氯化工艺安全控制设计指导方案.docx

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1、氯化工艺安全控制设计指导方案目录1概述11.1 氯化工艺11.2 氯化反应类型11.2.1 取代氯化反应11.2.2 加成氯化反应21.2.3 氧氯化反应21.2.4 其他氯化反应21.3 氯化工艺关键设备和重点监控单元31.3.1 氯化工艺的关键设备31.3.2 氯化工艺的重点监控单元31.4 氯化工艺涉及的主要危险介质31.4.1 氯化原料31.4.2 产品和中间产品41.4.3 其他41.5 XX省主要氯化工艺产品目录42危险性分析62.1 固有危险性62.1.1 火灾危险性62.1.2 爆炸危险性62.1.3 中毒危险性62.2.1 反应过程的危险性72.2.2 原料储存过程的危险性7

2、2.2.3 反应安全风险评估82.2.4 危险和可操作性分析83重点监控的工艺参数和控制要求93.1 温度93.2 压力93.3 液位（或重量）103.4 反应投料速度与物料配比103.5 反应釜搅拌103.6 冷媒113.7 其他114推荐的安全控制方案124.1 各工艺参数的控制方式124.2 工艺系统控制方式124.2.1 基本监控要求124.2.2 基本控制要求124.3 根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施144.4 仪表系统选用原则144.4.1 基本过程控制系统（BPCS）选用原则154.4.2 安全仪表系统选用原则154.4.3 气体检测报警系统（GDS）选用原则164

3、.5 其他安全设施165.2 确定改造范围175.3 仪表设备选型185.4 提交方案185.5 与建设方技术交底，提交改造图纸，签署设计变更186典型工艺安全控制系统改造设计方案196.1 工艺简述196.2 装置氯化工艺危险性分析196.2.1 固有危险性196.2.2 工艺过程的危险性196.3 装置氯化工艺控制方案综述207氯化工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图227.1 XX省主要氯化工艺产品目录（附表1）227.2 氯化工艺重点监控参数的控制方式（附表2）227.3 企业需提交的设计资料清单（附表3）227.4 某企业氯化工艺控制、报警、联锁一览表（附表4）227.5 某企业氯

4、化工艺管道与仪表流程图（附图1）22附表1XX省主要氯化工艺产品目录23附表2氯化工艺重点监控参数的控制方式24附表3企业需提交的设计资料清单29附表4某企业氯化工艺控制、报警、联锁一览表30附图1工艺管道与仪表流程图321概述1.1 氯化工艺氯化是化合物的分子中引入氯原子的反应，包含氯化反应的工艺过程为氯化工艺。如甲醇氯化制甲烷氯化物、乙酸氯化制氯乙酸、乙烯氯化制氯乙烯、黄磷氯化制三氯化磷、次氯酸、次氯酸钠或N-氯代丁二酰亚胺与胺反应制备N-氯化物、氯化亚飒作为氯化剂制备氯化物等。1.2 氯化反应类型氯化反应主要包括取代氯化、加成氯化、氧氯化和其他氯化反应四种类型。1.2.1 取代氯化反应取

5、代氯化反应是指氯原子取代脂肪烽、芳香烧苯环或醇酸等上的氢原子的反应。如氯取代烷烽的氢原子制备氯代烷燃，氯取代苯的氢原子生产六氯化苯，氯取代蔡的氢原子生产多氯化蔡，甲醇与氯反应生产氯甲烷，乙醇和氯反应生产氯乙烷（氯乙醛类），乙酸与氯反应生产氯乙酸，氯取代甲苯的氢原子生产苇基氯等。如甲醇与氯化氢反应生产一氯甲烷的反应方程式为：CH3OH+HC1CH3C1+H2O如一氯甲烷与氯气反应生产二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的反应方程式为：CH3CRCl2CH2C12HC1CH3C1+2C12CHCh+2HClCH3C1+3C12CC14+3HC1如乙酸与氯反应生产氯乙酸的反应方程式为:C12+CH3COOH

6、C1CH2COOH+HC11.2.2 加成氯化反应加成氯化反应是指氯加成到脂肪煌和芳香煌的不饱和双、三键上的反应。如乙烯与氯加成氯化生产1,2-二氯乙烷；乙快与氯加成氯化生产1,2.二氯乙烯；乙烘和氯化氢加成生产氯乙烯等。如乙焕和氯化氢加成生产氯乙烯得化学反应方程式为：C2H2+HClC2H3Cl1.2.3 氧氯化反应氧氯化反应是介于取代氯化和加成氯化之间的一种氯化方法。对烷烽和芳香烧（包括侧链上的氢）而言，发生的主要是取代氯化，对烯崎则主要发生氯化加成生产二氯代烷烧。如乙烯氧氯化生产二氯乙烷、丙烯氧氯化生产1,2.二氯丙烷、甲烷氧氯化生产甲烷氯化物、丙烷氧氯化生产丙烷氯化物等。如乙烯氧氯化生

