氯氣

氯氣

氯氣,化學式為Cl2。常溫常壓下為黃綠色,有強烈刺激性氣味的劇毒氣體,具有窒息性 ,密度比空氣大,可溶於水和鹼溶液,易溶於有機溶劑(如二硫化碳和四氯化碳),易壓縮,可液化為黃綠色的油狀液氯,是氯鹼工業的主要產品之一,可用作為強氧化劑

氯氣中混和體積分數為5%以上的氫氣時遇強光可能會有爆炸的危險。氯氣具有毒性,主要通過呼吸道侵入人體並溶解在黏膜所含的水分里,會對上呼吸道黏膜造成損害。氯氣能與有機物無機物進行取代反應加成反應生成多種氯化物。主要用於生產塑膠(如PVP)、合成纖維、染料、農藥、消毒劑、漂白劑溶劑以及各種氯化物。

基本介紹

  • 中文名:氯氣
  • 英文名:chlorine
  • 別稱:氯單質
  • 化學式:Cl2
  • 分子量:70.90
  • CAS登錄號:7782-50-5
  • EINECS登錄號:231-959-5
  • 熔點:-101℃
  • 沸點:-34℃
  • 水溶性:可溶於水
  • 密度:3.21kg/m3
  • 外觀:常溫常壓下為有強烈刺激性氣味的黃綠色劇毒氣體
  • 閃點:不可燃氣體閃點無意義
  • 套用:殺菌、消毒、漂白
  • 安全性描述:有毒氣體
  • 危險性符號:有毒氣體 符號(骷髏和交叉的骨頭棒):黑色;底色:白色
  • 危險性描述:急性毒性-吸入,類別2皮膚腐蝕/刺激,類別2
  • 危險品運輸編號:UN 1017     CN 23002
發現歷史,氯氣的發現,技術發展史,理化性質,物理性質,化學性質,編號系統,分子結構數據,計算化學數據,安全信息,製備方法,工業製法,實驗室製法,主要用途,化學工業,電子工業,其他方面,危險與防控,毒理資料,中毒或泄露處理,儲存運輸,防止泄露,相關資料,相關法規,重大事件,

發現歷史

氯氣的發現

舍勒發現氯氣是在1774年,當時他正在研究軟礦(二氧化錳),當他使軟錳礦與濃鹽酸混合併加熱時,產生了一種黃綠色的氣體,這種氣體的強烈的刺激性氣味使舍勒感到極為難受,但是當他確信自己製得了一種新氣體後,他又感到一種由衷的快樂。
舍勒製備出氯氣以後,把它溶解在水裡,發現這種水溶液對紙張、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用;他還發現氯氣能與金屬或金屬氧化物發生化學反應。從1774年舍勒發現氯氣以後,到1810年,許多科學家先後對這種氣體的性質進行了研究。這期間,氯氣一直被當作一種化合物。直到1810年,戴維經過大量實驗研究,才確認這種氣體是由一種化學元素組成的物質。他將這種元素命名為chlorine,這個名稱來自希臘文,有“綠色的”意思。我國早年的譯文將其譯作“綠氣”,後改為氯氣。

技術發展史

氯氣的生產方法經歷了漫長的發展過程。1774年瑞典化學家舍勒軟錳礦(含有二氧化錳)和濃鹽酸作用,首先製得了氯氣,其反應方程式為:
4HCl(濃)+MnO2=加熱= MnCl2+2H2O+Cl2
然而,由於當時還不能夠大量製得鹽酸,故這種方法只限於實驗室內製取氯氣。後來法國化學家貝托雷把氯化鈉、軟錳礦和濃硫酸的混合物裝入鉛蒸餾器中,經過加熱製得了氯氣,其反應方程式為:
2NaCl+3H2SO4(濃)+MnO2=加熱=2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Cl2
因為此法原料易得,所以,自1774年舍勒製得氯氣到1836年止,人們一直沿用貝托雷發明的方法來生產氯氣。
1836年古薩格發明了一種焦化塔,用來吸收路布藍法生產純鹼(Na2CO3)的過程中排出的氯化氫氣體(以前這種含氯化氫的氣體被認為是一種廢氣,從古薩格開始,才得到了充分利用)得到鹽酸,從此鹽酸才成為一種比較便宜的酸,可以廣為利用.舍勒發明的生產氯氣的方法,經過改進,到此時才成為大規模生產氯氣的方法。
1868年狄肯洪特發明了用氯化銅作催化劑,在加熱時,用空氣中的氧氣來氧化氯化氫氣體製取氯氣的方法,其反應方程式為:
4HCl+O2=2H2O+2Cl2
這種方法被稱為狄肯法。(又譯為地康法
上面這些生產氯氣的方法,雖然在歷史上都起過一定的作用,但是它們與電解法生產氯氣相比,無論從經濟效益還是從生產規模上,都大為遜色.當電解法在生產上付諸實用時,上述生產氯氣的方法就逐漸被淘汰了。
電解法的誕生要追溯到1833年。法拉第經過一系列的實驗,發現當把電流作用在氯化鈉水溶液時,能夠獲得氯氣,其反應方程式為:
2NaCl+2H2O ==2NaOH+H2↑+Cl2
後來,英國科學家瓦特也發現了這種方法,並在1851年獲得了一份關於生產氯氣的英國專利。但是由於當時沒有實用的直流發電機以產生足夠的電流,所以電解法也只能停留在實驗室規模,不能付諸工業生產,而被束之高閣。一直到十九世紀七十至八十年代,出現了比較好的直流發電機,電解法才得到廣泛的套用。從此,氯氣的工業生產跨入了一個新紀元。然而當時電解製取氯氣所使用的電極為汞,致使電解得到的氯氣、氫氣中混有相當多的汞蒸氣。這種“汞法制氯”對環境危害很大,所以新的“離子交換膜法”製取氯氣,更環保,更節能。(汞法制氯是製取氯氣的主流方法,如2010年中國有46%的氯氣,2000年西歐50.1%的氯氣都為此法生產的)。

