环氧乙烷安全设计

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1、环氧乙烷安全设计1 工艺简述生产环氧乙烷与乙二醇是采用以乙烯为原料，用纯氧进行氧化的工 艺路线。简要工艺流程是将乙烯、纯氧、致稳甲烷以一定的比例与 循环气混合送入氧化反应器，在银催化剂作用下进行氧化反应，生 成环氧乙烷。反应温度200-290C，反应压力2MPa。反应生成的环 氧乙烷气体用水吸收其中的环氧乙烷，再经解析、精馏，得到纯净 的环氧乙烷。将纯净的环氧乙烷与水按一定比例送入乙二醇反应器，反应生成乙 二醇。再经蒸发、脱水、精馏得到产品乙二醇。该装置的物料乙烯和环氧乙烷都是易燃、易爆物质，且有毒；乙二 醇可燃，有轻毒。2 重点部位2.1 氧化反应器乙烯与纯氧的氧化反应在氧化反应器中进行，反

2、应产 物是环氧乙烷。由于乙烯、环氧乙烷都是易燃易爆物质，且又有氧 存在，因此如果控制不好，就可能发生爆炸事故。2.2环氧乙烷泵环氧乙烷的分解爆炸温度571C，如果达到此温度无 需进空气就会发生爆炸。由于环氧乙烷易气化，如果对环氧乙烷泵 操作不当，会产生气蚀造成空转，使泵内温度升高，容易达到环氧 乙烷的分解爆炸温度；如环氧乙烷泵的叶轮安装不正，会发生擦壁， 也能使温度升高达到分解爆炸温度。为防止环氧乙烷泵的温度升高， 设有防止泵憋压的联锁控制和轴承温升联锁控制。该泵设有水喷淋 保护。2.3环氧惭烷贮罐环氧乙烷在有酸、碱、醛的环境下易发生聚合反应 能放出大量的热；与水反应也能放出大量的热。由于这些

3、反应放出 的大量热，会导致环氧乙烷的分解操作，因此环氧乙烷的贮罐中绝 不能有酸、碱、醛、水等物质。为保证环氧乙烷贮罐的安全，用冷 冻盐水保持5C左右的低温，而且用0.2MPa的氮气进行氮封，以使 气相组成过离爆炸极限。环氧乙烷贮罐设有水喷淋保护。3 安全要点3.1 氧化反应器3.2 环氧乙烷泵3.3 环氧乙烷贮罐3.4 其它部位安全设计：1）储存工艺条件的确定 3%f）L0q8r0GE6l0t并列布置两台环氧乙烷贮罐，基于环氧乙烷气体的极易爆炸性和 很高的火焰温度，故在储罐的气相空间设置了惰性气体充填保护措 施（氮气浓度不低于99.5%），可使贮罐内气相空间环氧乙烷混合气 体处于爆炸极限范围之

4、外。(5G0G614 !根据有关资料显示，环氧乙烷储存温度在30C以下, 储罐压力应在 0.22MPa 以上,基于减缓环氧乙烷聚合、防止输送中汽 化、减少排空损失降低氮气系统负荷及尽量避免储存温度压力较高 带来的危险因素等综合对比，设计中贮罐带半夹套，夹套内通入冷 冻水，采用了较低的储存温度-5-10C，储罐的设计压力达到了 0.8MPa，以确保安全。*0$Q&58d)储存量的确定(C/w5W)8o;B;u,x根据环氧乙烷日消耗量，在满足生产供应的前题 下，选最低贮存量。考虑供应的时间周期，储存量按7 8 天设计， 所以设计中采用了两台环氧乙烷贮罐。装填系数约50%。既可在一旦 事故出现时，将

5、其中一台内的物料导入另一台储罐内，减少事故危 险和物料损失。8XU)p3n7u+o!N0D(2)储罐、管路和仪表材质的选择;Zj#A%+e%v4d7v$D前提条件是避免铁锈及防止铜、镁合金及其他乙炔氧化物，因为它 们会导致环氧乙烷聚合和污染。本工艺设计储罐采用16MnR,在使用 前必须经过严格彻底除锈并用氮气保护。进料管线采用不锈钢材料， 因为出料体积一般在 300 升/次以内，并且在 6 个小时内即可使用完 所以出料管线采用的是碳素钢。3G4S,G.f3B:d,Q (3)冷冻系统设置 5c%G(nW2Q$-B*R%W环氧乙烷储罐采用外夹套低压盐水循环导冷方式进行冷却。并且外 加冷水喷淋装置，

6、以防停车时缺乏冷冻盐水时使用。-M4h2M.M2A8#z6W&y+m(4)输送方式的确定lXY*.H+d5nC本设计环氧乙烷的输送不采用输送泵输送，而采用0.30.4MPa的 氮气压料输送。这样既可减低输送泵在各个方面带来的不确定的不 安全性，又节约了动力。5L:)clI0j7*pt.p (5)管路系统的布置和安装H（X+Wv: t8ix4A管路连接除阀门及其它管件和设备等需要法兰 连接处外，其余则选用焊接结构并尽量减少焊接点，以减少泄漏。4a/sy+f%N;A,n%V-a+J7v管路布置遵循尽可能使环氧乙烷在停车 时能自行靠重力从管路中排净的原则，避免出现“U”形和气袋。在 不可避免出现上述

