三氯氢硅生产企业消防安全现状分析及对策教育教学论文.doc

三氯氢硅生产企业消防安全现状分析及对策_教育教学论文 　　【摘要】以实际三氯氢硅生产企业消防安全现状为例，针对三氯氢硅生产过程存在的火灾危险性进行分析，并提出有效的安全防护等方面的有效措施　　【关键词】三氯氢硅；氯乙酸；离子膜烧碱；火灾危险性；消防安全　　　　三氯氢硅（SiHCl3），又名硅氯仿、硅仿、三氯硅烷主要用于有机硅烷和烷基、芳基以及有机官能团氯硅烷的合成，是有机硅烷偶联剂中最基本的单体，也是生产半导体硅、单晶硅的原料在太阳能电池、玻璃纤维、增强树脂、精密陶瓷纤维和光纤保护膜等方面扮演着重要角色本文以重庆三阳化工年产1.5万吨SiHCl3项目为例，针对SiHCl3生产过程存在的火灾危险性进行分析，并提出有效的安全防护等方面的有效措施　　一、三氯氢硅项目介绍及生产原理　　SiHCl3是采用硅粉与氯化氢气体在流化床反应器中生成，在生产中消耗大量的氯气和氢气，是氯碱企业的一种很好的平衡氯气提高经济效益的产品大多数SiHCl3生产企业均与量产氯气、氢气的化工项目整合，形成产业链以重庆三阳化工有限公司为例，其现有产能为3万吨/年离子膜烧碱、5000吨/年氯乙酸、1.5万吨/年SiHCl3。

3万吨/年离子膜烧碱项目年产出氯气约1.4万吨、氢气250吨，满足1.5万吨/年SiHCl3项目1万吨氯气、250吨氢气需求；0.4万吨氯气用于5000吨/年氯乙酸作为附加产能因此，分析SiHCl3项目必须了解SiHCl3产业链条内各工艺阶段的生产原理　　（一）离子膜烧碱项目生产原理　　离子膜烧碱是将盐水精制后，通过离子膜电解槽电解反应，将电能转换为化学能，将盐水电解，生成NaOH、Cl2、H2（图一）　　　　图一：离子膜电解槽电解反应基本原理示意图　　（二）三氯氢硅物化性质及生产原理　　SiHCl3在常温常压下为具有刺激性恶臭易流动易挥发的无色透明液体易挥发，易潮解，在空气中发生反应产生白烟，遇水分解，溶于苯、醚等有机溶剂属一级遇湿易燃物品，易燃易爆，遇水反应产生氯化氢气体；它与氧化剂发生强烈反应，遇明火、高热时发生燃烧或爆炸其物理特性如下：比重：1.35；相对气体密度：4.7；沸点：31.8℃；饱和蒸气压（14.5℃）53.33Kpa；闪点：－13.9℃（开杯）；自燃温度：175℃；爆炸下限：6.9％；爆炸上限：70％；溶解性：溶于苯、醚等有机溶剂；具有急性毒性在空气中极易燃烧，在-18℃以下也有着火的危险，遇明火则强烈燃烧，燃烧时发出红色火焰和白色烟，生成SiO2．HCl和Cl2。

　　SiHCl3是通过高纯氯化氢气体与冶金级单体硅(质量分数 98.0％～99.0％)在一定温度、压力条件下反应制备的反应方程式如下 ：　　Si 3HCL→SiHCL3 H2 ①　　Si 4HCL→SiCL4 2H2②　　Si 2HCL→SiH2CL2 ③　　①为主反应，反应②、③为副反应反应①在动力学上属于零级反应，热力学上属于放热反应，反应热为 141.8 kJ／mol硅粉与HCl反应过程中，硅粉中的少量杂质Ca、Fe、Al、Zn、Ti、P、B等主要生成CaCl2、FeCl3、AlCl3、ZnCl2、TiCl4、PCl3、BCl3化合物，这些物质大部分以固相在除尘时分离出去，仅少量随SiHCl3的混合气（液滴）进入冷凝器被溶解在料液中，这部分ppm级含量的杂质需通过精馏分离　　二、三氯氢硅生产的火灾危险性分析　　SiHCl3生产的原料都是不燃物质，但是其生产过程中的产物大都是易燃易爆物质，如氢气、SiHCl3、氯气等　　（一）电解食盐水的火灾危险性　　电解食盐水工艺段，涉及氯气、氢气、氢氧化钠、盐酸等危险有害介质氯气泄露会引起人员中毒、酸碱接触发生化学灼伤，为火灾扑救或抢险救援带来障碍；如氢气与氯气相混，达到爆炸极限范围，遇光也会发生爆炸。