理化性質

物理性質

物質結構
原子結構:氯原子最外層有7個電子,反應中易得到1個電子或共用一個電子對達到穩定結構(共價鍵)。
分子結構:氯分子為雙原子分子,分子式Cl2
分子結構圖分子結構圖
狀態
常溫常壓下為有強烈刺激性氣味的黃綠色的氣體。
密度
氯氣密度是空氣密度的2.5倍,標況下ρ=3.21kg/m3
易液化
熔沸點較低,常溫常壓下,熔點為-101.00℃,沸點-34.05℃,常溫下把氯氣加壓至600~700kPa或在常壓下冷卻到-34℃都可以使其變成液氯,液氯是一種油狀的液體,其與氯氣物理性質不同,但化學性質基本相同。
溶解性
可溶於水,易溶於有機溶劑(例如:四氯化碳)難溶於飽和食鹽水。1體積水在常溫下可溶解2體積氯氣,形成黃綠色氯水,密度為 3.170g/L,比空氣密度大。
自然分布
自然界中游離狀態的氯存在於大氣層中,不過此時的氯氣受紫外線經常會分解成兩個氯原子(自由基)。是破壞臭氧層的主要單質之一。

化學性質

助燃性
氯氣支持燃燒,許多物質都可在氯氣中燃燒(除少數物質如碳單質等)。
與金屬反應
1、與鈉的反應:2Na+Cl2=2NaCl
現象:鈉在氯氣里劇烈燃燒,產生大量的白煙,放熱。
鈉在氯氣中燃燒鈉在氯氣中燃燒
2、與銅的反應:Cu+Cl2=CuCl2
現象:紅熱的銅絲在氯氣里劇烈燃燒,瓶里充滿棕黃色的煙,加少量水後,溶液呈藍綠色(綠色較明顯),加足量水後,溶液完全顯藍色。
銅在氯氣中燃燒銅在氯氣中燃燒
3、與鐵的反應:2Fe+3Cl2=2FeCl3
現象;鐵絲在氯氣里劇烈燃燒,瓶里充滿棕紅色煙,加少量水後,溶液呈黃色。
鐵在氯氣中燃燒鐵在氯氣中燃燒
4、與鎂的反應:Mg+Cl2=MgCl2
現象;非常劇烈的燃燒,生成白色的煙。
鎂在氯氣中燃燒鎂在氯氣中燃燒
註:氯氣具有強氧化性,加熱下可以與所有金屬反應,如在熱氯氣中燃燒,而與Fe、Cu等變價金屬反應則生成高價金屬氯化物
常溫下,乾燥氯氣或液氯不與鐵反應,只能在加熱情況下反應,所以可用鋼瓶儲存氯氣(液氯)。
與非金屬反應
1、與氫氣的反應:H2+Cl2=點燃=2HCl
現象:H2在Cl2中安靜地燃燒,發出蒼白色火焰,瓶口處出現白霧。
氯氣與氫氣反應氯氣與氫氣反應
H2+Cl2=光照=2HCl
現象:H2在Cl2中安靜地燃燒,發出蒼白色火焰,瓶口處出現白霧。
註:將點燃的氫氣放入氯氣中,氫氣只在管口與少量的氯氣接觸,產生少量的熱;點燃氫氣與氯氣的混合氣體時,大量氫氣與氯氣接觸,迅速化合放出大量熱,使氣體急劇膨脹而發生爆炸。工業上製鹽酸使氯氣在氫氣中燃燒。氫氣在氯氣中爆炸極限是9.8%~52.8%。
2、與磷的反應:2P+3Cl2(少量)=點燃=2PCl3
磷在氯氣中燃燒磷在氯氣中燃燒
2P+5Cl2(過量)=點燃=2PCl5
現象:產生白色煙霧
3、與硫的反應:2S+Cl2=點燃=S2Cl2
註:在一定條件下,氯氣還可與S、Si等非金屬直接化合。
4、與水反應:Cl2+H2O=HCl+HClO(可逆反應
現象:水變黃綠色,氣泡在水裡又冒出來,有刺激性氣味。
註:在該反應中,氧化劑是Cl2還原劑也是Cl2,本反應是歧化反應。氯氣遇水會產生次氯酸,次氯酸具有淨化(漂白)作用,用於消毒——溶於水生成的HClO具有強氧化性。
5、與二氧化硫和水反應:SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
6、與鹼溶液反應:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
註:上述兩反應中,Cl2作氧化劑和還原劑,是歧化反應。
