2010年典型案例分析輔導：壹起除霧器爆炸引發氯氣泄漏的事故
2005年10月8日4時30分左右，某氯堿外資企業電解工段氯幹燥系統的除霧器突然發生爆炸，雖然系統安全聯鎖裝置自行啟動，但仍發生管道內殘余氯氣瞬間泄漏事故，並以霧狀向大氣擴散。政府領導及相關部門及時趕到現場進行科學應急處置，筆者經歷了此次處置過程，並會同該企業對事故原因進行了調查分析。
壹、事故經過
10月8日4時左右，該企業中控室的監測系統發現，電解工段的電解槽電壓波動出現異常並報警，領班立即去現場處置，發現鹽水進料不正常，就按常規敲打進料管，但仍未出料，隨後回到中控室，發現電壓值已上升到極限，當即停車準備用氮氣置換，就在這時發生爆炸，電解氯幹燥系統的氯氣冷卻器與除霧器之間的連接管及除霧器本體外襯塑料玻璃鋼被炸壞，因系統安全聯鎖裝置自行啟動，系統內氯氣由風機緊急抽走並在中和塔內中和，但仍發生管道內殘余氯氣瞬間泄漏而向外擴散事故。
接到報警後，公安、消防、安監、環保及處置專家立即趕赴現場，實施交通管制，建立警戒區域，消防車布陣，應急小分隊進入現場排險；在氯氣瞬間泄漏10min內，企業緊急疏散所有在廠員工，1名員工因行動遲緩而導致出現中毒癥狀；同時下風口800m的村民被驚醒，也迅速有序地緊急疏散；當時風向偏北風、且風向飄忽不定，故管道氯氣瞬間泄漏擴散時，毒氣主要在事故現場徘徊。約5時50分，先在廠外周邊、後在廠內進行檢測，空氣中氯氣濃度達7mg/m3，截止6時50分，氯氣濃度低於1mg/m3，事故得到了控制。
二、工藝流程中存在爆炸因素的技術分析
爆炸事故發生在電解工段氯氣除霧器，首先對前段工序至氯氣除霧器之間的工藝流程進行分析：鹽水凈化後（含有氮化合物的危害），經過電解（產生初始氯氣和氫氣，但會生成三氯化氮爆炸物及氫和氯的混合爆炸氣體），進入氯氣洗滌冷卻器（濕氯氣冷卻、並除夾帶KCl），最後進入氯氣除霧器（除去夾帶水滴和雜質，無靜電消除裝置），針對工藝流程中的爆炸危害因素，分析了引發事故的2種可能性。
1．排除氯氣中三氯化氮超高引起爆炸的可能性
（1）三氯化氮產生的條件和分解機理
當鹽水中氨-氮含量超過4ppm時，在電解的條件下會產生三氯化氮。三氯化氮經氯氣洗滌塔被酸性水洗滌後，會分解；三氯化氮在50℃時就可分解，在85℃時電解槽中的三氯化氮會大量分解。
（2）三氯化氮的爆炸性
當氯氣中三氯化氮含量較高時，沒有分解的三氯化氮會在管道及設備中累積，有外加能量就極易爆炸。
（3）經檢測，不具備三氯化氮超高的條件
由於該企業鹽水凈化技術先進，經質監部門定期檢測，其鹽水中的氨-氮含量僅為0．15~0．45ppm，低於氨-氮含量4ppm的標準，不具備產生三氯化氮超高的條件。
2．具有氫氣與氯氣混合達到極限而引起爆炸的可能性
（1）氫氣與氯氣混合的爆炸性
氫氣是易燃易爆氣體，爆炸極限（v/v）：4．0%~74．2%；氯氣是助燃氣體；氫氣與氯氣混合會形成爆炸性混合氣體，含氫量達到3．5%~97%極，有外加能量就極易爆炸；氫氣在管道內流速過快會產生靜電，無防靜電措施會引發爆炸。
（2）氯氣和氫氣的產生
電解槽是由陽極和陰極組成，陽、陰極之間被離子膜隔開；在陽極加鹽水溶液供料而產生氯氣，濕氯氣經氯氣洗滌冷卻器進入氯氣除霧器；在陰極加氫氧化鉀供料而產生氫氣，濕氫氣經氫氣冷卻器進入氫氣除霧器（有防靜電措施）。
（3）離子膜穿孔而形成氫、氯混合爆炸性氣體
