CN103263844A

CN103263844A - 一种处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103263844A
Application number: CN2013101968674A
Authority: CN
Inventors: 张统; 王守中; 董春宏; 韩丽; 李志颖; 王剑峰
Original assignee: Zhengzhou University; Engineering Design and Research Institute of General Armament Department
Current assignee: Zhengzhou University; Engineering Design and Research Institute of General Armament Department
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2013-08-28

Abstract

本发明提供了一种处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂及其制备方法，碱性粉剂由捕消剂、防潮剂和添加剂3种组分按一定配比经特定方法制备得到。制备碱性粉剂的原料易得，制备方法简便、能耗低，制出的粉剂粒径为80目-150目，比表面大于50m²/g，松密度大于0.8g/cm³，粉剂不结块，符合标准AQ3015的相关要求。在密闭无风环境中，氯气吸收率3分钟不小于95％，10分钟不小于99％，喷洒后沉降性能良好，其2分钟沉降回收率不小于98％。

Description

一种处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及强腐蚀性危险化学品泄漏应急处置领域，具体涉及一种处置泄漏液氯与其气体的碱性粉剂及其制备方法。

背景技术

液氯是一种具有强氧化性和强腐蚀性的无机单质物质，常温下呈淡黄绿色，具有强烈挥发性，挥发出的气体有强烈刺激性气味，可损害全身器官和系统。氯气比空气重，在地面上可随风扩散，危及扩散范围内的动植物和其他物品，无风时会很长时间潜藏在低洼部位。液氯则是氯气加压后液化所得，储存压力较大，加之氯气的化学活泼性，所以氯气必须用特制的储气罐高密封装，但液氯在生产、储存和运输过程中的泄漏等事故仍常有发生，氯气泄漏事故具有突发性强、扩散迅速、危害范围广、伤害途径多。据不完全统计，自2001年以来，我国的氯气泄漏事故已造成数十人死亡，数百人中毒，二十万人紧急疏散，损失难以估量。

氯气对人的危害，当空气中含量达到3.5ppm时，人可感到臭味，达到15ppm时，对眼睛和呼吸道有刺激作用，并感到疼痛、咳嗽、窒息及胸部紧束感；50ppm时可引起严重损害，有胸痛、吐黏痰及咯血症状；100ppm时，瞬间可引起呼吸困难、脉搏减少，达到1000ppm时可导致人员立即死亡。第一次世界大战中，氯气曾首次被用作毒气而在战场上使用。

氯气是一种强氧化剂，在空气中虽不燃烧，但却能助燃，与易燃性气体或蒸汽如松节油、乙醚等反应剧烈，甚至发生爆炸。同时氯气又是一种酸性气体，对大部分金属和非金属都有较强的腐蚀作用，泄漏后如果得不到有效处置将产生极大的危害。

液氯或氯气泄漏的处置，则需从三个方面开展工作：一是切断泄漏源，二是疏散转移人群，三是处置泄漏。

对于切断氯气泄漏源，主要针对带压槽罐中还未漏出的部分，可熔塞处泄漏时，应用竹签、木塞进行堵漏处理；瓶阀泄漏时，拧紧六方螺帽；瓶体焊缝泄漏时，应用内衬橡胶垫片的铁箍箍紧；如遇漏气阀门无法修复，应将漏气钢瓶搬出气瓶间，利用附近的水池灌人石灰水，将泄漏钢瓶浸入石灰水中，利用氯气与碱的中和反应，中和释放出的氯气。

对于疏散人群，因氯气属重气，泄漏时会沿低地势下风向下行，因此疏散人群时需向上风向、高地势转移。

对于泄漏氯气的处置，现阶段有直接投加强碱、生石灰处理法和水稀释法两种方法，直接投加法对挥发氯气处理效率低，会造成空气污染；水稀释法因1立方的水只能吸收2立方的氯气，因此会造成污染转移和巨大的水资源浪费。