7、與鹽溶液反應: Cl2+2FeCl2=2FeCl3
Cl2+Na2S=2NaCl+S
Cl2+2I-=2Cl-+I2
Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
註:中學階段用來證明氯氣非金屬性和氧化性比硫強。
8、與二硫化碳反應:CS2+3Cl2→CCl4+S2Cl2
註:反應條件為90℃到100℃。
9、與甲烷的反應:CH4+Cl2光照→CH3Cl+HCl
CH3Cl+Cl2光照→CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2光照→CHCl3+HCl
CHCl3+Cl2光照→CCl4+HCl
現象:黃綠色氣體消失,容器內壁出現液珠,容器內壓強下降。氯氣與甲烷反應時,四個反應同時進行。
10、與乙烯的反應:CH2=CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl(1,2-二氯乙烷)(加成反應)
11、與苯的反應: CH2=CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl(1,2-二氯乙烷
註:該取代反應在氯化鐵的催化下才能發生。
C6H6 + Cl2 →FeCl3→ C6H5Cl + HCl
註:該加成反應在紫外線照射(無鐵)的條件下才能發生。

編號系統

CAS號:7782-50-5
MDL號:MFCD00010934
EINECS號:231-959-5
RTECS號:FO2100000
BRN號:3902968
PubChem號:暫無

分子結構數據

1、摩爾折射率:11.74
2、摩爾體積(cm3/mol):51.3
3、等張比容(90.2K):109.0
4、表面張力(dyne/cm):20.4
5、介電常數:無可用的
6、極化率(10-24cm3):4.65
7、單一同位素質量:69.937705 Da
8、標稱質量:70 Da
9、平均質量:70.906 Da

計算化學數據

1.疏水參數計算參考值(XlogP):1.6
2.氫鍵供體數量:0
3.氫鍵受體數量:0
4.可旋轉化學鍵數量:0
5.互變異構體數量:無
6.拓撲分子極性表面積0
7.重原子數量:2
9.複雜度:0
10.同位素原子數量:0
11.確定原子立構中心數量:0
12.不確定原子立構中心數量:0
13.確定化學鍵立構中心數量:0
14.不確定化學鍵立構中心數量:0
15.共價鍵單元數量:1

安全信息

危險運輸編碼:UN 1017 2.3
危險品標誌:有毒危害環境
安全標識:S9S45S61
危險標識:R23R50R36/37/38

製備方法

工業製法

1、工業生產中用直流電電解飽和食鹽水法來製取氯氣:
2NaCl+2H2O=通電= H2↑+Cl2↑+2NaOH
氯鹼工業始於 20世紀 20年代,氯氣的生產主要是採用電解滷水(飽和食鹽水)。
氯鹼工業氯鹼工業
精製的飽和食鹽水注入電解槽後,在直流電的作用下進行電解 ,其電極反應如下:
陽極反應:2Cl-- 2e → Cl2
陰極反應:2H2O+ 2e → H2↑+ 2OH-
總反應: 2NaCl+ 2H2O → 2NaOH+ Cl2↑+ H2
通過電解槽出來的氯氣中含有許多雜質,如氫氣、水蒸氣、三氯化氮等 ,必須進行消除雜質或進行乾燥處理。
2、其它冶金工業的副產品,如冶鎂:MgCl2(熔融)=電解= Mg + Cl2
煉鈉:2NaCl(熔融)=電解= 2Na + Cl2

