应生产HCl，有腐蚀性。采用封闭厂房设计能够降低工艺装置受环境条件的限制，又能避免危险介质的泄漏扩散等。但一套工艺装置内阀门、机泵、法兰等数量较多，长期运行物料难免发生泄漏，一旦泄漏会带来各种各样的安全隐患，所以封闭厂房设置通风设施是保证操作人员安全健康、装置安全运行的重要举措。同时，封闭厂房也考虑装置内有毒有害介质发生大规模泄漏时的事故通风措施问题，但事故通风产生的废气量大，速率快，其泄漏后的处理工艺是个难题。本文着重从降低通风量以及泄漏后的处理措施进行研究[1]。

1 降低通风量

甲基二氯化膦遇水、遇湿空气反应生成HCl，按照HG/T20698-2009《化工采暖通风与空气调节设计规范》第5.6.1条“可能突然大量放散有害气体或爆炸危险气体的生产房间应设计事故通风系统”，附录C中HCl的换气次数为5次/h，按照现有的封闭厂房尺寸40 m(长)×50 m(宽)×20 m(高)，容积为40000 m3，事故通风风量为2.0×105m3/h。气量太大，废气处理措施投资大、能耗高且不合理。下面围绕如何降低通风量进行探讨。

1.1 优化设备布置，局部封闭

甲基二氯化膦泄漏后需用大量的水喷淋快速破坏，将生成的盐酸及时通过地沟排走。为降低通风量且减少水喷淋时盐酸对设备和管线的腐蚀，将含有甲基二氯化膦的设备集中布置，以便减小泄漏时事故影响的范围。

优化布置后，含甲基二氯化膦设备集中在3个区域，每一个区域采用卷帘门局部封闭且设置事故喷淋系统、隔堤和通风管[2]。卷帘门正常为敞开状态，泄漏时放下卷帘门进行局部封闭，然后喷淋、通风。通风量按照3个区域中的最大事故泄漏量进行工艺设计。核算如表1所示。

表1 卷帘门封闭区域泄漏量核算

经计算，最大泄漏区域C区核算成HCl的泄漏量为958 kg，考虑到设备的不完全泄漏，故取泄漏系数0.6，故HCl泄漏量为575 kg，假设甲基二氯化膦0.5 h泄漏并与水反应完毕，其HCl的泄漏速率为1150 kg/h，风机抽出的气体中考虑30%的惰性组分，抽气量约1095 m3/h。与原来通风方案相比较，其通风量下降了99.45%。

1.2 优化设备、管道结构

装置内含甲基二氯化膦最大的缓冲罐采用双防罐(内层碳钢衬镍基合金，外层碳钢，夹层充氮气)，避免罐体泄漏，并设置液位监控，确保不发生泄漏。设备和管道采用焊接形式，焊缝100%探伤检测，减少泄漏，降低通风量。

2 事故喷淋后处理措施

2.1 废气处理

废气处理工艺流程简图如图1所示。

图1 废气处理工艺流程简图

每一个封闭区域设置有毒气体报警仪(监控HCl)，有2个同时报警时，由控制室中的操作人员确认后开启一键处理的联锁按钮(每个卷帘门封闭区域设置独立的联锁系统)，触发后动作如下：

a)开启事故处理系统的碱液循环泵；

b)关闭独立事故区域内的卷帘门；

c)开启独立事故区域内的水喷淋系统；

d)开启独立事故区域内排风管线上的开关阀、事故风机；

e)喷淋、通风一段时间，当厂房内HCl报警仪不再报警并确认安全后方可关闭风机和排放管线上的开关阀，停碱液循环泵，测量碱液pH值；

f)处理完毕，查找泄漏源，尽快维修处理[3]。

2.2 废液处理

封闭区域内喷淋后的含酸废水通过地漏进入地下的废水收集池。为防止发生泄漏时事故喷淋系统没有及时开启，造成泄漏出的甲基二氯化膦着火通过地漏进入管网，引燃塑料材质的地漏管道，装置中的3个独立区域均设置300 mm高的小围堰，围堰内设置2个地漏，其中一个地漏顶部与楼面平齐(正常关闭，用于事故时围堰内排净)，另一个地漏高出楼面50 mm(用于排放事故喷淋水)。

3 设备选型

风机抽取的废气进入吸收塔，吸收塔开车前注入10 m3浓度20wt%碱液，循环喷淋吸收HCl，塔底设置循环喷淋泵以及冷却器，及时将吸收热移走。喷淋水量按照20 m3/h，总气量为1095 m3/h，吸收后塔顶废气中不含有HCl，能够达标排放。

采用ASPEN PLUS对吸收过程模拟如图2所示。

图2 ASPEN PLUS流程模拟废气吸收

3.1 碱液循环冷却器选型

采用ASPEN EDR计算碱液循环冷却器，选型如表2所示。

表2 碱液循环冷却器选型

3.2 废气吸收塔选型

表3 废气吸收塔选型

采用ASPEN对废气吸收塔计算，选型如表3所示。

4 结论

通过优化设备布置、优化设备结构、设置卷帘门等措施大大降低了事故通风的通风量，事故通风量由20000 m3/h下降到1095 m3/h，降低了99.45%。分别研究了事故泄漏喷淋后废气和废水的处理措施，废水处理充分考虑了甲基二氯化膦泄漏后是否与喷淋水充分反应的问题，废气处理研究了一套工艺处理装置，有效解决了封闭厂房有毒有害物质泄放及处理的问题。同时，对废气处理装置的设备进行了选型计算。为其他类似封闭厂房的设计提供借鉴意义。