离子膜电解槽着火原因及预防措施.pdf

12电解】Chlor-Alkali Industry2023年8 月Aug.,2023Vol.59,No.8第8 期第5 9 卷碱业氯离子膜电解槽着火原因及预防措施夏海明*（湖北兴瑞硅材料有限公司，湖北宜昌4430 0 0）【关键词离子膜电解槽；着火；原因分析；预防措施【摘要】介绍一起离子膜电解槽着火事故。分析事故原因是：CPVC管道和橡胶垫片腐蚀脱落，堵塞单元槽管口，盐水不能进人阳极室，离子膜变干被直流电击穿，泄漏的氢气被点燃。提出相应的预防措施：将CPVC管道更换为玻璃钢衬聚四氟乙烯管道，垫片全部采用聚四氟乙烯垫片或者聚四氟乙烯包裹橡胶；对离子膜电解槽电压联锁保护系统进行升级改造；提高岗位操作人员应对离子膜电解槽着火事故应急处置能力。中图分类号 TQ114.262文献标志码 B文章编号 10 0 8-133X(202308-0012-02Causes of an ignition accident in ion-exchange membraneelectrolyzers and preventive measuresXIA Haiming(Hubei Xingrui Silicon Materials Co.,Ltd.,Yichang 443000,China)Key words:ion-exchange membrane electrolyzer;ignition;cause analysis;preventive measureAbstract:A fire accident in an ion exchange membrane electrolysis cell was introduced.The cause ofthe accident was found out as follows:corrosion and detachment of the CPVC pipeline and rubber gasket,leading to the blockage of the element inlet;saline water could not enter the anode chamber,followed byanhydration and direct current breakdown of the ion membrane;hydrogen gas leaked and ignited.Corresponding preventive measures were proposed:replace the CPVC pipeline with fiberglass linedpolytetrafluoroethylene pipeline,with polytetrafluoroethylene gaskets or polytetrafluoroethylene wrappedrubber gaskets;u p g r a d e a n d t r a n s f o r m t h e v o l t a g e i n t e r l o c k i n g p r o t e c t i o n s y s t e m o f i o n-e x c h a n g emembrane electrolysis cells;i mp r o v e j o b o p e r a t o r s e me r g e n c y r e s p o n s e a b i l i t y t o d e a l w i t h f i r eaccidents in ion-exchange membrane electrolyzers.国内氯碱企业离子膜电解槽时有发生着火事故，轻则造成电解槽损坏停产数小时，重则造成人员伤亡。针对某氯碱企业发生的一起离子膜电解槽着火事故,进行了分析原因,提出了一系列的事故预防措施，为其他氯碱企业提供参考，旨在提高整个氯碱行业预防此类事故的能力，促进氯碱行业安全高质量发展。