聚乙烯、聚丙烯裝置三乙基鋁單元的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

戴靜，蘇林（安徽省化工設(shè)計(jì)院，安徽合肥230009）

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聚乙烯、聚丙烯裝置三乙基鋁單元的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

戴靜，蘇林
（安徽省化工設(shè)計(jì)院，安徽合肥230009）

摘要：目前三乙基鋁在大型聚乙烯、聚丙烯項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。依據(jù)三乙基鋁的危險(xiǎn)特性，根據(jù)實(shí)際工程實(shí)例重點(diǎn)介紹了三乙基鋁單元設(shè)計(jì)的要點(diǎn)、布置和配管，并對(duì)三乙基鋁單元的儀表設(shè)計(jì)和安全操作等進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：三乙基鋁；布置；配管設(shè)計(jì)；安全

三乙基鋁（Triethyl Aluminum）分子式為C6H15Al，分子量為114.17，常溫下為無(wú)色透明液體，具有強(qiáng)烈的霉?fàn)€氣味。三乙基鋁溶于苯，混溶于飽和烴類(lèi)，建規(guī)火險(xiǎn)分級(jí)為甲A。其化學(xué)反應(yīng)活性很高，接觸空氣會(huì)冒煙自燃，遇明火、高熱強(qiáng)烈分解燃燒，與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。遇水強(qiáng)烈分解，放出易燃的烷烴氣體。同時(shí)三乙基鋁具有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用，空氣中最高容許濃度僅為2mg/m3，其主要損害呼吸道和眼結(jié)膜，高濃度吸入可引起肺水腫，吸入其煙霧可致煙霧熱；皮膚接觸可致嚴(yán)重灼傷，產(chǎn)生充血水腫和起水皰，疼痛劇烈［1］。

鑒于三乙基鋁不穩(wěn)定，且不能受熱、接觸空氣和水，屬于《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》（2002版）中的第4.2類(lèi)自燃物品。在聚乙烯和聚丙烯項(xiàng)目中使用的三乙基鋁濃度為93wt%，壓力約為0～4.0MPa，因此三乙基鋁被視為危險(xiǎn)物質(zhì)，可能發(fā)生的主要危險(xiǎn)危害為火災(zāi)爆炸、中毒、窒息和化學(xué)燒傷。

三乙基鋁在軍事上主要作為彈藥燃料；在石油化工生產(chǎn)中主要作為烯烴聚合催化劑，它與烯烴反應(yīng)能制得烯烴二聚體及各種α-烯烴、高碳醇和其它化學(xué)中間體；還可作為烷基化劑，是齊格勒-納塔型催化劑的組分之一［2］。

本文對(duì)聚乙烯、聚丙烯大型裝置中三乙基鋁單元的布置、配管、儀表安全等方面的基礎(chǔ)要求進(jìn)行論述。

1　布置

三乙基鋁一般為聚烯烴的聚合催化劑，使用量很小，液體三乙基鋁進(jìn)入裝置需要使用槽車(chē)，因此在整個(gè)裝置布置中一般把三乙基鋁單元置于較偏遠(yuǎn)、少接觸其它有機(jī)物質(zhì)的區(qū)域。三乙基鋁單元的設(shè)備布置要盡量露天化，以保證易燃易爆物質(zhì)可以迅速稀釋和擴(kuò)散，同時(shí)三乙基鋁單元的設(shè)備、管道、管件等均須采用可靠的密封技術(shù)，使三乙基鋁的貯存和輸送都密閉進(jìn)行，防止泄漏。三乙基鋁的卸放區(qū)、進(jìn)料泵和回收罐等主要設(shè)備都必須用防爆隔墻分隔，以避免發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)影響整個(gè)區(qū)域。由于三乙基鋁的危險(xiǎn)特性，不能將三乙基鋁安全閥排放管引入全裝置火炬，因此在三乙基鋁單元中設(shè)置燃燒坑，三乙基鋁安全閥出口可能含有可燃物三乙基鋁或氮?dú)猓虼艘捎煤线m的防護(hù)措施，并使排放地點(diǎn)避開(kāi)人行通道，同時(shí)在三乙基鋁單元設(shè)置防雨棚，避免其在泄漏時(shí)遇水。

