聚醚生產(chǎn)裝置的工程設(shè)計(jì)及安全控制

江森明

（杭州杭氧化醫(yī)工程有限公司，浙江 杭州 310014）

1 聚醚簡(jiǎn)介

化纖油劑作為化纖生產(chǎn)與加工過程中必不可少的助劑，其主要作用是調(diào)節(jié)化學(xué)纖維的摩擦，防止靜電產(chǎn)生，被廣泛應(yīng)用于紡織行業(yè)中化纖生產(chǎn)。紡絲工藝對(duì)油劑所要求的這些特性，是聚醚以外的其它平滑劑無法做到的，因此在化纖油劑中聚醚用量達(dá)70%以上。聚醚通常指環(huán)氧乙烷（EO）與環(huán)氧丙烷（PO）在不同起始劑下加成聚合而得到的高分子化合物。

2 物料和工藝危險(xiǎn)性分析

環(huán)氧乙烷（EO）和環(huán)氧丙烷（PO）屬于危險(xiǎn)化學(xué)品[1]，同時(shí)環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷屬于重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品[2]。表1 列出了這兩種物質(zhì)的物化數(shù)據(jù)和危險(xiǎn)特性。

表1 列出了EO 和PO 的物化數(shù)據(jù)和危險(xiǎn)特性

聚醚生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品聚醚不屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，但在生產(chǎn)過程中使用到危險(xiǎn)化學(xué)品環(huán)氧乙烷（EO）、環(huán)氧丙烷（PO）等，故屬于危險(xiǎn)化學(xué)品使用裝置。使用數(shù)量達(dá)到《危險(xiǎn)化學(xué)品使用量的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)（2013 年版）》時(shí)，企業(yè)還需申領(lǐng)危險(xiǎn)化學(xué)品使用證。

功能性聚醚生產(chǎn)工藝中的乙（丙）氧基化工藝（屬O-烷基化反應(yīng)）列入重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄[3]。

3 廠址選擇

工廠地址選擇應(yīng)符合當(dāng)?shù)乜傮w規(guī)劃、土地利用規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)布局，同時(shí)滿足交通運(yùn)輸便利，有可靠充足的水源和電源供應(yīng)。環(huán)氧乙烷易燃、有毒、為致癌物，廠址應(yīng)遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)居住區(qū)、公共設(shè)施、國(guó)道省道、河海港區(qū)等人員密集場(chǎng)所和重要設(shè)施，構(gòu)成重大危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施需符合《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》的規(guī)定。

4 裝置總平面布置

為了生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，需要配套建設(shè)儲(chǔ)存EO/PO 的儲(chǔ)罐區(qū)、生產(chǎn)裝置車間、輔助生產(chǎn)設(shè)施、公用工程設(shè)施、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施等?？偲矫娌贾脩?yīng)按功能分區(qū)布置，防火間距應(yīng)符合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》 等相關(guān)規(guī)范要求。根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》的規(guī)定進(jìn)行辨識(shí)，若構(gòu)成重大危險(xiǎn)源，重大危險(xiǎn)源與全廠性重要設(shè)施和其他建構(gòu)筑物的防火間距至少滿足《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求。

5 工藝設(shè)計(jì)及安全控制

卸車工藝：EO/PO 運(yùn)輸必須采用專用槽罐車，卸車采用泵送+壓縮機(jī)的工藝。起初階段采用泵將槽車內(nèi)的EO/PO 液體打入儲(chǔ)罐，槽車與儲(chǔ)罐氣相平衡連接，儲(chǔ)罐的氣相（氮?dú)猓┺D(zhuǎn)入槽車；后期階段，停泵，將EO/PO 儲(chǔ)罐的氣相（氮?dú)猓┙?jīng)壓縮機(jī)壓入槽車，把槽車、管道內(nèi)的殘留EO/PO 液體全部壓入儲(chǔ)罐。卸車泵選用防爆型自吸式磁力驅(qū)動(dòng)泵；壓縮機(jī)選用防爆型無油潤(rùn)滑壓縮機(jī)；儲(chǔ)罐進(jìn)料/出料管道設(shè)在頂部，并延伸至罐底100 mm；與槽車氣相、液相連接采用金屬軟管+法蘭連接方式，不采用快速接頭，以免接頭脫落。

