洛阳环氧乙烷安全设计

  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200-290℃，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 <http://www.hbsafety.cn/article/33/>。  
    2.2环氧乙烷泵 环氧乙烷的分解爆炸温度571℃，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5℃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  
    3.1.1严格控制好乙烯、纯氧、致稳甲烷的混合比例。  
    3.1.2严格控制反应温度不超过290℃，反应压力不超过2.0MPa。  
    3.1.3联锁控制系统要处于完好状态。  
    3.1.4定期用高温测厚仪对反应器壁厚及其管道进行检测，并做好记录。  
    3.1.5装银催化剂时，必须保护好，银脱落催化剂球会萎缩。生产进水会使银催化剂中毒。  
    3.2环氧乙烷泵  
    3.2.1该泵不能有泄漏，如有泄漏要立即检修。  
    3.2.2防泵憋压和轴承温升的联锁控制要处于完好状态。  
    3.2.3定期检查水喷淋保护系统，要保持畅通好用。  
    3.3环氧乙烷贮罐  
    3.3.1贮罐的液位要低于80%。  
    3.3.2贮罐中绝不能混入酸、碱、醛、水等。  
    3.3.3氮封系统要维持正常。水喷淋系统要保证畅通好用。  
    3.4其它部位  
    3.4.1纯氧由氧压机供给。氧压机易发生着火事故 <http://www.hbsafety.cn/article/33/>，因此要加强巡检，做好记录，准确分析判断异常情况，以便及时采取有力的防护和补救措施。输送纯氧的管道必须干净，不能有油脂。  
    3.4.2定期检测接地系统，保证良好接地，符合静电接地要求。  
    3.4.3环氧乙烷装槽车或钢瓶长距离运输，要充以0.7MPa的氮封进行保护，槽车或钢瓶要符合有关安全要求。  
    3.4.4环氧乙烷沸点低，极易发挥，不要用手接触，以防冻伤。  
    3.4.5环氧乙烷进入眼内会造成眼发炎或失明，因此在排放环氧乙烷时，要做好个人防护。  
    3.4.6定期校验可燃气体报警仪，保证处于完好状态。 
安全设计：
1）储存工艺条件的确定3 {% f) L0 q8 r0 G  E6 l0 t
①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外。
(  G0 G6 t4 `! ②根据有关资料显示，环氧乙烷储存温度在30℃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～-10℃，储罐的设计压力达到了0.8MPa，以确保安全。* O$ Q& ~5 }8 d) @
③储存量的确定
( C/ w5 W) ]8 o; 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。8 X" U) p3 n7 u, ^+ o! N0 D
（2）储罐、管路和仪表材质的选择; Z( j# ~# A% [+ e% v4 d7 v$ 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。
3 G4 S, G. f3 B: d, Q（3）冷冻系统设置5 c% G( n" W2 Q$ [- 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，以防停车时缺乏冷冻盐水时使用。- M4 h2 M. M2 A8 ?# z6 W& y+ m
（4）输送方式的确定1 X' Y* {. H+ d5 n  C
本设计环氧乙烷的输送不采用输送泵输送，而采用0.3～0.4MPa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。
5 L: }) c1 I0 j7 ~* p" t. p（5）管路系统的布置和安装
' H( X+ W' v  }: t8 i' x4 A①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。
4 a/ s' y+ f% N; A, n% V- a+ J7 v②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。
( z0 ?9 I$ ?$ k③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* h" F4 z
（6）垫片及保冷材料
0 o; P( V: U2 p0 s8 ^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
, b1 l) Z5 D* n  K$ J1 u  }①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。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。
4 J  L" q* T9 f4 ^②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。9 ]6 A6 G6 w" D* e9 ?% e
③设置了**的带阻火器的放空管。. H' _, e+ Q: E2 T0 G
（8）消防设施/  l1 J$ I0 X) 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保护和消防方案。
4 R; _2 F3 E4 v5 r' V6 i①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10～15L/min·m3。采用手动控制。
5 Y- y' M& n! J②在储罐周边设置两个消防水栓。1 Q# ]5 D( I, p: ^
1 u0 D) ]. ^# ~) P2 Z9 x③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24m×20m×2m的围墙。储罐上端加盖了7m高的敞开式的遮阳棚。
3 X1 Y; Z9 @  y% X" e/ 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。