2　工藝配管

三乙基鋁管道多為小尺寸管道，在配管中需要注意管道的操作和支撐，此外，還需注意三乙基鋁PID中的特別要求。一般來(lái)說(shuō)，普遍的要求有：

（1）三乙基鋁主工藝管道和支管連接點(diǎn)切斷閥門(mén)之間距離最短，這樣能使沖洗時(shí)死角盡可能少。

（2）三乙基鋁管道不用密封焊接，需要使用軟密封止回閥。

（3）確保三乙基鋁系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力和選用的三乙基鋁槽車(chē)罐MAWP相一致。

（4）三乙基鋁單元的放空支管應(yīng)至少高于總管300mm，而且需從頂部垂直接入。放空總管應(yīng)坡向密封罐，坡度為每米10mm。管線不能有袋型。

（5）采用絲堵連接以確保所有三乙基鋁系統(tǒng)的放空和排凈。放空閥應(yīng)從工藝管線的頂部（不能從底部）接出或向上傾斜，以使管內(nèi)介質(zhì)可以自流回工藝管線。

（6）氮?dú)廛浌芤托读媳鄯珠_(kāi)，以實(shí)現(xiàn)更好的自流。

（7）三乙基鋁泵出口的安全閥出口管線須自流回泵的吸入口，安全閥的入口管線須自流回泵的排出口，同時(shí)，要使安全閥進(jìn)口和出口管道長(zhǎng)度最短。三乙基鋁泵出口的壓力表壓力指示必須在泵的排出口能看見(jiàn)，且壓力表的安裝須自流回管線。

（8）放空總管進(jìn)入密封罐的切斷閥必須在空曠位置采用鑰匙-鎖系統(tǒng)。該帶鎖閥門(mén)系統(tǒng)為強(qiáng)制安全措施，以防止安全閥泄放時(shí)上游設(shè)備超壓。

除上述三乙基鋁單元內(nèi)部配管情況外，在生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)小尺寸如DN15的三乙基鋁管道沿管廊敷設(shè)去其它生產(chǎn)區(qū)域的情況。

以某聚丙烯裝置為例，有3根1/2″三乙基鋁管道需要通過(guò)管廊從三乙基鋁單元敷設(shè)至反應(yīng)區(qū)，三乙基鋁管道沿管廊長(zhǎng)度約173m，設(shè)定保溫厚度為40mm，則保溫后的單根管道直徑約為101mm。此時(shí)要選擇熱軋普通槽鋼40a或40b，熱軋普通槽鋼40b的單位重量約65kg/m，則三根1/2″三乙基鋁管道單獨(dú)保溫后作槽鋼保護(hù)的使用槽鋼量約為520m，管廊增加的荷載為195kg/m。顯然從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性來(lái)說(shuō)，單獨(dú)保溫后，單獨(dú)槽鋼保護(hù)都是不合理的。因此在三乙基鋁管道長(zhǎng)距離管廊敷設(shè)中目前國(guó)內(nèi)裝置主要采取如下兩種方式：

（1）多根小尺寸三乙基鋁管道捆綁在一起進(jìn)行保溫后，放置在槽鋼里進(jìn)行保護(hù)。

（2）單根三乙基鋁管道進(jìn)行保溫后，再把多根保溫后的管道放置在電纜或儀表橋架盒中。

第一種方法由于采用了整體保溫，若在生產(chǎn)過(guò)程中某一根管道發(fā)生泄漏，會(huì)造成要破壞整體保溫然后才能查找泄漏定位等問(wèn)題；而且集體保溫后選取的槽鋼也同樣存在超大超重的問(wèn)題，因此現(xiàn)在大型裝置多采用第二種方式，這樣可以有效地把三乙基鋁管道集中保護(hù)起來(lái)，并與其它工藝管道分隔開(kāi)，同時(shí)每一根管道都是單獨(dú)保溫，單獨(dú)沿管廊敷設(shè)。把三乙基鋁管道放置在電纜或儀表橋架盒中，可以有效避免管道雨淋，并減輕管廊單位荷載。

