環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐安全設(shè)計(jì)及安全管理措施

張立軍

（濱化集團(tuán)股份有限公司,山東 濱州 256600）

環(huán)氧乙烷（EO）又名氧化乙烯，是最簡(jiǎn)單的環(huán)醚。主要用于制造乙二醇、表面活性劑、洗滌劑、增塑劑以及樹(shù)脂等，在醫(yī)藥上可以用作滅菌劑。是一種易燃、易爆和易聚合的物質(zhì)，同時(shí)又是一種強(qiáng)麻醉劑，能引起急、慢性中毒，屬于高度危害物質(zhì)。因此，對(duì)環(huán)氧乙烷的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用要求都非常嚴(yán)格。本文結(jié)合我公司的設(shè)計(jì)、管理及操作經(jīng)驗(yàn)，主要介紹環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐的安全設(shè)計(jì)、安全措施。

1 環(huán)氧乙烷的物化性質(zhì)與危險(xiǎn)性

（1）環(huán)氧乙烷的主要物化性質(zhì)（見(jiàn)表1）；（2）環(huán)氧乙烷的毒求設(shè)置氮封，我公司環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐氮封壓力設(shè)置為0.1MPa，通過(guò)DCS控制，使氮封壓力維持在正常范圍內(nèi)，當(dāng)壓力過(guò)低時(shí)，進(jìn)氮調(diào)節(jié)閥打開(kāi)，往罐內(nèi)補(bǔ)氮，當(dāng)壓力過(guò)高時(shí)，排氮調(diào)節(jié)閥打開(kāi)，含有少量環(huán)氧乙烷的氮?dú)馀湃胨夤捱M(jìn)行吸收；（3）安全泄放系統(tǒng)。環(huán)氧乙烷是極危險(xiǎn)的物料，設(shè)計(jì)上除提高儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力外，還設(shè)置了安全泄放系統(tǒng)安全閥排放壓力略低于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力。為防止環(huán)氧乙烷自聚堵塞安全閥，采用爆破片與安全閥串聯(lián)的方式。且安裝互為備用的兩套安全閥泄放系統(tǒng)，以確保在任何時(shí)候（包括故障、維修、檢修期間）都能滿(mǎn)足儲(chǔ)罐安全運(yùn)行要求。安全閥出口通入洗滌塔系統(tǒng)，通過(guò)堿洗吸收異性。環(huán)氧乙烷的沸點(diǎn)低（10.4℃），能在正常大氣壓力與溫度下迅速氣化。即使在低濃度環(huán)氧乙烷（50ppm）的工作環(huán)境下，也會(huì)刺激眼睛和呼吸系統(tǒng)。長(zhǎng)時(shí)間接觸低濃度環(huán)氧乙烷，會(huì)對(duì)人體的中樞神經(jīng)有抑制作用，使人感覺(jué)疲勞。因此，長(zhǎng)期處于低濃度環(huán)氧乙烷環(huán)境的人員完全不能察覺(jué)更高濃度的環(huán)氧乙烷存在。所以，工作環(huán)境中環(huán)氧乙烷濃度應(yīng)保持在盡量低的水平，而進(jìn)行危險(xiǎn)操作如檢維修人員必須使用自給式呼吸器及佩戴防護(hù)眼鏡；（3）環(huán)氧乙烷的易燃易爆性。環(huán)氧乙烷的閃點(diǎn)非常低（＜-17.8℃），且爆炸極限非常寬（3.0～100%），含有3%以上體積濃度的環(huán)氧乙烷空氣混合物就可以燃燒，在更高濃度范圍甚至達(dá)到100%，會(huì)以放熱分解反應(yīng)替代燃燒，因此，一般概念上環(huán)氧乙烷不存在爆炸上限。環(huán)氧乙烷化學(xué)性質(zhì)非常活潑，接觸堿金屬、氫氧化物或高活性催化劑如鐵、錫、鋁的無(wú)水氯化物或鐵、鋁的氧化物可大量放熱，并會(huì)引起爆炸。純環(huán)氧乙烷蒸汽如果被點(diǎn)火或加熱到560℃以上，也會(huì)分解爆炸。因此，必須避免純環(huán)氧乙烷蒸汽與“過(guò)熱點(diǎn)”直接接觸，常見(jiàn)的過(guò)熱點(diǎn)有以下幾種：明火、靜電、灼熱的沉積炭、催化劑訂層熱點(diǎn)、金屬乙炔化物；（4）環(huán)氧乙烷的易聚合性。環(huán)氧乙烷在常溫下能經(jīng)多種化學(xué)品如酸、堿、氯化物、氧化物和一些有機(jī)物催化引發(fā)聚合。鐵銹是常見(jiàn)的環(huán)氧乙烷自聚催化劑，因此，環(huán)氧乙烷堅(jiān)決避免與鐵銹接觸。純環(huán)氧乙烷的熱引發(fā)聚合溫度為100℃，一旦開(kāi)始聚合，放熱非常強(qiáng)烈。不論是催化劑引發(fā)還是熱引發(fā)的聚合，如果不及時(shí)控制溫度，聚合會(huì)自動(dòng)加速并最終汽化并可能引發(fā)爆炸分解。在較低溫度下，靜置的環(huán)氧乙烷聚合非常緩慢，產(chǎn)生固體聚合物，雖然不發(fā)生爆炸，但會(huì)堵塞管道、閥門(mén)及儀表等。