實驗室製法

實驗室通常用氧化濃鹽酸的方法來製取氯氣:
實驗室製法實驗室製法
常見的氧化劑有:MnO2、KMnO4、Ca(ClO)2、Co2O3
發生的反應分別是:
4HCl(濃)+MnO2 =加熱=MnCl2+Cl2↑+2H2O
16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2
(這兩個反套用的鹽酸比較稀的話,反應將不再進行,沒有鹽酸可用一種非還原性酸和氯化鈉的混合物代替,也可產生氯氣。)
4HCl+Ca(ClO)2=CaCl2+2H2O+2Cl2↑ (此反應需要的鹽酸很稀,1mol/L便可以劇烈反應。)
2H++ClO-+Cl-=H2O+Cl2
【只要能電離出H+的酸即可參加並且發生此歸中反應;如:草酸。但由於參加反應的酸電離出的H+能力的不同,反應的速率也會不同。如果此酸為有機酸,且易揮發,那么要注意不能在強光照的照射下反應,不然氯氣可能會和揮發出來的有機酸發生取代反應發生爆炸或生成有毒物質,如:冰醋酸會和氯氣發生取代反應生成氯醋酸(劇毒固體)、二氯醋酸(固體)、三氯醋酸(固體)】
如不用濃鹽酸,亦可用NaCl(固體)跟濃硫酸來代替。如:
2NaCl+3H2SO4(濃)+MnO2=加熱=2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Cl2
總之,實驗室制氯氣的辦法都圍繞著一個核心:氯離子+氧化劑+酸性環境,氧化劑的氧化性不強的話還需不同程度加熱。
收集方法:用向上排空氣法或者排飽和食鹽水法
淨化方法:用飽和食鹽水出去HCl氣體,用濃硫酸除去水蒸氣。
尾氣吸收:用強鹼溶液(如NaOH溶液)吸收。
驗滿方法:⑴ 將濕潤的澱粉-KI試紙靠近盛Cl2瓶口,觀察到試紙立即變藍,則證明已集滿。
⑵ 將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛Cl2瓶口,觀察到試紙先變紅後褪色,則證明已集滿。
⑶ 實驗室製備氯氣時,常常根據氯氣的顏色判斷是否收集滿。
注意:切勿被網路上的無知言論欺騙,氯酸鹽絕對不能用來製備氯氣,因為會生成大量難以分離且易爆炸的ClO2

主要用途

據統計,20世紀90年代初期化學工業營業額的半數以上與氯有關;化學工業人員中有1/4左右從事與氯有關的活動。用於化學工業和醫藥工業的氯量約占其總產量的75%。1993年美國產量最大的50種化工產品中,氯的產量僅次於硫酸、氮氣、氧氣、乙烯、生石灰、氨氣和氫氧化鈉,居第8位。自從60年代以來,一個國家的氯產量常被看做是化學工業發展水平的重要標誌。

化學工業

化學工業用於生產次氯酸鈉、三氯化鋁三氯化鐵、漂白粉、溴素、三氯化磷等無機化工產品,還用於生產有機氯化物,如氯乙酸環氧氯丙烷、一氯代苯等。也用於生產氯丁橡膠、塑膠及增塑劑。日用化學工業用於生產合成洗滌劑原料烷基磺酸鈉和烷基苯磺酸鈉等。
環氧丙烷
在氯醇法生產環氧丙烷的過程中,有一步反應是丙烯與次氯酸反應生成氯醇,因此可將氯水用於氯醇化反應中,同時氯水可部分代替生產所用工藝水。
反應方程式如下:
Cl2+H2O==HCIO+HCl;
CH3CHCH2+HCIO==CH3CHClCH2OH。
CH3CHClCH2OH+Ca(OH)2 ==CH3CHCH2O+CaCl2+2H2O。
製備氯化鐵
此方法利用工業鹽酸或酸洗廢液與廢鐵屑反應,生成氯化亞鐵溶液,氯化亞鐵溶液與廢鐵屑組成的循環吸收液與氯氣發生氧化還原反應,氯氣將Fe2+氧化為Fe3+,Fe3+被吸收液中的鐵屑還原為Fe2+,Fe2+繼續與氯氣反應,形成循環吸收。
涉及應方程式有:
Fe+2H+=Fe2++H2↑;
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
2Fe3++Fe=3Fe2+
製鹽酸
工業上製取鹽酸時,首先在反應器中將氫氣點燃,然後通入氯氣進行反應,製得氯化氫氣體,反應方程式為:H2+Cl2=2HCl。氯化氫氣體冷卻後被水吸收成為鹽酸。在氯氣和氫氣的反應過程中,有毒的氯氣被過量的氫氣所包圍,使氯氣得到充分反應,防止了對空氣的污染。
制聚氯乙烯
重單體製法可分為兩種路線,一種是以乙烯為原料的石油路線,即氧氯化法。由石油裂解分離出乙烯,然後用氧氣和HCl(裂解副產物)作用生成的Cl2與乙烯發生氯化反應,生成二氯乙烷,再裂解出氯化氫得氯乙烯。
其總反應方程式為:
4CH2=CH2+O2+2Cl2→4CH2=CHCl+2H2O
另一種為乙炔電石法。以電石為原料製備乙炔,然後與氯化氫反應製得氯乙烯。
反應方程式為:
CaC2+2H2O→4CHCH+Ca(OH)2;
CHCH+HCl→CH2=CHCl(反應條件為 HgCl2/C 120-180℃)。
制漂白物
氯氣製成的漂白物很多,一般生活中涉及兩種,NaClO和Ca(ClO)2。一般來說,消毒液是NaClO,一般用氯氣通入氫氧化鈉中製得。但其價格較高,工業漂白不用,常見於84。消毒粉則是Ca(ClO)2,因為其不夠穩定一般為固體,是氯氣通入石灰乳中製得,價格低廉,用於工業漂白,使用方法是加水溶解有效成分是次氯酸鈣,從而漂白。保存以上漂白劑時,注意密封乾燥,避免陽光直射。因為次氯酸鹽在空氣中會與二氧化碳、水發生反應,產生次氯酸,次氯酸在光照下分解,從而導致漂白劑失效。
製備次氯酸鈣固體,用氫氧化鈉溶液吸收含氯尾氣得到的產物是次 氯酸鈉溶液,得不到固體產物,不容易長時間保存。 用氫氧化鈉和氫氧化鈣的混合水溶液吸收氯氣時, 能夠得到次氯酸鈣固體,便於儲存和使用。

