氯化工艺安全控制设计指导方案（试行）

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附件1.3

氯化工艺

安全控制设计指导方案（试行）

目录
概述.........................................................................................................................................1
1 氯化工艺..........................................................................................................................1
2 氯化反应类型..................................................................................................................1
2.1 取代氯化反应............................................................................................................1
2.2 加成氯化反应............................................................................................................2
2.3 氧氯化反应................................................................................................................2
2.4 其他氯化反应............................................................................................................2
3 氯化工艺关键设备和重点监控单元..............................................................................3
3.1 氯化工艺的关键设备................................................................................................3
3.2 氯化工艺的重点监控单元........................................................................................3
4 氯化工艺涉及的主要危险介质......................................................................................3
4.1氯化原料.....................................................................................................................3
4.2 产品和中间产品........................................................................................................4
4.3 其他............................................................................................................................4
5 山东省主要氯化工艺产品目录......................................................................................4
危险性分析.............................................................................................................................6
1 固有危险性......................................................................................................................6
1.1 火灾危险性................................................................................................................6
1.2 爆炸危险性................................................................................................................6
1.3 中毒危险性................................................................................................................6
1.4 腐蚀及其他危险性....................................................................................................7
2 工艺过程的危险性..........................................................................................................7
2.1 反应过程的危险性....................................................................................................7
2.2 原料储存过程的危险性............................................................................................7

2.3 反应安全风险评估....................................................................................................8
2.4 危险和可操作性分析................................................................................................8
重点监控的工艺参数和控制要求.........................................................................................9
1 温度..................................................................................................................................9
2 压力..................................................................................................................................9
3 液位（或重量）............................................................................................................10
4 反应投料速度与物料配比............................................................................................10
5 反应釜搅拌....................................................................................................................10
6 冷媒................................................................................................................................11
7 其他................................................................................................................................11
推荐的安全控制方案...........................................................................................................12
1 各工艺参数的控制方式................................................................................................12
2 工艺系统控制方式........................................................................................................12
2.1 基本监控要求..........................................................................................................12
2.2 基本控制要求..........................................................................................................12
3 根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施................................................14
4 仪表系统选用原则........................................................................................................14
4.1 基本过程控制系统（BPCS）选用原则................................................................15
4.2 安全仪表系统选用原则..........................................................................................15
4.3 气体检测报警系统（GDS）选用原则..................................................................16
5 其他安全设施................................................................................................................16
通用设计要求.......................................................................................................................17
1 收集产品工艺资料........................................................................................................17
2 确定改造范围................................................................................................................17
3 仪表设备选型................................................................................................................18
4 提交方案........................................................................................................................18
II

5.5 与建设方技术交底，提交改造图纸，签署设计变更................................................18
6 典型工艺安全控制系统改造设计方案...............................................................................19
6.1 工艺简述........................................................................................................................19
6.2 装置氯化工艺危险性分析............................................................................................19
6.2.1 固有危险性..............................................................................................................19
6.2.2 工艺过程的危险性..................................................................................................19
6.3 装置氯化工艺控制方案综述........................................................................................20
7 氯化工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图...........................................................22
7.1 山东省主要氯化工艺产品目录（附表1）..................................................................22
7.2 氯化工艺重点监控参数的控制方式（附表2）..........................................................22
7.3 企业需提交的设计资料清单（附表3）......................................................................22
7.4 某企业氯化工艺控制、报警、联锁一览表（附表4）..............................................22
7.5 某企业氯化工艺管道与仪表流程图（附图1）..........................................................22
附表1  山东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..........................................................................................32
III

1 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、氯化亚砜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

取代氯化反应是指氯原子取代脂肪烃、芳香烃苯环或醇醚等上的氢原子

的反应。如氯取代烷烃的氢原子制备氯代烷烃，氯取代苯的氢原子生产六氯

化苯，氯取代萘的氢原子生产多氯化萘，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

氢原子生产苄基氯等。

如甲醇与氯化氢反应生产一氯甲烷的反应方程式为：

CH3OH+HCl

→

CH3Cl+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：

CH3Cl+Cl2

→

CH2Cl2+HCl

CH3Cl+2Cl2

→

CHCl3+2HCl

CH3Cl+3Cl2

→

CCl4+3HCl

如乙酸与氯反应生产氯乙酸的反应方程式为：

Cl2+CH3COOH

→

ClCH2COOH+HCl

1.2.2 加成氯化反应

加成氯化反应是指氯加成到脂肪烃和芳香烃的不饱和双、三键上的反应

如乙烯与氯加成氯化生产1，2-二氯乙烷；乙炔与氯加成氯化生产1，2-二氯

乙烯；乙炔和氯化氢加成生产氯乙烯等。

如乙炔和氯化氢加成生产氯乙烯得化学反应方程式为：

C2H2+HCl

HgCl2

→

C2H3Cl

1.2.3 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。对烷烃和

芳香烃（包括侧链上的氢）而言，发生的主要是取代氯化，对烯烃则主要发

生氯化加成生产二氯代烷烃。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。

如乙烯氧氯化生成二氯乙烷的反应方程式为：

C2H4+

2O2

+2HCl

CuCl2

→

C2H4Cl2(EDC)+H2O

1.2.4 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，五氯化锑的制备，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，

氯化亚砜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：

2P + 3Cl2

→

2 PCl3

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

1.4.1氯化原料

1.4.1.1氯化剂

氯化工艺涉及到的氯化剂主要有氯、氯化氢、浓盐酸、氯化亚砜、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氯化的原料，如甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、乙

烯、乙炔、乙酸、苯、甲苯、萘、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。有的本身具有爆炸性，如萘，遇明火、高

热易燃，燃烧时放出有毒的刺激性烟雾，其与强氧化剂如铬酸酐、氯酸盐和

高锰酸钾等接触，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烃、六氯化苯、多氯化萘、氯乙酸、苄基氯、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酐、乙酸、氯

磺酸等作为催化剂。

1.5 山东省主要氯化工艺产品目录

山东省主要的氯化工艺有氯取代烷烃的氢原子制备氯代烷烃、氯取代芳

烃的氢原子制备氯代芳烃、氯气与烯烃或炔烃加成制备氯化烃等。

山东省主要氯化工艺产品目录详见附表1。

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附件1.3氯化工艺安全控制设计指导方案（试行）目录1概述.........................................................................................................................................11.1氯化工艺..........................................................................................................................11.2氯...

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