环氧乙烷储罐安全设计及安全管理措施

2015-12-14张立军

山东工业技术 2015年15期

张立军

（滨化集团股份有限公司,山东滨州 256600）

环氧乙烷（EO）又名氧化乙烯，是最简单的环醚。主要用于制造乙二醇、表面活性剂、洗涤剂、增塑剂以及树脂等，在医药上可以用作灭菌剂。是一种易燃、易爆和易聚合的物质，同时又是一种强麻醉剂，能引起急、慢性中毒，属于高度危害物质。因此，对环氧乙烷的运输、储存和使用要求都非常严格。本文结合我公司的设计、管理及操作经验，主要介绍环氧乙烷储罐的安全设计、安全措施。

1 环氧乙烷的物化性质与危险性

（1）环氧乙烷的主要物化性质（见表1）；（2）环氧乙烷的毒求设置氮封，我公司环氧乙烷储罐氮封压力设置为0.1MPa，通过DCS控制，使氮封压力维持在正常范围内，当压力过低时，进氮调节阀打开，往罐内补氮，当压力过高时，排氮调节阀打开，含有少量环氧乙烷的氮气排入水封罐进行吸收；（3）安全泄放系统。环氧乙烷是极危险的物料，设计上除提高储罐的设计压力外，还设置了安全泄放系统安全阀排放压力略低于储罐的设计压力。为防止环氧乙烷自聚堵塞安全阀，采用爆破片与安全阀串联的方式。且安装互为备用的两套安全阀泄放系统，以确保在任何时候（包括故障、维修、检修期间）都能满足储罐安全运行要求。安全阀出口通入洗涤塔系统，通过碱洗吸收异性。环氧乙烷的沸点低（10.4℃），能在正常大气压力与温度下迅速气化。即使在低浓度环氧乙烷（50ppm）的工作环境下，也会刺激眼睛和呼吸系统。长时间接触低浓度环氧乙烷，会对人体的中枢神经有抑制作用，使人感觉疲劳。因此，长期处于低浓度环氧乙烷环境的人员完全不能察觉更高浓度的环氧乙烷存在。所以，工作环境中环氧乙烷浓度应保持在尽量低的水平，而进行危险操作如检维修人员必须使用自给式呼吸器及佩戴防护眼镜；（3）环氧乙烷的易燃易爆性。环氧乙烷的闪点非常低（＜-17.8℃），且爆炸极限非常宽（3.0～100%），含有3%以上体积浓度的环氧乙烷空气混合物就可以燃烧，在更高浓度范围甚至达到100%，会以放热分解反应替代燃烧，因此，一般概念上环氧乙烷不存在爆炸上限。环氧乙烷化学性质非常活泼，接触碱金属、氢氧化物或高活性催化剂如铁、锡、铝的无水氯化物或铁、铝的氧化物可大量放热，并会引起爆炸。纯环氧乙烷蒸汽如果被点火或加热到560℃以上，也会分解爆炸。因此，必须避免纯环氧乙烷蒸汽与“过热点”直接接触，常见的过热点有以下几种：明火、静电、灼热的沉积炭、催化剂订层热点、金属乙炔化物；（4）环氧乙烷的易聚合性。环氧乙烷在常温下能经多种化学品如酸、碱、氯化物、氧化物和一些有机物催化引发聚合。铁锈是常见的环氧乙烷自聚催化剂，因此，环氧乙烷坚决避免与铁锈接触。纯环氧乙烷的热引发聚合温度为100℃，一旦开始聚合，放热非常强烈。不论是催化剂引发还是热引发的聚合，如果不及时控制温度，聚合会自动加速并最终汽化并可能引发爆炸分解。在较低温度下，静置的环氧乙烷聚合非常缓慢，产生固体聚合物，虽然不发生爆炸，但会堵塞管道、阀门及仪表等。

表1 环氧乙烷的主要物化性质

2 环氧乙烷储罐安全设计

根据环氧乙烷的物化性质及储存要求，结合我公司实际操作经验，浅谈环氧乙烷储罐的安全性设计。（1）储罐的设计。由于铁锈能引发环氧乙烷自聚，所以罐体应采用不锈钢材质。罐内设内置式换热器，以充分对介质进行冷却。设计压力一般规定为根据氮封压力确定，但为了更加安全，当冷冻水故障时，储罐能密封存放环氧乙烷，可提高储罐的设计压力。除储罐之外，所有与环氧乙烷接触的设备、管道均采用不锈钢材质。垫片用聚四氟乙烯材料。设备及管道的保冷材料可使用阻燃的泡沫玻璃，外保护层避免使用镀锌铁皮，可使用有锈钢板或PVC板；（2）温度与压力安全指标控制。环氧乙烷超过40℃即可开始自聚，储罐的操作温度一般规定为-10～20℃。我公司用-15℃冷冻乙二醇为冷冻介质，控制储存温度-10～0℃。环氧乙烷储罐要常情况排放的环氧乙烷。排放的环氧乙烷有可能在爆炸极限范围之内，因此，安全阀出口管道充氮气密封，以降低危险性；（4）联锁控制系统。1）储罐上设置温度DCS指示及超温报警，以及时发现温度异常；2）设置液位DCS指示和高、低液位报警。高高液位联锁进料切断阀，低低液位联锁出料切断阀；3）氮封系统设置进氮调节阀与排氮调节阀，当压力低于设定值时，进氮调节阀慢打开，进行充氮。当高于设定压力时排氮调节阀慢慢打开，进行排放。

3 环氧乙烷储罐安全管理重点措施

（1）储罐启用前，必须用氮气置换，确保氮气纯度99.9%以上，分析合格，方可进料；（2）贮罐最大贮量为容积的85%，绝不允许超装。每天定时巡检，检查现场液位和远传液位是否一致；（3）在罐区内操作,要严格使用(铜制)防爆工具；（4）贮罐液相温度必须在5℃以下，冷冻系统必须保持正常运行，满足储存要求；（5）贮罐及釜上的安全阀（防爆膜）应定期检查、检测，防爆膜要定期更换；可燃气体检测报警仪要定期校验；要定期检查防雷、防静电接地是否良好；（6）要定期对环氧乙烷罐壁厚检测，并做好记录；（7）定期检查贮罐有无泄漏，一旦发生泄漏，用24倍以上的水进行稀释，将污水收集到事故应急池中，进行集中处置。