電子工業

在電子工業中,高純氯氣主要用於電子工業乾刻、光導纖維、晶體生長和熱氧化。
乾法蝕刻
乾法刻蝕是用電漿進行薄膜刻蝕的技術。
乾刻又叫乾法蝕刻,是指氣固反應,氣相產物主要有GaCl2,AsCl2和氫氣,使用氯氣做等離子蝕刻時,通常採用5%的高純氯氣+95%的氦氣。
用氯氣氧化降解製備納米微晶纖維素
中國專利公開了用氯氣氧化降解製備納米微晶纖維素的方法,與水解法製備納米微晶纖維素相比,氯氣氧化降解法利用了氯氣水解所產生的次氯酸鈉的漂白作用,可以使製得的納米微晶纖維素光亮、潔白。
氯氣還用於大規模積體電路、光纖、高溫超導等技術領域。

其他方面

用於啤酒廠的污水處理
中國專利公布了用氯氣對啤酒廠污水進行處理的方法。氯氣價格低廉,用量少,消毒可靠,工藝成熟,是自來水公司普遍使用的消毒劑,氯氣還可以除臭、除微生物,對生物耗氧量和化學耗氧量去除率也很高,可確保回收水質的穩定,因而比較適合啤酒廠污水的處理。
自來水消毒
自來水常用氯氣消毒,1L水裡約通入0.002g氯氣,消毒原理是其與水反應生成了次氯酸,它的強氧化性能殺死水裡的病菌。而之所以不直接用次氯酸為自來水殺菌消毒,是因為次氯酸易分解難保存、成本高、毒性較大,則用氯氣消毒可使水中次氯酸的溶解、分解、合成達到平衡,濃度適宜,水中殘餘毒性較少。
去除乙炔中的硫、磷雜質
乙炔氣是PVC生產的主要原料。工業乙炔氣中,硫、磷是以H2S和H3P氣體形式存在的,這2種氣體超標,會使生產PVC所用的催化劑中毒。利用氯水中的CIO-的強氧化性,對乙炔氣進行噴淋洗滌,可除去H2S和H3P。
反應方程式如下:
4ClO-+H2S→H2SO4+4Cl-
4ClO-+H3P→H3PO4+4Cl-
醫藥工業氯氣常用於製藥,常參與含氯基化合物的合成。如:馬來酸氨氯地平片;N-(2-甲基-2、3-二氫-1H-吲哚基)-3-氨磺醯基-4-氯-苯甲醯胺。
農藥工業用作生產高效殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物生長刺激劑的原料。
工業主要用於生產金屬鈦、等。