如果陽、陰極缺溶液，會引起離子膜穿孔而形成氫、氯混合氣體。筆者發現中控室數據顯示電解B槽離子膜電壓升高，電解B槽2#電壓超過3．28V，正常3．12V，波動幅度高達0．16V；發現電解B槽2#、3#陽極鹽水供料不暢，有管道接口堵塞現象；發現電解B槽2#、3#墊片底部漏水，有離子膜損壞穿孔的現象。經分解電解槽裝置，確認了電解B槽2#、3#離子膜底部穿孔及2#、3#管道堵塞。
三、事故主要原因分析
通過上述技術分析，確認離子膜穿孔，使得氫氣與氯氣混合達到爆炸極限，導致氯氣除霧器爆炸，是引發管道殘余氯氣外泄事故的根源，但事故發生具有綜合原因。
1．離子膜穿孔
電解槽電壓波動超壓報警的處置規定不合理，先期敲打進水管而延誤時間，不能有效地避免離子膜幹燥而穿孔。在中控室離子膜電壓初期報警時，操作工沒有立即停車，而按操作程序處理電解B槽2#、3#陽極鹽水進口不暢，在無效果時才采取停車措施，但已形成約30min缺鹽水的狀況，導致離子膜幹燥縮裂穿孔，陰極氫氣從膜孔中進入陽極氯氣系統，使氫氣和氯氣混合達到爆炸極限。
2．鹽水管道接口堵塞
鹽水內部雜物進入電解槽的巡查制度不完善，沒有定期檢查，往往在發現陽極鹽水供料不暢的情況下，才有行動；電解槽缺溶液沒有采取應急措施避免離子膜幹燥。
3．爆炸點發生在氯氣除霧器的原因
（1）工藝路線的變化
電解槽產生的氫氣和氯氣，經管道分別由各自的洗滌冷卻器進入各自的除霧器，但易燃易爆的氫氣進入了助燃的氯氣管道，逃避了工藝防範措施。
（2）氯氣除霧器缺防靜電措施
因氫氣在管道內流速過快會產生靜電，無防靜電措施會引發爆炸，故氫氣除霧器有防靜電措施；各自的洗滌冷卻器，有水淋防靜電的效果；因氯氣是助燃氣體，故氯氣除霧器沒有防靜電措施；因氫氣進入氯氣管道形成爆炸性混合氣體，在靜電作用下引發了氯氣除霧器爆炸。
（3）氯氣除霧器有缺陷
原用的氯氣除霧器設計壓力為44．15kPa，封底結構為球形；而被炸的氯氣除霧器設計壓力為29．43kPa，封底結構為平底，壓力承受度沒有封底為球形結構的高。
（4）企業應急預案存在問題
該外資企業雖制訂應急預案，也進行必要的演練，但事故發生後，仍發生員工中毒事故。
由於廠區布局和演練均按東南風向實施，但本次事故發生時風向為偏北風，員工不應朝下風向的南大門撤離，必須就近往上風口的北大門撤離；因倉庫位於東南風向，存在難以取得個人防護器材的問題；事故發生時，沒有落實向下風口企業及時通報的措施。
四、事故教訓及防範措施
1．調整電壓波動超壓報警值。當電壓波動超過0．15V時，就立即采取停車措施，有效避免離子膜幹燥而穿孔。
2．加大鹽水流量的巡查力度，強化鹽水過濾器的定期清洗。由鹽水供料不暢的事後處理，改為事先每小時人工檢查並記錄；每6個月打開鹽水過濾器檢查並清洗，防止雜物通過鹽水過濾器進入電解槽。
3．監控氨-氮和液氯中三氯化氮的含量。每半年對鹽水中的氨-氮含量及液氯中三氯化氮檢測壹次。
4．更換氯氣除霧器。使用封底為球形結構的氯氣除霧器，增大承壓能力；以防萬壹進入氫、氯混合氣體，增加防靜電措施。
5．開展“以人為本，四個強化”的全民安全教育。即強化法制意識、落實安全責任，強化宣傳教育、提高安全素質，強化現場管理、規範安全行為，強化安全投入、保障人的生命安全。
6．完善氯氣泄漏事故應急機制。加強企業事故應急的多層次綜合演練；建立與周邊企業的應急聯防聯動機制。