环氧乙烷/乙二醇装置风险分析

发表时间:2020/11/5   来源:《科学与技术》2020年28卷第19期   作者:陈伟
[导读] 环氧乙烷易燃、易爆、易自聚,依据其与人接触的毒性危害指标被划分为极度危害介质(Ⅰ级)
        陈伟
        中沙(天津)石化有限公司 天津市 300270
        摘要:环氧乙烷易燃、易爆、易自聚,依据其与人接触的毒性危害指标被划分为极度危害介质(Ⅰ级),被国家安监总局列入首批重点监管的危险化学品名录,在生产、储存、运输等方面应予以极大的重视,不仅要严格遵守石油化工的设计标准和操作规程,还要根据其易聚合、易气化、高温分解、有毒、爆炸极限范围宽等特殊危险性质采取相应的安全措施。
        关键词:环氧乙烷;风险;识别方法;措施
引言
        环氧乙烷是乙烯下游中仅次于聚乙烯的重要衍生物,主要用于乙二醇、聚醚单体等化工原料的生产,是当今重要化工产品。环氧乙烷采用乙烯氧气选择性氧化工艺生产,其技术核心是乙烯环氧化银催化剂。该催化剂以α-Al2O3为载体,负载以Ag主组分和诸如Cs、Re等助剂元素[,载体的物性和表面化学性质显著影响催化剂的反应性能,因此调变载体性能是改进催化剂反应性能的一种重要手段。目前文献公开报道的载体性能调变方法主要有氧化铝原料复配、元素掺杂以及后处理改性等,而对于载体焙烧过程中工艺条件的研究较少。
1环氧乙烷/乙二醇装置的技术来源及化学反应
        全国EO/EG装置基本采用的是乙烯氧化法生产环氧乙烷、以乙烯、氧气为原料,氯乙烷为抑制剂,甲烷为致稳气,按一定比例在高温、高压下,通过环氧乙烷氧化反应器含银催化床层得到含一定浓度环氧乙烷的混合气,再经过吸收、解析、精制等工序,生产出环氧乙烷产品,再以环氧乙烷、水为原料,水合生成乙二醇水溶液,然后经多次蒸发、脱水(干燥)、精制等工序分离出乙二醇、二乙二醇,三乙二醇等产品。主要技术来源:Shell、SD、DOW、中石化自有技术。乙烯、氧气反应生成环氧乙烷,过程中伴随副反应二氧化碳产生,放出大量的热。二氧化碳与碳酸盐反应经解析脱除;环氧乙烷水合反应得到一乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等。环氧乙烷还可以异构化为乙醛,部分还可氧化为乙酸,甚至乙二醇可以氧化为乙醇醛,继而和醇类反应生成酯类并可逆。
2危险源及危害因素辨识
        乙烯:CAS号74-85-1;与空气混合能形成爆炸性混合物,爆炸上限36%(V/V),下限2.7%(V/V),对健康有较强的麻醉作用,对环境有危害。氧气:CAS号7782-44-7;支持燃烧,是燃烧爆炸的基本要素之一,能氧化大多数活性物质。与乙烯、甲烷形成有爆炸性的混合物。甲烷(致稳剂):CAS号74-82-8;与空气混合能形成爆炸性混合物,气体爆炸上限15%(V/V),下限5.3%(V/V)。一氯乙烷(抑制剂):CAS号75-00-3;与空气混合能形成爆炸性混合物,气体爆炸上限14.8%(V/V),下限3.6%(V/V),对健康有害,有刺激和麻醉作用,对环境有危害。
3风险排查方法
        3.1泵温度控制措施
环氧乙烷沸点为10.7℃,具有极高的气化性。在储存温度为-6-0°C时,设备通常需要较低的温度。当温度高于沸点时,介质的排气会导致泵的空气腐蚀。此外,环氧乙烷很容易自行聚合,酸、碱液、氯、氧化和高温等激励因素的存在可能会导致大量环氧乙烷聚合,从而导致较高的热量产生。如果不采取有效的温度降低措施,聚合反应会自动加速,并可能导致爆炸。因此,应采取措施防止环氧乙烷泵温度升高。循环液从导向轮排出,通过屏蔽层、轴承和背板的孔通过较小的管线回到油箱的空气空间。确保泵温度低于0°C。(1)在泵内,流体流动温度随轴承温度和报警、级联控制而定。在15°C的储存温度下锁定泵,冷却泵体和连接的管路。(2)环境封闭阀设置喷嘴并确保有足够的水。在高温夏季,泵单元的喷嘴打开。