危險與防控

毒理資料

人對不同濃度氯氣的反應
濃度(mg/m3)(ppm)
反應
30000(10000)
一般濾過性防毒面具也無保護作用
3000(1000)
深吸入少許可能危及生命
300(100)
可能造成致命性傷害
120-180(40-60)
接觸30-60min可能引起嚴重損害
90(30)
引起劇烈咳嗽
18(6)
刺激咽喉
3-9(1-3)
有明顯的氣味、刺激眼、鼻
1.5(0.5)
略有氣味
0.06(0.02)
嗅覺不到濃度
急性毒性
實驗動物急性中毒的表現最初是不安靜,後呈衰弱、咳嗽、流淚、噴嚏、鼻腔分泌物增多等。吸入高濃度時可引起呼吸暫停;或先伴有氣急,次為呼吸變慢、體溫降低、血壓降低,而導致肺水腫、血液濃縮等。並可見支氣管擴張和間質性肺炎。
慢性毒性
實驗動物慢性中毒大多體重減輕,抵抗力減弱,易感染呼吸道與肺部疾病。
“三致”作用與遺傳毒性
動物實驗表明,氯氣無致畸、致突變和致癌作用,也非促癌因素。
中毒機理:
氯氣是一種有毒氣體,它主要通過呼吸道侵入人體並溶解在黏膜所含的水分里,生成次氯酸鹽酸,對上呼吸道黏膜造成損傷:次氯酸使組織受到強烈的氧化;鹽酸刺激黏膜發生炎性腫脹,使呼吸道黏膜浮腫,大量分泌黏液,造成呼吸困難,所以氯氣中毒的明顯症狀是發生劇烈的咳嗽。症狀重時,會發生肺水腫,使循環作用困難而致死亡。由食道進入人體的氯氣會使人噁心嘔吐、胸口疼痛和腹瀉。1L空氣中最多可允許含氯氣0.001mg,超過這個量就會引起人體中毒。
氯氣吸入後與黏膜和呼吸道的水作用形成氯化氫和新生態氧。氯化氫可使上呼吸道黏膜炎性水腫、充血和壞死; 新生態氧對組織具有強烈的氧化作用,並可形成具細胞原漿毒作用的臭氧。氯濃度過高或接觸時間較久,常可致深部呼吸道病變,使細支氣管及肺泡受損,發生細支氣管炎、肺炎及中毒性肺水腫。由於刺激作用使局部平滑肌痙攣而加劇通氣障礙,加重缺氧狀態; 高濃度氯吸入後,還可刺激迷走神經引起反射性的心跳停止。氯氣中毒不可以進行人工呼吸。 
臨床表現
急性中毒主要為呼吸系統損害的表現。
a、 起病及病情變化一般均較迅速。
b、 可發生咽喉炎、支氣管炎、肺炎或肺水腫,表現為咽痛、嗆咳、咳少量痰、氣急、胸悶或咳粉紅色泡沫痰、呼吸困難等症狀,肺部可無明顯陽性體徵或有乾、濕性羅音。有時伴有噁心、嘔吐等症狀。
c、 重症者尚可出現急性呼吸窘迫綜合徵,有進行性呼吸頻速和窘迫、心動過速,頑固性低氧血症,用一般氧療無效。
d、 少數患者有哮喘樣發作,出現喘息,肺部有哮喘音。
e、 極高濃度時可引起聲門痙攣或水腫、支氣管痙攣或反射性呼吸中樞抑制而致迅速窒息死亡。
f、 病發症主要有肺部繼發感染、心肌損害及氣胸、縱隔氣腫等。
g、 X線檢查:可無異常,或有兩側肺紋理增強、點狀或片狀邊界模糊陰影或雲霧狀、蝶翼狀陰影。
h、 血氣分析:病情較重者動脈血氧分壓明顯降低。
i、心電圖檢查:中毒後由於缺氧、肺動脈高壓以及植物神經功能障礙等,可導致心肌損害及心律失常。
眼損害:氯可引起急性結膜炎,高濃度氯氣或液氯可引起眼灼傷。
皮膚損害:液氯或高濃度氯氣可引起皮膚暴露部位急性皮炎或灼傷。