CN1066991A中公开了一种用溶液清除泄漏氯气的方法，具体为8％～12％的稀氨水、30％～45％的硫代硫酸钠溶液、20％～30％的碘化钾溶液和10％～30％的硫化铵溶液中的任一种即可，尽管方法简便快捷，但除稀氨水外成本普遍较高，而且会带来后续的健康与环境污染问题。CN101322904A公开了一种以有机还原剂为主的氯气泄漏液体洗消剂，该洗消剂对低浓度氯气泄漏的10分钟洗消效率达到70％以上，由于含盐量较高，因此采用细水雾喷洒时容易造成堵塞。

CN1070589A公开了一种高效氯气捕消剂的制备方法，即在20℃～80℃条件下将块状石灰溶于碱性溶液中，并加入一定量的防潮剂、有机溶剂、表面活性剂和分散剂，经过搅拌、浓缩、干燥、筛分而成，该方法得到的粉剂比表面较小，实验捕消率只有84.3％，而且能耗较高。CN100482321C公开了一种氯气捕消剂，即以氢氧化钙为主，同时辅以表面活性剂、覆膜干燥剂和稀释剂、硅酸钠，这种捕消剂由于粒径小于5μm，沉降效果差，实施时空气污染较为严重。CN101810991B公开了一种以硫代硫酸钠为主的氯气泄漏处置粉剂的制备方法，即将硫代硫酸钠和少量的硬脂酸镁、十二烷基苯磺酸钠和硅酸钠，经过高速粉碎与混合，筛分出粒径小于400目的部分即为所制粉剂；该法制得的粉剂由于粒径很小，采用喷洒处置时容易造成大气污染，也不符合标准AQ3015-2008的相关要求。

太原理工大学赵慧玲研究了NaY及改性NaY分子筛对氯气的吸附性能，与NaY及经NH₄NO₃改性的NaY分子筛相比，经EDTA改性的NaY分子筛比对氯气吸附能力大，最大时相差30.6％，而且吸附为物理吸附，有利于再生利用，但由于制造工艺复杂、成本高，很难实际应用于氯气的泄漏处置。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种专用于处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂；本发明的另一目的是提供一种专用于处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂的制备方法。

本发明的这些以及相关目的将通过下列详细说明和描述来进一步阐述。

本发明专用于液氯与气体的泄漏处置，所用原料易得，且部分原料为废物再利用，有专用制备方法。制得的粉剂不结块、流动性能良好、易沉降，除有弱腐蚀性外，无其他毒副作用。可有效处置液氯与氯气的泄漏，具有反应速度快、残留物干燥蓬松、易于清扫或被吸尘器清除、对生态环境影响小等特点。

本发明所述碱性粉剂，由捕消剂、防潮剂和添加剂3种组分构成，各组分的质量百分比为：捕消剂80％～98％、防潮剂0.5％～10％、添加剂1.5％～10％。

本发明所述碱性粉剂，其优选的组分质量配比为：捕消剂85％～96％、防潮剂0.5％～5％、添加剂3.5％～10％。

本发明所述捕消剂是指由氢氧化钙和含有钙、镁、钠、钾、铝及铁的氢氧化物或/和活性炭中的一种或一种以上成分组成，其中氢氧化钙含量为25％～70％，其余成分质量比为氢氧化镁0％～2％、氢氧化钠0％～25％、氢氧化钾0％～20％、氢氧化铝0％～5％、氢氧化铁0％～2％、活性炭0％～50％。

本发明所述消剂的作用是利用化学反应原理，将泄漏的液氯或氯气通过碱性物质反应成氯化物和次氯酸盐，或被活性炭吸附，减轻因泄漏引起的安全健康和环境污染问题。

本发明所述捕消剂还可以是废物电石渣与氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾和活性炭中的一种或两种成分组成的混合物，其中电石渣含量为％32～80％，其余质量比为氢氧化钙0％～60％、氢氧化钠0％～17％、氢氧化钾0％～20％、活性炭0％～50％；采用废物电石渣时，有利于废物再利用、节约资源。