(3)采取措施防止泵空转,将发动机机械能转化为热量,导致泵体和介质温度升高。
        3.2设备控制措施
        循环气压缩机突然停机。循环气不能流动,导致氧气混合气体高度集中、受损、火灾爆炸,其高风险主要由循环气压缩机保护层和故障时氧气混合器的逻辑和可靠性决定。氧泵的风险。(1)机器泄漏(或二次密封系统)是环氧乙烷爆炸的重要原因,在炼油厂,泵类故障23%是机器泄漏造成的,因此机器的选用、质量和安装质量对确定风险至关重要。(2)泵振动太大(即泵本身由于机械或操作原因,如轴承损坏、气动、排空等)。)并引起泄漏或高温升,导致环氧爆炸。泵的风险是由其专门知识决定的,而这些专门知识又与操作级别、管理级别和设备状况直接相关。因此,风险是根据风险矩阵中的上述条件确定的,以查看没有采取哪些措施降低风险。(3)生产运行波动大,静电放电,造成环氧乙烷爆炸。这就需要加强技术和问责制培训,以降低风险。
        3.3级联控制
        储罐设置液位锁定装置,达到液位值时,低值抽油机会堵塞,抽油机延迟10s,泵阀关闭后。罐壳设置压力试验和微调,通过液位线和剥离线上的压力控制阀将罐壳的压力保持在0.3MPa。为环氧罐的外循环温度设置替代散热器,其中冷却液为-12c环氧乙烷溶液。当罐壳温度达到较高报警值时,打开外回路的流量,将罐壳液泵引导至加热管路,将温度降低到-5°C。管道出口管路的温度测量,加热水箱壳体出口管路上的温度控制阀,通过控制冷却液的流动来控制合理区域内环氧乙烷的温度。
        3.4环氧故障应急处理措施
处理紧急情况下的泄漏。从环氧泄漏时,泄漏团队迅速脱离泄漏,立即隔离150米,从而进入st。
        3.5维护与保养
        (1)轴承温度正常运行中的轴承温度允许值不高于70℃。若轴承温度偏高,除轴承的制造和检修是否有问题以外,润滑油的质量和供油量是主要原因。(2)振动引起水力透平振动的原因很多,例如对中不良,转子不平衡,工艺系统波动,轴承故障,地脚螺栓松动等。如果出现振动,应对现象进行分析,查出导致振动的主要原因,进行消除。(3)冲洗要保证冲洗液管道畅通,压力大于1.15MPa,压力低时及时补液保证有充裕的冷却冲洗液量,以延长机械密封的使用寿命。
结束语
        综上所述,环氧乙烷装置无论主、辅料还是产品,生产工艺,危险性极大,且一旦发生事故后果比较严重,对整个装置进行风险分析非常必要,安全风险矩阵是评定风险定级和风险值的重要工具,在中石化,规定了中国石化可接受安全风险标准、评估指标和剩余风险值管理的最低安全要求,只要抓住上面要点,巧妙运用针对危险与可操作性(HAZOP)在化工设计中的应用[4]、HALOPA、SCL、JSARBI等工具和风险矩阵相结合,根据装置现实条件分析出装置风险清单、对中、高风险,采取可行措施,降低风险可接受,风险管理就是事前管理,是把关口前移,是治本,可以防止事故发生。
参考文献
[1]朱少坤.环氧乙烷再吸收系统吸收水量的优化[J].乙烯工业,2018,30(04):19-23+5.
[2]丁国荣,姜皓岩,石宝珠,范英杰.环氧乙烷深加工产业研究[J].乙醛醋酸化工,2018(12):17-24.
[3]顾芷玉.列管式乙烯环氧化反应器性能分析与优化[D].北京化工大学,2018.
[4].中国石化镇海炼化分公司环氧乙烷/乙二醇装置运行刷新世界纪录[J].石油炼制与化工,2018,49(05):42.
[5]汪旭斌.环氧乙烷/乙二醇装置E-6730换热器管束断裂原因分析及应对措施[J].广东化工,2018,45(04):143-144+138.
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