中毒或泄露處理

中毒處理
吸入氣體者立即脫離現場至空氣新鮮處,保持安靜及保暖。眼或皮膚接觸液氯時立即用清水徹底沖洗。
吸入後有症狀者至少觀察12小時,對症處理。吸入量較多者應臥床休息,吸氧,給舒喘靈氣霧劑、喘樂寧(Ventolin)或5%碳酸氫鈉加地塞米松等霧化吸入。
急性中毒時需合理氧療; 早期、適量、短程套用腎上腺糖皮質激素; 維持呼吸道通暢; 防治肺水腫及繼發感染。參見《急性刺激性氣體中毒性肺水腫的治療》
其他對症處理。
眼及皮膚灼傷按酸灼傷處理,參見《化學性眼灼傷的治療》和《化學性皮膚灼傷的治療》。
泄露處理
氯氣發生泄漏後,應採取針對性的應急措施。泄漏污染區人員應迅速撤離至上(側)風處,並立即設定警戒,小泄漏時,於150米處設定警戒,大泄漏時,於450米設定警戒。消防人員必須佩戴空氣呼吸器或氧氣呼吸器,穿全身防火防毒服,手戴橡膠手套,在上風向進行處置。儘可能切斷泄漏源,合理通風,加速擴散,噴霧狀水稀釋、溶解,構築圍堤或挖坑收容產生的大量廢水。如有可能,用管道將泄漏物導至還原劑(酸式硫酸鈉或酸式碳酸鈉)溶液中或將漏氣鋼瓶浸入石灰乳液中。具體處置措施為:
(一)關閥斷源。生產裝置發生氯氣泄漏,事故單位的工程技術人員或熟悉工藝的人員關閉輸送物料的管道閥門,斷絕物料供應,切斷事故源,公安消防隊出開花或噴霧水槍掩護並協助操作。
(二)倒罐轉移。儲罐、容器壁發生泄漏,無法堵漏時,可採用疏導的方法將液氯倒入其他容器或儲罐。
(三)化學中和。儲罐、容器壁發生少量泄漏,可採用化學中和的方法,即在消防車水罐中加入生石灰、蘇打粉等鹼性物質,向罐體、容器噴射,以減輕危害,也可將泄漏的液氯導至碳酸鈉溶液中,使其中和,形成無危害或微毒廢水。具體反應為CaO+H2O一Ca(OH)2,2Ca(OH)2+2Cl2一CaCl2+Ca(CIO)2+2H2O。生成氯化鈣和次氯酸鈣,都沒有毒害作用。如果現場溫度比較高,則生成氯化鈣和氯酸鈣。產物的沉降度比較好,不會形成懸浮物,很快降落到地面,對地面植物起到鈣肥作用。
(四)稀釋降毒。以泄漏點為中心,在儲罐、容器壁的四周設定水幕或噴霧水槍噴射霧狀水進行稀釋降毒,但不宜使用直流水或直接對準泄漏點噴射,避免氯氣與水作用生成酸,加速對泄漏點的腐蝕。除了使氯氣溶解於水外,還可以利用氯氣與水的反應加大對空氣中氯氣的吸收。
(五)浸泡水解。運輸途中體積較小的液氯鋼瓶閥門損壞,發生泄漏,又無堵漏器具無法制止外泄時,可將鋼瓶浸入氫氧化鈣等鹼性溶液中進行中和,也可將鋼瓶浸入水中。
(六)器具堵漏。管道壁發生泄漏,且泄漏點處在閥門以前或閥門損壞,不能夠關閥止漏時,可使用不同形狀的堵漏墊、堵漏楔、堵漏袋等器具實施封堵。(a)微孔跑冒滴漏可用螺絲釘加粘合劑旋入孔內的方法堵漏。(b)罐壁撕裂發生泄漏,可用充氣袋、充氣墊等專用器具從外部包裹堵漏。(c)帶壓管道泄漏,可用捆綁式充氣堵漏帶或使用金屬外殼內襯橡膠墊等專用器具實施內外堵漏。(d)閥門法蘭盤或法蘭墊片損壞,發生泄漏,可用不同型號的法蘭夾具,並注射密封膠的方法進行封堵,也可直接使用專門的閥門堵漏工具實施堵漏。
(七)洗消處理。一是化學消毒法。即用氫氧化鈉、氨水、碳酸氫鈉等鹼性物質溶於水中,噴灑在污染區域或受污染體表面,發生化學反應改變毒物性質,成為無毒或低毒物質;二是物理消毒。即用吸附墊、活性炭等具有吸附能力的物質,吸附回收後轉移處理;對染毒空氣可用水驅動排煙機吹散降毒,也可對污染區暫時封閉,依靠自然條件如日曬、通風使毒氣消失;也可噴射霧狀水進行稀釋降毒。