儲(chǔ)存工藝：由于環(huán)氧乙烷沸點(diǎn)（10.4 ℃）較低，儲(chǔ)罐采用內(nèi)設(shè)預(yù)冷水盤管、外設(shè)噴淋水管，罐體外包保冷材料，罐區(qū)頂設(shè)鋼棚防止太陽(yáng)暴曬，儲(chǔ)罐上設(shè)置溫度指示和高溫報(bào)警。儲(chǔ)罐設(shè)置通氮保護(hù)，通氮與放空聯(lián)鎖，儲(chǔ)罐上設(shè)置壓力指示、高/低壓報(bào)警和安全閥，通過DCS 使氮封壓力維持在正常操作值范圍內(nèi)。儲(chǔ)罐設(shè)置液位計(jì)、高/低液位報(bào)警、高高液位切斷進(jìn)料、低低液位聯(lián)鎖停泵。與儲(chǔ)罐相連的EO/PO 管道采用串聯(lián)雙閥控制，包括儲(chǔ)罐液位計(jì)閥。

供料工藝：為了防止環(huán)氧乙烷聚合物阻塞管路，儲(chǔ)罐向生產(chǎn)裝置供料管路采用泵送循環(huán)方式，供料泵與卸車泵不屬同一臺(tái)泵，供料泵選用防爆型自吸式磁力驅(qū)動(dòng)泵。供料管路末端設(shè)置安全閥，防止管路上EO/PO 氣化超壓。

聚醚工藝：生產(chǎn)裝置采用新型反應(yīng)器，反應(yīng)器頂端設(shè)置噴淋盤管，反應(yīng)器底端接入循環(huán)泵，反應(yīng)液由循環(huán)泵打入頂端噴淋管，形成細(xì)小的料液霧滴與氣相EO/PO 進(jìn)行反應(yīng)，從而增加氣液的接觸面。聚醚反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，在循環(huán)泵出口管路上設(shè)置換熱器（通循環(huán)水），熱量由循環(huán)泵帶至換熱器移出。聚醚工藝被列入重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝，①監(jiān)控工藝參數(shù)：反應(yīng)器的溫度和壓力、循環(huán)泵的電流、EO/PO 進(jìn)料流量及配比等；②安全控制要求：EO/PO 進(jìn)料緊急切斷；換熱器循環(huán)上水、回水；反應(yīng)器盤管蒸汽、疏水；安全設(shè)施：氮?dú)膺M(jìn)氣閥、緊急放空閥、爆破片安全裝置/安全閥；有毒氣體檢測(cè)報(bào)警裝置等；③采用控制方式：將反應(yīng)器內(nèi)溫度和壓力與循環(huán)泵電流、EO/PO 進(jìn)料流量、換熱器循環(huán)水形成聯(lián)鎖關(guān)系，當(dāng)反應(yīng)器溫度超標(biāo)或循環(huán)泵電流發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)停止EO/PO 進(jìn)料并緊急停車。反應(yīng)裝置使用催化劑（如KOH），一旦催化劑回流到EO/PO 儲(chǔ)罐易引發(fā)聚合。防止工藝物料回流，在EO/PO 進(jìn)料管上設(shè)置止回閥。

管道材料：由于鐵銹對(duì)環(huán)氧乙烷聚合有強(qiáng)催化作用，因此要求管道和設(shè)備材質(zhì)必須選用304或316 不銹鋼[3]。EO/PO 管道應(yīng)采用焊接和法蘭連接，盡可能少采用法蘭連接。墊片選用不銹鋼纏繞高純度柔性石墨墊片，要求帶內(nèi)外環(huán)。

[1]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部，中華人民共和國(guó)公安部，等.危險(xiǎn)化學(xué)品目錄（2015 版）.

[2]國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品名錄的通知.安監(jiān)總管三[2011]94 號(hào).

[3]國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知.安監(jiān)總管三[2009]116 號(hào).

[4]鄭連忠.淺談以環(huán)氧乙烷為原料的化工裝置設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].甘肅科技，2004，9(6)：42-47.