3　儀表

三乙基鋁系統(tǒng)要設(shè)置可靠的報(bào)警系統(tǒng)、停車(chē)連鎖和緊急停車(chē)系統(tǒng)，包括分散控制系統(tǒng)DCS、安全儀表系統(tǒng)SIS和先進(jìn)過(guò)程控制APC等。其中儀表安全系統(tǒng)（SIS）可以自動(dòng)停車(chē)，也可由操作人員在中央控制室輔助操作臺(tái)上手動(dòng)停車(chē)。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，儀表安全系統(tǒng)連鎖動(dòng)作，三乙基鋁單元各部分均在帶液帶壓情況下停下來(lái)，有部分泄壓閥自動(dòng)打開(kāi)，此時(shí)調(diào)節(jié)閥和切斷閥均應(yīng)處于保證系統(tǒng)安全的位置。

4　安全操作

在含有三乙基鋁的管道和設(shè)備上須設(shè)計(jì)纏繞充滿壓縮空氣的易燃塑料管道，當(dāng)易燃塑料管道內(nèi)壓力降低時(shí)，說(shuō)明三乙基鋁泄漏，這時(shí)自動(dòng)切斷三乙基鋁進(jìn)料，并在中央控制室報(bào)警。

三乙基鋁單元的設(shè)備及管道密閉操作，停車(chē)時(shí)用礦物油沖洗，以確保三乙基鋁含量小于要求濃度后才能開(kāi)啟。

三乙基鋁屬于金屬類(lèi)火災(zāi)，危險(xiǎn)性高、起火速度快、易燃易爆。需要在三乙基鋁單元設(shè)置D類(lèi)干粉滅火系統(tǒng)，同時(shí)配備手提式及推車(chē)式干粉滅火器。

為防止裝置區(qū)在運(yùn)行、檢修中因工人誤操作造成危險(xiǎn)事故，工廠應(yīng)制定一套嚴(yán)格科學(xué)的三乙基鋁單元操作規(guī)范和操作規(guī)程，定期對(duì)職工進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)，加強(qiáng)安全意識(shí)。定期對(duì)工人進(jìn)行安全防護(hù)、自救、逃生培訓(xùn)并進(jìn)行演練。如遇突發(fā)事故，工人能迅速自救、互救和逃生，并能迅速啟動(dòng)緊急救援預(yù)案，將事故危險(xiǎn)和損失降至最低。

參考文獻(xiàn)

［1］張維凡，張海峰.常用化學(xué)危險(xiǎn)物品安全手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，1992.

［2］來(lái)亦子，馮桂.三乙基鋁生產(chǎn)工藝過(guò)程的火災(zāi)爆炸事故分析［J］.安全與環(huán)境工程，2011，18（5）：83- 86.□

The Design Points of Triethyl Aluminum Unit in PE，PP Plant

DAI Jing，SU Lin
（Anhui Design Institute of Chemical Industry，Hefei 230009，China）

Abstract：Triethyl aluminum is widely used in large- scale PE，PP projects. Based on hazard characteristics of triethyl aluminum，according to the actual project examples，the paper focuses on plant design points of triethyl aluminum unit，layout and piping. The aspects ofthe design ofthe instrument and safe operation are alsoelaborate.

Key words：triethyl aluminum；layout；pipingdesign；safety

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.03.020

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ263.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008- 553X（2016）03- 0057- 02

收稿日期：2016- 01- 30

作者簡(jiǎn)介：戴靜（1983-），女，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)，工程師，從事化工設(shè)計(jì)工作，18955165063，0551- 64667606，daijing719@163.com。