儲存運輸

儲運過程中爆炸燃燒危險性
由於物質急劇氧化或分解反應,使溫度、壓力增加或使兩者同時增加的現象,稱為爆炸。發生爆炸時,勢能(化學能或者機械能)突然轉變為動能,有高壓氣體生成或者釋放出高壓氣體,這些高壓氣體隨之做機械功,如移動、形狀改變和拋射周圍的物體。爆炸分為物理爆炸、化學爆炸和核爆炸,物理爆炸是由於液體變成蒸汽或氣體迅速膨脹,壓力急速增加,並大大超過容器的極限壓力而發生的爆炸;化學爆炸是因物質本身起化學反應,產生大量的氣體和高溫而發生的爆炸。氯氣生產儲運過程中的爆炸兼有物理和化學爆炸兩種可能。
液氯在生產和貯運中易發生下列問題:
氯氣泄漏處理氯氣泄漏處理
①液化尾氣中氯氣、氫氣與空氣的混合氣爆炸;
②包裝容器中殘存有機物雜質與氯氣反應爆炸;
③水和食鹽水溶液中銨鹽帶入液化系統,會使液氯中三氯化氮積累而引起爆炸。
當液氯蒸發用完後,所用容器均須用水和鹼水沖洗,以除去被三氯化氮污染的液氯後,方能修理和使用。氯是劇毒物,生產中對受壓容器等設備應嚴格要求,防止氯氣泄漏。空氣中氯氣允許濃度不大於1ppm。
氯氣液化
氯氣通常可直接利用,但為了製取純淨的氯氣,並考慮貯運的方便,而把一部分氯氣進行液化製成液氯,用鋼瓶或槽車運往用戶。生產中,將從電解槽出來的熱氯氣(其中含有少量氫、氧和二氧化碳等雜質),用冷水洗滌或在換熱器內冷凝脫水,再用硫酸乾燥(必要時可以液氯洗滌以除去水分和雜質),然後送去液化。因濕氯對鐵有腐蝕作用,液化前氯中水分應低於50ppm。
氯氣液化的常用方法有:(1)低溫法;(2)直接壓縮法或高壓法;(3)低溫壓縮法或綜合法。
液氯鋼瓶液氯鋼瓶
氯氣液化的溫度和壓力範圍很大,工業生產上分為低壓法、中壓法和高壓法。低壓法在氯氣為0.078~0.147MPa(表壓),冷卻溫度為-35~-40℃下進行液化。中壓法在氯氣為0.245~0.49MPa,冷卻溫度為-15~-20℃下進行液化。高壓法的氯氣為0.98~1.17MPa,用15~25℃水冷卻即可液化。高壓法比低壓法能耗低,循環水用量少,但設備費用較高,適於大規模生產使用,中、小型氯鹼廠多採用中壓法。液化率由氯中含氫量來決定。液化尾氣中含氫不得超過4%(體積)。尾氣含60%~70%的氯氣可作為合成鹽酸、氯苯次氯酸鹽的原料氣,也可經過深度淨化精製,使液化率達到98%~99%。

防止泄露

氯氣泄漏極易造成人身傷亡和區域性污染,防止氯氣泄漏的方法有:
①不能選用存在缺陷的設備和部件,各設備和部件要定期檢測和檢驗;
②加強工藝管理,嚴格控制工藝指標,發現問題必須及時檢查和處理;
③加強事故氯處理裝置的管理和檢修,相關裝置採用多路電源供電,定期清洗事故氯處理裝置,機泵定期試車;
④為了及時發現氯氣泄漏,在生產、儲存、輸送和使用的崗位都要安裝氯氣報警器,一旦氯氣泄漏,可及早發現,防止事故擴大,並在液化崗位安裝電視監控和鹼液噴淋裝置;
⑤加強對職工的安全教育和培訓。

相關資料

相關法規

職業衛生標準:中國MAC 1 mg/m3;美國ACGIH TLV-STEL 2.9 mg/m3 (1 ppm); TLV-TWA 1.5 mg/m3 (0.5 ppm)
中國職業病診斷國家標準:職業性急性氯氣中毒診斷標準及處理原則GB4866-1996。
危規:GB2.3類23002(液化的)。原鐵規:劇毒氣體,31001.UN NO.1017。IMDG CODE 2028頁,2類。副危險6.1。

重大事件

2004年4月15日傍晚19時,重慶天原化工廠由於氯罐及相關設備陳舊發生氯氣泄漏事件,導致排污罐發生爆炸;4月16日下午5時57分,重慶天原化工廠有關人員在處置氯氣泄漏事故時違規操作,導致液氯貯氣罐發生爆炸。事故造成9人死亡,3人受傷,15萬民眾被疏散。
2016年4月12日17時許,山西省臨猗縣一廢品收購站發生氯氣泄漏事件,附近一所國小的數十名小學生隨後出現呼吸不適和腹部疼痛症狀,被送往臨猗縣人民醫院接受治療。
自2002年5月起,我省消防部隊己經成功處置氯氣泄漏及泄漏引起火災事故共二十餘起。2002年5月28日黃石市礦務局金昌公司的氯氣泄漏,消防部隊成功處置並疏散2000餘戶居民,約6400多人;2003年11月6日武漢市橋口區簡易街東風造紙廠氯氣儲罐(容量1噸)發生泄漏,消防部隊從現場救出200餘人,成功堵漏並安全轉移儲罐。

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