7、情况时，必须设立排净或排空装置。绝对不可以 出现长期停车时两端完全封闭的管路，遇此情况则应设置自由泄出 端或安全阀。（z09I$k为防止环氧乙烷聚合物阻塞管路，在管路的适当部位设 置了氮气吹扫系统。-y#q*hF4z（6）垫片及保冷材料0o;P（V:U2p0s8八天然橡胶和石棉垫片因会被环氧乙烷溶解促进环氧 乙烷聚合，故选择了聚四氟乙烯和不锈钢缠绕式垫片。系统内的保 冷隔热材料，选择闭孔泡沫玻璃，外裹玻璃纤维，外刷防火涂料。$（7）设置贮罐安全泄放系统,bll)Z5D*nK$Jlu为确保安全，环氧乙烷贮罐上必须设置的安全 泄放系统不应是简单意义上的安全阀，因为它一旦失灵，后果则可 能十分严重。

8、也不应以爆破膜作为通常的泄压手段，因为它不能控 制排出，直到会将物料排尽。所以每台环氧乙烷储罐设置了两个安 全阀，安全阀下设置两个阀门，平时阀门为敞开状态，一旦安全阀 再现故障，即可关闭该安全阀下部的阀门。4JLq*T9f4八为保证放空系统安全，放空出口设计了列管盐水冷却 器和氮气吹扫管线，列管盐水冷凝器在进料变压时可以将挥发的环 氧乙烷冷凝回流，氮气管线用以吹扫泄放物和残留物。96A6G6wD*e9%e设置了*的带阻火器的放空管。.H_,e+Q:E2T0G(8)消防设施/7l1J$I0X)p:z,d环氧乙烷极易溶解于水，4%浓度的水溶液是火灾安全区。为此，采 用水稀释是最方便经济和有效的安全

9、保护和消防方案。4R;_2F3E4v5rV6i在储罐上端设置了水喷淋装置，并保证水呈喷射状，喷射水量在1015L/minm3。采用手动控制。5Y-yM &nJ在储罐周边设置两个消防水栓1Q#5D(I,p厂1u0D)#)P2Z9x关于事故储液池的设置：本装置设计了一座300m3的储液池，且储液池外另建有24mX20mX2m的围墙。储罐上 端加盖了 7m 高的敞开式的遮阳棚。3X1Y;Z9y%Xe/W66环氧乙烷输送泵的安全设计由于环氧乙烷所具有的危险特性，其输送泵须给予特殊的安全防护 这些泵均装有安全装置以保护泵本身、工厂环境以及操作人员。所 有输送环氧乙烷的泵均采用DURAMETALLIC串行

10、轴封，因为它具有更 加安全的特质。每一台泵均有密封液小槽，本场使用50%EG水溶液以为环氧乙烷泵 之轴封漏供应一种抑制液体，每一个封液槽都有一个液位开关，槽 中液位低时输出一个讯号至控制室，经共享警示系统在主控板发生 警报，液位低即表示外侧轴封漏，封液槽亦装有压力开关，压力高 时作动警报器，封液槽之高压警报即表示内侧轴封漏，无论发生压 力高或液位低的警报，现场操作员应立刻去检视发生问题的泵，并 决定是否应予停车并启动备用泵，操作员绝不可仅仰赖警报系统来 侦测环氧乙烷设备，必须定时巡视检查，因为仪器警报系统也有 发生故障的时候。环氧乙烷泵亦具有内端及外端颈轴承温度侦测仪，轴承温度高时在 控制室发

11、出警报，轴承温度高是轴承故障，泵轴线对准不佳及机械 振动等现象很好的指示，一个热的轴承可以点燃环氧乙烷汽，发现 轴承温度上升时应立即检查，若判断轴承已损坏，即停车检修。所有环氧乙烷泵均以两台并联使用，其中一台为备用泵。泵设有低 流量保护停车装置，当测得低流量时，控制室警报器被作动，而且 经 30 秒延迟时间后令泵跳车，每组泵亦有电路连锁，两台泵不能同 时运转超过2 分钟，经过两分钟的延迟时间后，较早启动的泵将自 动停掉，这个防护装置可防止泵发生滞流及过热，每一台泵均可从 控制室予以按停。环氧乙烷泵之进出口管在线装有隔离阀，当发生大量泄漏或火灾时 可用遥控手动开关关闭隔离阀，隔离阀的仪器空气侍应

12、管线，有一 段系用聚乙烯管，并绕经近于泵轴封之处，发生火灾时聚乙稀管将 熔断放出空气而令隔离阀关闭，每一台泵上方装设一条附有可熔管 塞的引导管，可作动洒水系统，每一台泵至少有2m2/hr之喷水量喷 洒在轴封上。每台环氧乙烷泵轴封上面或泵浦附近都装设可燃性气体侦测器，一 旦侦测到环氧乙烷漏出，控制室表板上的监视器红灯亮，火警系统 警报同时作响。此外制程区运转设备中含有液态环氧乙烷的设备附 近装设有环氧乙烷MONITOR,共有16台（包含环氧乙烷槽车灌装站的 一台）可侦测环境中微量的环氧乙烷（精确度至0.1PPM）当测得微量的 环氧乙烷含量达设定点时即会作动主控制室环氧乙烷 MONITOR 警报 作响，提示操作人员至该处探查，或同时携测爆器测爆以追踪其环 氧乙烷来源予以适当之处理。