本发明所述捕消剂还可以是废物电石渣与/或氢氧化钙或/和氢氧化钠或/和氢氧化钾或/和活性炭的混合物，其构成质量比为电石渣％32～80％、氢氧化钙0％～60％、氢氧化钠0％～17％、氢氧化钾0％～20％、活性炭0％～50％。

本发明所述防潮剂为超高分子量吸水树脂、分子筛、活性氧化铝以及硅胶等，优选的为分子筛、活性氧化铝以及硅胶等，更优选为分子筛、硅胶等；当选用优选的硅胶做防潮剂时，其吸湿能力达40％以上。

本发明所述防潮剂的作用是利用其吸湿性能，保障粉剂在密闭环境中不吸潮。

本发明所述添加剂由郑州大学研制，其作用一是制备过程中促进原料在水中的溶解，二是贮存过程中有利于粉剂本身分散、防止结块。

本发明所述粉剂的粒径控制在40目-200目之间，粒径太大(小于40目)时，沉降快，不利于液氯与氯气的捕消，同时会延长反应完成所需的时间；粒径太小(大于200目)时，虽有利于气体吸附反应，但沉降效果差，易造成空气污染。

本发明所述粉剂，优选的粒径范围为80目-150目，此时粉剂比表面大于50m²/g，松密度大于0.8g/cm³。

本发明所述粉剂在密闭无风环境中，对50g/m³的氯气，3分钟吸收率不小于95％，10分钟吸收率不小于99％。

本发明所述粉剂在密闭无风环境中2分钟沉降回收率不小于98％。

本发明所述处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂的制备方法为：先在带有搅拌装置的反应罐中依次倒入定比例的添加剂、捕消剂，搅拌0.5h～2h，加入5％～50％的清水，再搅拌0.5h～1h，通过研磨和筛分，将符合粒度要求的部分送入热风干燥器干燥，到含水率小于0.1％～1％后，送入混匀器，加入防潮剂进行混匀，再次经过研磨和筛分，得到满足粒度、比表面积、堆密度要求的合格产品；对粒径大于80目的进行再次研磨和筛分，对粒径小于150目的送入反应罐，进行循环再利用。

本发明所述碱性粉剂的包装袋需有防潮功能，包装需密封，不必单独采取保护气保护，但不得采用真空包装。

本发明所述碱性粉剂，包装好后，应放置于干燥通风环境贮存。

本发明所述碱性粉剂在满足包装及存放要求条件下，3年内性能不会明显改变。

本发明所述碱性粉剂适合用手提式、固定式或车载式应急处置装置，喷洒所用动力气源可以是惰性气体如氮气、氦气，优选氮气，不可以选用CO₂等酸性气体。

本发明所述碱性粉剂，不仅可用于处置泄漏液氯，还可用于处置液氯泄漏产生的氯气。

本发明所述碱性粉剂，符合标准AQ3015的相关要求，适合灌装于各种类型的手提式、固定式或车载式应急处置装置内。

制备本发明的粉剂原料易得，制备方法简便，原料在水中易分散，制备过程能耗低，制出的粉剂不结块、喷洒后沉降性能良好，处置泄漏液氯时具有反应速度快、残留物蓬松，易于清扫或被负压抽吸清除，专用于处置泄漏的液氯、及挥发气体，所制备粉剂符合国家相关标准，适合装填、喷射和贮存。

附图说明

图1为本发明处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂制备方法流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本实施例所用化学品，除添加剂由郑州大学提供外，其余皆市购，其纯度可以是工业纯或化学纯，电石渣由专业厂家提供，性能稳定。本实施例所用生产设备，皆为符合生产安全要求的市购设备。