表1 環(huán)氧乙烷的主要物化性質(zhì)

2 環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐安全設(shè)計(jì)

根據(jù)環(huán)氧乙烷的物化性質(zhì)及儲(chǔ)存要求，結(jié)合我公司實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，淺談環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐的安全性設(shè)計(jì)。（1）儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)。由于鐵銹能引發(fā)環(huán)氧乙烷自聚，所以罐體應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)。罐內(nèi)設(shè)內(nèi)置式換熱器，以充分對(duì)介質(zhì)進(jìn)行冷卻。設(shè)計(jì)壓力一般規(guī)定為根據(jù)氮封壓力確定，但為了更加安全，當(dāng)冷凍水故障時(shí)，儲(chǔ)罐能密封存放環(huán)氧乙烷，可提高儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力。除儲(chǔ)罐之外，所有與環(huán)氧乙烷接觸的設(shè)備、管道均采用不銹鋼材質(zhì)。墊片用聚四氟乙烯材料。設(shè)備及管道的保冷材料可使用阻燃的泡沫玻璃，外保護(hù)層避免使用鍍鋅鐵皮，可使用有銹鋼板或PVC板；（2）溫度與壓力安全指標(biāo)控制。環(huán)氧乙烷超過(guò)40℃即可開(kāi)始自聚，儲(chǔ)罐的操作溫度一般規(guī)定為-10～20℃。我公司用-15℃冷凍乙二醇為冷凍介質(zhì)，控制儲(chǔ)存溫度-10～0℃。環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐要常情況排放的環(huán)氧乙烷。排放的環(huán)氧乙烷有可能在爆炸極限范圍之內(nèi)，因此，安全閥出口管道充氮?dú)饷芊猓越档臀ｋU(xiǎn)性；（4）聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。1）儲(chǔ)罐上設(shè)置溫度DCS指示及超溫報(bào)警，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常；2）設(shè)置液位DCS指示和高、低液位報(bào)警。高高液位聯(lián)鎖進(jìn)料切斷閥，低低液位聯(lián)鎖出料切斷閥；3）氮封系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)氮調(diào)節(jié)閥與排氮調(diào)節(jié)閥，當(dāng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)氮調(diào)節(jié)閥慢打開(kāi)，進(jìn)行充氮。當(dāng)高于設(shè)定壓力時(shí)排氮調(diào)節(jié)閥慢慢打開(kāi)，進(jìn)行排放。

3 環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐安全管理重點(diǎn)措施

（1）儲(chǔ)罐啟用前，必須用氮?dú)庵脫Q，確保氮?dú)饧兌?9.9%以上，分析合格，方可進(jìn)料；（2）貯罐最大貯量為容積的85%，絕不允許超裝。每天定時(shí)巡檢，檢查現(xiàn)場(chǎng)液位和遠(yuǎn)傳液位是否一致；（3）在罐區(qū)內(nèi)操作,要嚴(yán)格使用(銅制)防爆工具；（4）貯罐液相溫度必須在5℃以下，冷凍系統(tǒng)必須保持正常運(yùn)行，滿(mǎn)足儲(chǔ)存要求；（5）貯罐及釜上的安全閥（防爆膜）應(yīng)定期檢查、檢測(cè)，防爆膜要定期更換；可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警儀要定期校驗(yàn)；要定期檢查防雷、防靜電接地是否良好；（6）要定期對(duì)環(huán)氧乙烷罐壁厚檢測(cè)，并做好記錄；（7）定期檢查貯罐有無(wú)泄漏，一旦發(fā)生泄漏，用24倍以上的水進(jìn)行稀釋?zhuān)瑢⑽鬯占绞鹿蕬?yīng)急池中，進(jìn)行集中處置。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)環(huán)氧乙烷有毒、易燃、易爆、易聚合的特點(diǎn)，儲(chǔ)罐的工藝及安全設(shè)計(jì)一定要合理、可靠，以防止泄漏、爆炸等事故的發(fā)生。我公司的環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、可操作性強(qiáng)，說(shuō)明其工藝與安全設(shè)計(jì)是合理的。

[1]國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局質(zhì)技監(jiān)鍋?zhàn)諿2000]95號(hào)：關(guān)于加強(qiáng)環(huán)氧乙烷儲(chǔ)運(yùn)容器安全管理的通知[S].

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[3]劉書(shū)華.環(huán)氧乙烷儲(chǔ)罐工藝控制及安全設(shè)計(jì)[J].化工設(shè)計(jì),2012,22(06).

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