电解时有强大的电流通过，如果电气的绝缘不良极易产生电火花，电解车间经常有氢气泄漏，遇到电火花或其它明火会发生燃烧或爆炸如2004年重庆天原化工厂“4.16”火灾，致9人死亡失踪案，就是典型的氯气泄露爆炸事故该起事故原因为氯冷凝器列管腐蚀穿孔，含氯化钙盐水泄露进入液氯系统，生成NCL3爆炸物，在达到爆炸浓度极限范围后，因启动事故氯处理装置振动引爆酿制火灾爆炸事故发生此类事故极难处置，一方面是因为国内对该类爆炸的机理和条件研究不成熟，另一方面是因为爆炸对生产装置区设备、管道的损坏易造成连环复杂事故产生，增加了事故处置的难度　　（二）三氯氢硅合成的火灾危险性　　SiHCl3的合成是在280℃～300℃的温度下进行的，已经超过了SiHCl3的自燃温度175℃，在合成过程中如果SiHCl3发生泄漏，或者空气进入反应器，极易引起燃烧、爆炸或中毒事故并且SiHCl3有毒、遇水燃烧，给火灾扑救带来一定的困难 　　（三）三氯氢硅贮罐和精馏生产工艺的火灾危险性　　SiHCl3的贮罐或者精馏生产工艺中管道、精馏塔如果发生泄漏，因SiHCl3对大部分金属的强腐蚀性，如果不及时堵漏，影响会不断扩大贮罐区、生产工艺区因为冷却用水的需要，经常有水存在，泄漏的SiHCl3遇水发生反应，产生有毒的HCl，向四周扩散，给火灾扑救或者抢险救援工作带来困难。

　　三、三氯氢硅生产企业消防安全现状及防火防爆对策　　（一）三氯氢硅生产企业消防安全现状　　由于国内有机硅工业的发展起步较晚，不具备大工业规模生产高纯SiHCl3的能力，只能以小规模生产且纯度只能满足中低端应用以重庆三阳化工年产1.5万吨SiHCl3项目为例，从国家规范层面看，按照《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）和《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—2008）要求，其厂房、装置均远远低于设置低倍数泡沫灭火系统的标准；从技术应用实际看，如强制设置低倍数泡沫灭火系统，无论是SiHCl3生产还是精馏，因工艺流程需要，罐体和管道均高低错落布置，低倍数泡沫灭火系统对装置区全面或大部分覆盖根本不可能实现；如仅仅对反应罐和精馏罐等重点部位进行覆盖，由于SiHCl3的强腐蚀性和易燃易爆特性，抢险人员在现有防护装备条件下无法靠近不能有效堵漏，同样不能消除灾害和控制蔓延同时，由于SiHCl3项目大部分生产区域均为开放式空间，没有形成封闭空间就无法适用干粉灭火系统、气体灭火系统因此，重庆三阳化工年产1.5万吨SiHCl3项目仅设置有火灾自动报警系统、干粉灭火器（MFZ/ABC8、MFZ/ABC4、MFZ/ABC）、二氯化碳灭火器（MT3）和二氧化碳灭火器（MTT24）。

一旦出现泄露或者火灾、爆炸事故，根本不能有效遏制　　（二）防火防爆对策　　由于存在上述消防技术应用困境，在SiHCl3生产的各个工序中，应特别注重灾害事故的预防为防止火灾、中毒，要严格执行各项消防安全制度，严格控制工艺指标，严格操作规程加强对设备管道的维护保养，严防跑、冒、滴、漏具体预防措施如下： 　　1.严格火源管理，防止跑、冒、滴、漏　　在生产中进行检修时使用的工具应该是不产生火花的工具，严禁用铁器敲打设备或管道，工作人员应穿棉制品工作服生产和贮罐区禁止明火，生产中动火要严格执行有关安全管理制度 生产过程中产生的大都是易燃易爆有毒物质，生产设备、工艺管道和贮罐如果发生泄漏极易酿成火灾、爆炸和中毒事故因此，日常工作中要做好安全检查，不留死角，设备要定期检修，发现问题及时采取补救措施，修复存在跑、冒、滴、漏的部位 　　2.配置应急工具和消防设施　　应该配备一定数量的防毒面具、自给式空气呼吸器、手套、堵漏工具应急队的人员要经常进行演练，熟练掌握各种情况下的堵漏方法和处置措施贮罐区常备干砂的量最好不少于一个贮罐的容积，厂内仓库存放一定的水泥作应急之用配备一定数量的手提式二氧化碳和干粉灭火器。

　　3.生产工艺中的防火防泄漏措施　　SiHCl3的合成、除尘和精馏工段HCl气体缓冲罐与合成炉之间应设止回阀，防止合成炉的SiHCl3回到缓冲罐应控制HCl气体的流量，控制合成炉内的温度对设备管道要经常进行维护保养，防止SiHCl3泄漏在生产中要保持整个系统的密闭，用99．99％的氮气进行保护　　SiHCl3的储存SiHCl3的沸点较低，需在低温下储存，SiHCl3的贮罐设置低温保护装置和降温措施由于SiHCl3有潜在的燃烧爆炸危险，所以它的贮罐应与生产装置要有一定的防火间距，并且要设防火堤，降温水的排放管道经过防火堤处要设闸阀贮罐应设静电接地装置和避雷装置贮罐内的气相要与氮气系统相连进行保护，贮罐的气相与外部连通的平衡管（放空管）应与尾气回收系统相连，不能直接排空，并应设止回阀和阻火器贮罐区应设一个备用罐，紧急情况下应将泄漏的贮罐内的物料转移至备用罐，防止大量泄漏　　参考文献：　　[1]来国桥.有机硅化学与工艺.化学工业出版社.2011　　[2]袁丽娟.三氯氢硅工艺概况及发展趋势.氯碱工业.2004（5）　　[3]张祖光.三氯氢硅生产及工艺.河北化工.2009（8）　　[4]朱晓红.三氯氢硅生产中主要潜在危险及防范措施.河南化工.2007（10） 。