丁二烯儲運工藝設計的優化

摘要：本文對丁二烯儲運設計中的一些要點、難點進行了闡述，對工藝、設備安全進行設計上的技術優化，保障了儲運的安全。

關鍵詞：丁二烯儲運；球罐；優化；安全

丁二烯是用于合成橡膠ABS樹脂、酸酐等的主要原料，工業上主要采用球罐或臥式罐儲存。丁二烯建規火險為甲級，與空氣混合能形成爆炸性混合物，在空氣中的爆炸極限為1.4%~16.3%，另外丁二烯易與氧生成過氧化物，也容易發生自聚放熱，其過氧化聚合物是不穩定的，易爆、易積累，易引起丁二烯球罐發生爆炸事故和管道的堵塞。因此丁二烯在儲運設計中防止自聚和過氧化物的生成是非常重要的。

1工程概況

山東VOPAK在現有的廠區新建兩臺2000m3的丁二烯球罐及相關的配套設施。

2工藝

2.1工藝包括碼頭卸船、棧臺卸火車、球罐儲存、冷凍循環及裝車，同時還能實現在事故情況下的倒罐功能。

2.2丁二烯球罐的主要技術參數

2.3工藝設計上的幾個要點、難點

每個球罐設計兩套安全閥，避免安全閥口易被堵塞，采用爆破片和安全閥串聯的方式。此外還設計一套遠程手動控制排放系統，當壓力超過正常操作范圍壓力時，由控制室手動排放至洗滌塔或火炬系統。

防止球罐在非正常壓力、溫度、液位下操作，在球罐頂設計壓力、溫度、液位遠傳信號指示、報警及緊急停車系統。

丁二烯性質非常活躍，在沒有任何誘發劑的情況下，受熱即可以發生自聚合反應，伴隨放熱，溫度繼續升高，再自聚，從而形成鏈式反應。因此，球罐操作溫度控制在27℃以下，采用循環冷凍水與丁二烯進行熱交換，保持溫度在15℃。

丁二烯易與氧反應生成過氧化物，因此嚴格與空氣接觸，并采用球罐頂氮封，氮氣的純度要求99.8%，此外還需定時用在線氧分析儀對球罐氣相進行采樣和分析。圖1 取樣裝置。

防止球罐受外界環境溫度變化影響，采用儲罐保冷設計；并在夏季較高溫度的情況下，對球進行固定噴淋冷卻，甚至加入相應的阻聚劑。

2.4 工藝計算

球罐的充裝率 Φt=Φb*ρb/ρt

Φt-任意溫度下球罐的充裝系數；

Φb-最高工作溫度下球罐的充裝系數；

ρb-最高工作溫度下丁二烯的密度；

ρt-任意溫度下丁二烯的密度；

充裝系數是一個很重要的概念，避免在過低溫度下，充裝過多，當溫度升高，壓力增大；或在高于操作溫度下進料，球罐充裝量過少，造成球罐利用率降低。

安全閥計算 安全閥按《壓力容器安全技術監察規程》中壓力容器安全泄放量的計算。本項目是按照有完善的絕熱材料保溫層的液化氣體壓力容器的安全泄放量的計算：

式中：Ws-壓力容器的安全泄放量，Kg/h；

q-在泄放壓力下液化氣體的氣化潛熱，KJ/Kg；

λ-常溫下絕熱材料的導熱系數，KJ/m2.h.℃；

σ-保溫層的厚度，m；

Ar-容器的受熱面積，m2；

t-泄放壓力下的飽和溫度，℃。

球罐上氮封閥的設定值。球罐上氮封閥的壓力設定值是需要根據操作溫度下的飽和蒸汽壓來確定。當氮封閥的壓力值設定值過高，球罐上安全閥容易頻繁開啟，反之，設定過低，達不到保護球罐瞬時產生的真空負壓和防止過氧化物產生。

固定管板式換熱器的計算。忽略換熱器的熱量損失，計算冷、熱流體的負荷。其中丁二烯走管程，冷凍水走殼層。該條件下換熱器的換熱面積為32m2，為了防止換熱器的內漏，丁二烯滲入到冷凍水系統，在冷凍水系統放空口設計丁二烯濃度檢測報警器。

2.5注水的設計

根據《石油化工企業設計防火規范》（GB50160-92）1999年版規范要求，在罐底部設置注水的目的是考慮當全壓力式儲罐發生管口或閥門泄露時，即在貯罐下部形成水封阻止液體的外泄，防止事故的發生。注水前，應用氮氣將管道安全置換，以免注水時，該段空氣進入罐內。注水補漏是一種搶救的方案，要求企業制定詳盡的操作規程和平時的模擬演練。此外，在設計上，選用質量可靠的法蘭、墊片、閥門，避免由于質量問題引起球罐底部液體泄露。

總之，在丁二烯儲運工藝設計中，針對各細節進行優化設計，綜合考慮，避免丁二烯的自聚和與空氣接觸或與氧反應，發生放熱使設備的壓力升高或產生過氧化物而爆炸。當然，根據丁二烯的物質性質和儲存特性，做到工藝先進，設備選用合理，嚴格規范的操作就能夠保證生命財產安全下，創造社會財富。

參考文獻

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[2]壓力容器安全技術監察規程/國家質量技術監督局編.北京：中國社會勞動保障出版社，1999

[3]潭天恩.化工原理[M].北京：化學工業出版社，1996