7、成二氯乙烷的反应方程式为：1 CUCl2C2H4+O2+2HC1C2H4CI2（EDO+H2O124其他氯化反应还有一部分氯化反应工艺不同于以上三种形式，如硫与氯反应制备一氯化硫，五氯化睇的制备，四氯化钛的制备，黄磷与氯气反应制备三氯化磷、五氯化磷，次氯酸、次氯酸钠或N-氯代丁二酰亚胺与胺反应制备N-氯化物，氯化亚飒作为氯化剂制备氯化物等。如黄磷与氯气生成三氯化磷的反应方程式为：1.3 氯化工艺关键设备和重点监控单元1.3.1 氯化工艺的关键设备氯化工艺的关键设备是氯化反应釜（器）及氯化剂的储存设备。氯化反应釜（器）的型式跟反应类型有关，常用的液相氯化一般采用鼓泡式间歇氯化，氯化反应主要在氯化

8、反应釜内进行，如氯化聚乙烯、三氯化磷的生产。对于气固相催化氯化，则一般采用固定床或流化床反应器,如乙烯氧化氯化为二氯乙烷。对于气相均相氯化，例如丙烯高温氯化，一般采用的是喷嘴式反应器。氯化剂储存设备一般为压力储罐，如液氯储罐、氯气缓冲罐和液氯气瓶等。1.3.2 氯化工艺的重点监控单元氯化工艺的重点监控单元为氯化反应单元和氯化剂储存（或制备）单元，氯化反应单元重点监控氯化反应釜（器）的温度、压力、液位及氯化剂流量、搅拌器电流（或转速）、尾气成分，以及冷却系统中冷却介质的温度、压力、流量等。氯化剂储存（或制备）单元重点监控液相氯化剂储罐的温度、压力、液位及气相氯化剂储罐的压力等；采用液氯气瓶的，则

9、应监控气瓶重量。对于以液氯为氯化剂的氯化反应，还应监控液氯气化器及氯气缓冲罐中三氯化氮的含量、液氯气化器中热水温度、流量等。1.4 氯化工艺涉及的主要危险介质氯化原料氯化剂氯化工艺涉及到的氯化剂主要有氯、氯化氢、浓盐酸、氯化亚碉、三氯化磷和五氯化磷等。氯本身是剧毒化学品，同时又是助燃和遇湿腐蚀性物品；氯化氢气体具有强刺激性和遇湿强腐蚀性；三氯化磷既是氯化产品或中间产品，同时又是一种氯化剂，本身也是危险化学品。1.4.1.2其他原料氯化工艺涉及到的其他被氟化的原料，如甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、乙烯、乙块、乙酸、苯、甲苯、蔡、甲醇、乙酸等，大多为易燃易爆物品。有的还具有腐蚀性、毒性，如乙酸。有的本身

10、具有爆炸性，如蔡，遇明火、高热易燃，燃烧时放出有毒的刺激性烟雾，其与强氧化剂如铭酸酎、氯酸盐和高镒酸钾等接触，能发生强烈反应，引起燃烧或爆炸，其粉体与空气可形成爆炸性混合物，当达到一定浓度时，遇火星会发生爆炸。1.4.2 产品和中间产品氯化产品主要有氯代烷烧、六氯化苯、多氯化蔡、氯乙酸、革基氯、氯乙烯、一氯化硫、四氯化钛、三氯化磷、五氯化磷等，大多有腐蚀性或毒性，遇高热易分解出腐蚀性气体，苯类氯化产品多为有毒物质。1.4.3 其他氯化工艺常用的催化剂大多为重金属盐类，在制造和使用过程中如使用不当，易造成重金属中毒，同时废弃的催化剂如处理不当，易造成环境污染。如氯甲烷生产使用氯化锌水溶液作为催化