1春着火事故经过某车间电解工段当班班长巡检至电解厂房一楼，听到间隔3s的2 声异响，随后发现从电解厂房二楼穿过楼板的管道孔洞处有液体滴漏至一楼地面，同时氯碱中控室在对讲机中通知现场班长5 回路电流异*【作者简介】夏海明（19 8 5 一），男，注册安全工程师，化工工程师，二级建造师，现任湖北兴瑞硅材料有限公司氯碱分厂主任工程师，从事离子膜电解装置的项目建设和生产技术管理工作14年，有着丰富的生产实践经验，已获得工作发明专利数项并发表论文数篇。收稿日期 2 0 2 2-12-0 713编辑：蔡春艳夏海明：离子膜电解槽着火原因及预防措施第8 期S电解！S电解常波动，班长带领班员立即上电解厂房二楼，发现5#回路10 电解顶部着火，立即汇报至上级领导，并安排班员使用干粉灭火器灭火，火势逐渐变大；现场人员将5 回路电解槽两端充氮阀门打开，确认阴极侧为正压后使用急停按钮对5 回路紧急停车，将5 回路电解槽的气相、液相切换至废氯、废氢，阳极、阴极进液阀关闭，在封槽充氮情况下火势逐渐变小，电解槽起火部位熄灭，随后对电解槽进行停车工艺操作。2着火事故原因分析该车间电解盐水系统长时间连续运行，电解槽盐水系统使用的CPVC管道和橡胶垫片，在约9 0 高温（离子膜电解槽的反应温度）和游离氯条件下腐蚀老化脱落，脱落和剥离的杂质随盐水流至阳极进料分歧管口（分歧管内径6 mm），将5 回路10 电解槽6 4单元槽分歧管口堵塞，盐水不能进人6 4单元槽阳极室，导致阳极室内电压及电解温度快速上升，单元槽内压力上涨，电解槽垫片挤压变形发生泄漏，槽内液位下降后上部离子膜变干被直流电击穿。6 4单元槽离子膜被击穿后，电解槽阴阳电极接触后发生放电产生火花，很快泄漏出的氢气被点燃，造成离子膜电解槽着火燃烧。5回路10 号电解槽6 4单元槽分歧管口堵塞时，刚好DCS操作员断开该回路槽电压联锁开关对槽电压联锁值进行修正（完成该操作需1min），导致该时段槽电压保护系统没有联锁保护，槽电压异常时，该回路槽电压异常停整流装置的联锁保护未投用，未在第一时间停电解槽的直流电，致使6 4单元槽离子膜被直流电击穿，造成电解槽氢气泄漏起火燃烧。3着火事故预防措施对离子膜电解槽周边的管道和垫片进行更换。对必须采用的非金属管道由CPVC更换为玻璃钢衬四氟管道，垫片由低钙镁橡胶更换为聚四氟乙烯垫片或者聚四氟乙烯包裹橡胶的垫片，减少和避免CPVC管道和橡胶材质的垫片脱落、剥离的下来的杂质堵塞进料软管。利用每年的停车大修机会，对进料盐水、碱液管道和过滤网以及出电解槽管道进行清洗。同时须清理二次精盐水罐和阳极液循环槽对离子膜电解槽电压联锁保护系统进行升级改造，增加离子膜槽电压强制联锁保护。该联锁任何时间都闭合状态，且该联锁无法人为解开。这样DCS人员在微调槽电压准确保护值（准确保护值需根据电流密度计算出)时，电解槽还有一道槽电压保护联锁始终存在，杜绝槽电压异常高时不联锁停电解直流电的情况发生。利用每次开停车机会，通过试验槽电压联锁的方法，检验槽电压联锁的可靠性。提高解开槽电压联锁的审批权限，必须由公司及分厂主要领导批准后，才能进行短时间解开联锁，微调槽电压准确保护值的操作，并且该操作必须在5 8 s内完成，并立即闭合槽电压联锁。提高岗位操作人员应对离子膜电解槽着火事故应急处置能力。针对处置离子膜电解槽着火时，原电解二楼配备的干粉灭火器对抑制火势蔓延作用不大的问题，增加配备二氧化碳灭火小推车和吹氮气软管，可有效控制和扑灭火灾。定期开展针对性的应急演练，确保岗位人员能处置离子膜电解槽着火事故，防止事故扩大，将事故控制在初期阶段。离子膜电解槽增加气动阀，实现离子膜电解槽的全自动的远程操作。原离子膜电解槽切气相、液相和各个回路充氮气保护都需要现场操作人员在电解二楼操作完成。若离子膜电解槽出现泄漏，现场存在氢气燃烧爆炸、氯气中毒、烫伤、触电等危害，人员进入现场进行必要的手动操作时，风险较大。增加气动阀后，实现离子膜电解槽的全自动化操作，能迅速、高效的进行远程操作，避免岗位操作人员进入电解二楼操作相关阀门,大幅度降低人员受伤害的概率。4结语电解工艺属于重点监管的危险工艺，电解槽的安全稳定运行是氯碱企业重点管控工作之一。电解槽着火问题经常困扰着氯碱企业。在当前安全、环保要求越来越高的态势下，需要增加必要的投人，对离子膜电解槽装置进行提档升级，提高电解槽的本质安全性，避免着火事故的发生，力争离子膜电解槽在其运行的各个维修周期内都能安全、稳定的运行，持续为氯碱企业创造经济效益。参考文献1赵绍益，张定明.离子膜电解槽打火、爆鸣、飞弧的处理及预防J.氯碱工业,2 0 0 4（8）：1-2.