实施例1液氯与氯气泄漏处置粉剂

制备用于处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂100kg，其组成配比为：捕消剂88.0kg(氢氧化钙44kg，氢氧化钠44kg)、添加剂6kg；防潮剂6kg(硅胶)。先在带有搅拌装置的反应罐中依次倒入定比例的添加剂、捕消剂，搅拌0.5h～2h，加入5％～50％的清水，再搅拌0.5h～1h，通过研磨和筛分，将符合粒度要求的部分送入热风干燥器干燥，到含水率小于0.1％～1％后，送入混匀器，加入防潮剂进行混匀，再次经过研磨和筛分，得到满足粒度、比表面积、堆密度要求的合格产品；对粒径大于80目的进行再次研磨和筛分，对粒径小于150目的送入反应罐，进行循环再利用。

制得的粉剂比表面57.5m²/g，松密度0.89g/cm³。

用得到的泄漏处置粉剂模拟处置氯气泄漏时，浓度最初为1.7×10⁴ppm(53880mg/m³)，3分钟后降为7.1×10²ppm(2250mg/m³)，吸收率为95.8％，10分钟降到10ppm(31.7mg/m³)，吸收率为99.9％，处置后留下的残留物呈蓬松状，可被快速清扫。

实施例2液氯及其氯气泄漏处置粉剂

制备用于处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂100kg，其组成配比为：捕消剂94.0kg(电石渣75.2kg，氢氧化钾18.8kg)、添加剂5kg；防潮剂1.0kg(硅胶)。先在带有搅拌装置的反应罐中依次倒入定比例的添加剂、捕消剂，搅拌0.5h～2h，加入5％～50％的清水，再搅拌0.5h～1h，通过研磨和筛分，将符合粒度要求的部分送入热风干燥器干燥，到含水率小于0.1％～1％后，送入混匀器，加入防潮剂进行混匀，再次经过研磨和筛分，得到满足粒度、比表面积、堆密度要求的合格产品；对粒径大于80目的进行再次研磨和筛分，对粒径小于150目的送入反应罐，进行循环再利用。

制得的粉剂比表面50.5m²/g，松密度0.89g/cm³。

用得到的泄漏处置粉剂模拟处置氯气泄漏时，浓度最初为1.7×10⁴ppm(53880mg/m³)，3分钟后降为5.2×10²ppm(1640mg/m³)，吸收率为96.9％，10分钟降到15ppm(47.5mg/m³)，吸收率为99.9％，处置后留下的残留物呈蓬松状，可被吸尘器吸走。

实施例3液氯及其氯气泄漏处置粉剂

制备用于处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂100kg，其组成配比为：捕消剂96.0kg(氢氧化钙32kg，氢氧化钠16kg，电石渣38.4kg，氢氧化钾9.6kg)、添加剂3.5kg；防潮剂0.5kg(硅胶)。先在带有搅拌装置的反应罐中依次倒入定比例的添加剂、捕消剂，搅拌0.5h～2h，加入5％～50％的清水，再搅拌0.5h～1h，通过研磨和筛分，将符合粒度要求的部分送入热风干燥器干燥，到含水率小于0.1％～1％后，送入混匀器，加入防潮剂进行混匀，再次经过研磨和筛分，得到满足粒度、比表面积、堆密度要求的合格产品；对粒径大于80目的进行再次研磨和筛分，对粒径小于150目的送入反应罐，进行循环再利用。

制得的粉剂比表面52.7m²/g，松密度0.83g/cm³。

用得到的泄漏处置粉剂模拟处置氯气泄漏时，浓度最初为1.7×10⁴ppm(53880mg/m³)，3分钟后降为8.2×10²ppm(2600mg/m³)，吸收率为95.1％，10分钟降到35ppm(110.9mg/m³)，吸收率为99.8％，处置后留下的残留物呈蓬松状，可被吸尘器吸走。