11、剂；氯乙烯生产使用氯化汞作为催化剂；少数使用有机酸作为催化剂，如氯乙酸生产使用醋醉、乙酸、氯磺酸等作为催化剂。1.5XX省主要氯化工艺产品目录XX省主要的氯化工艺有氯取代烷烧的氢原子制备氯代烷烧、氯取代芳煌的氢原子制备氯代芳烧、氯气与烯煌或烘烧加成制备氯化燃等。XX省主要氯化工艺产品目录详见附表Io2危险性分析氯化反应是一个放热过程，尤其在较高温度下进行氯化，反应更为剧烈，速度快，放热量较大。所用的原料大多具有易燃易爆、毒性、腐蚀性,一旦泄漏危险性较大。生成的氯化氢气体遇水后腐蚀性强。氯化反应尾气可能形成爆炸性混合物等。2.1 固有危险性固有危险性是指氯化反应中的原料、产品、中间产品等本身具有

12、的危险有害特性。2.1.1 火灾危险性氯化反应涉及的原料、产品、中间产品等具有易燃性，如乙块、乙烯、丙烯等为甲类易燃易爆气体，甲醇、乙酸、苯类等为易燃液体，黄磷为甲类易燃固体，黄磷接触空气容易自燃等。常用氯化剂氯气为强氧化剂，具有助燃性。产品或中间产品氯甲烷为甲类易燃气体，氯乙烷、氯乙烯、二氯乙烷等为甲类易燃液体，氯乙酸、节基氯等可燃液体等。2.1.2 爆炸危险性氯化反应涉及的原料、产品、中间产品等具有燃爆性，如乙块、乙烯、丙烯等气体与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源或明火有爆炸危险。甲醇、乙酸、苯类、氯乙烷、氯乙烯、二氯乙烷等易燃液体的蒸汽，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源或明火有爆炸

13、危险。氯化氢遇水生成盐酸，与某些金属反应放出氢气，极易发生爆炸。液氯、乙快、乙烯、丙烯等为压力储存，易发生物理爆炸等。2.1.3 中毒危险性氯化反应涉及到的原料、产品、中间产品等部分具有毒性，氯气为剧毒物质，黄磷、氯乙烯为高毒物质，氯乙烯还是致癌物质。2.1.4 腐蚀及其他危险性氯化反应涉及到的氯气、氯化氢、三氯化磷等均为强腐蚀性物质，丙烯、液氯、液体氯乙烯等气化时能产生低温，接触皮肤能发生冻伤。四氯化钛生产过程中产生含粉尘的炉气会对人体呼吸系统产生危害。2.2 工艺过程的危险性氯化反应是一个放热过程，所用原料多为易燃易爆、有毒、强腐蚀物质，因此在氯化反应和原料的储存过程中存在诸多不安全因素。

14、2.2.1 反应过程的危险性氯化反应是一个放热过程，尤其在较高温度下进行氯化，反应更为剧烈。如果放出的热量不能及时移出，会造成反应温度的进一步升高，而氯化所用的原料多为有机易燃物和强氧化剂，如乙快、甲烷、乙烷、苯、酒精、甲苯、液氯等，高温下饱和蒸汽压非常高，容易造成泄漏，导致有毒物质扩散，并且高温工况下，如果物料泄漏还会造成着火或引起爆炸。控制原料的投料量和氯化剂的投料速度、正确计量各种原料的投料比及投料顺序、及时将反应热移出等，均有利于反应过程的平稳运行。2.2.2 原料储存过程的危险性氯化反应常用的氯化剂有液态或气态氯、气态氯化氢和各种浓度的盐酸、氯化亚飒、磷酸氯（三氯氧化磷）、三氯化磷（

15、用来制造有机酸的酰氯）、硫酰氯（二氯硫酰）、次氯酸酯等。常用来氯化的原料大多是有机易燃物，如乙焕、甲烷、乙烷、苯类等。以上物质大多具有毒性、强腐蚀性或易燃易爆性，有些需在一定压力下储存，如液态或气态氯、氯化氢气体、甲烷、乙烷、乙块等；有些物料容器需要特殊材质，如盐酸等；一旦泄漏或爆炸，将会造成重大安全和环境事故。2.2.3 反应安全风险评估按要求开展反应安全风险评估的企业，应按照精细化工反应安全风险评估导则（试行）进行反应安全风险评估，综合反应安全风险评估结果，考虑不同的工艺危险程度，建立相应的控制措施。2.2.4 危险和可操作性分析针对具体的氯化工艺及储存设施（含液氯气化设施及液氯气瓶），应在基础设计阶段开展危险和可操作性分析（HAZOP）,及预先危险分析（PHA）或事故树分析（ETA）等定性、定量风险评价方法，对整个工艺过程的危险性进行分析。3重点监控的工艺参数和控制要求3.1 温度包括反应釜（器）温度和原料储罐（含氯化剂缓冲罐）的温度。氯化反应是一个放