实施例4液氯泄漏处置粉剂

制备用于处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂100kg，其组成配比为：捕消剂95.0kg(氢氧化钙57kg，活性炭38kg)、添加剂4.5kg；防潮剂0.5kg(分子筛)。先在带有搅拌装置的反应罐中依次倒入定比例的添加剂、捕消剂，搅拌0.5h～2h，加入5％～50％的清水，再搅拌0.5h～1h，通过研磨和筛分，将符合粒度要求的部分送入热风干燥器干燥，到含水率小于0.1％～1％后，送入混匀器，加入防潮剂进行混匀，再次经过研磨和筛分，得到满足粒度、比表面积、堆密度要求的合格产品；对粒径大于80目的进行再次研磨和筛分，对粒径小于150目的送入反应罐，进行循环再利用。

制得的粉剂比表面82.4m²/g，松密度0.80g/cm³。

用得到的泄漏处置粉剂模拟处置氯气泄漏时，浓度最初为1.7×10⁴ppm(53880mg/m³)，3分钟后降为20ppm(63.4mg/m³)，吸收率为99.9％，10分钟降到2ppm(16.3mg/m³)，吸收率为99.98％，处置后留下的残留物呈蓬松状，可被吸尘器吸走。

本发明的具体实例，已经对本发明的液氯泄漏处置粉剂及其制备方法和使用效果进行了图示和描述，但在本发明基础上，技术人员应该明白，其所做的修改和改进，如不偏离本发明权利要求书所限定的精神，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种用于处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂，其特征在于，碱性粉剂由捕消剂、防潮剂和添加剂3种组分构成，各组分的质量含量依次为：捕消剂80％～98％、防潮剂0.5％～10％和添加剂1.5％～10％。

2.根据权利要求1所述的用于处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂，其特征在于，制备碱性粉剂优选的组分质量配比依次为：捕消剂85％～96％、防潮剂0.5％～5％和添加剂3.5％～10％。

3.根据权利要求1-2所述的用于处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂，其特征在于，所述捕消剂是指由氢氧化钙和含有钙、镁、钠、钾、铝及铁的氢氧化物或/和活性炭中的一种或多种成分组成，其中氢氧化钙含量为25％～70％，其余成分质量比为氢氧化镁0％～2％、氢氧化钠0％～25％、氢氧化钾0％～20％、氢氧化铝0％～5％、氢氧化铁0％～2％、活性炭0％～50％。

4.根据权利要求1-2所述的用于处置泄漏液氯与氯气的碱性粉剂，其特征在于，所述捕消剂还可以是废物电石渣与氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾和活性炭中的一种或两种成分组成的混合物，其中电石渣含量为32％～80％，其余质量比为氢氧化钙0％～60％、氢氧化钠0％～17％、氢氧化钾0％～20％、活性炭0％～50％。

5.根据权利要求1-2所述的用于处置泄漏液氯与气体的碱性粉剂，其特征在于，所述防潮剂为超高分子量吸水树脂、分子筛、活性氧化铝以及硅胶等，优选的为分子筛、活性氧化铝以及硅胶等，更优选为分子筛、硅胶的一种或两种混合物等；当选用硅胶时，其吸湿能力达40％以上，而且对防潮效果有指示作用。

6.一种用于权利要求1-4所述的处置泄漏液氯与气体的碱性粉剂的制备方法，其特征在于，先在带有搅拌装置的反应罐中依次倒入定比例的添加剂、捕消剂，搅拌0.5h～2h，加入5％～50％的清水，再搅拌0.5h～1h，通过研磨和筛分，将符合粒度要求的部分送入热风干燥器干燥，到含水率小于0.1％～1％后，送入混匀器，加入防潮剂进行混匀，再次经过研磨和筛分，得到满足粒度、比表面积、堆密度要求的合格产品；对粒径大于80目的进行再次研磨和筛分，对粒径小于150目的送入反应罐，进行循环再利用。

7.根据权利要求1-2所述的用于处置泄漏液氯与气体的碱性粉剂，其特征在于，所述粉剂优选的粒径范围为80目-150目，比表面大于50m²/g，松密度大于0.8g/cm³。