聚醚生產裝置的工程設計及安全控制

江森明

（杭州杭氧化醫工程有限公司，浙江 杭州 310014）

1 聚醚簡介

化纖油劑作為化纖生產與加工過程中必不可少的助劑，其主要作用是調節化學纖維的摩擦，防止靜電產生，被廣泛應用于紡織行業中化纖生產。紡絲工藝對油劑所要求的這些特性，是聚醚以外的其它平滑劑無法做到的，因此在化纖油劑中聚醚用量達70%以上。聚醚通常指環氧乙烷（EO）與環氧丙烷（PO）在不同起始劑下加成聚合而得到的高分子化合物。

2 物料和工藝危險性分析

環氧乙烷（EO）和環氧丙烷（PO）屬于危險化學品[1]，同時環氧乙烷和環氧丙烷屬于重點監管的危險化學品[2]。表1 列出了這兩種物質的物化數據和危險特性。

表1 列出了EO 和PO 的物化數據和危險特性

聚醚生產裝置的產品聚醚不屬于危險化學品，但在生產過程中使用到危險化學品環氧乙烷（EO）、環氧丙烷（PO）等，故屬于危險化學品使用裝置。使用數量達到《危險化學品使用量的數量標準（2013 年版）》時，企業還需申領危險化學品使用證。

功能性聚醚生產工藝中的乙（丙）氧基化工藝（屬O-烷基化反應）列入重點監管的危險化工工藝目錄[3]。

3 廠址選擇

工廠地址選擇應符合當地總體規劃、土地利用規劃及產業布局，同時滿足交通運輸便利，有可靠充足的水源和電源供應。環氧乙烷易燃、有毒、為致癌物，廠址應遠離城鎮居住區、公共設施、國道省道、河海港區等人員密集場所和重要設施，構成重大危險源的危險化學品儲存設施需符合《危險化學品安全管理條例》的規定。

4 裝置總平面布置

為了生產裝置的穩定運行，需要配套建設儲存EO/PO 的儲罐區、生產裝置車間、輔助生產設施、公用工程設施、倉儲設施等。總平面布置應按功能分區布置，防火間距應符合《建筑設計防火規范》、《化工企業總圖運輸設計規范》 等相關規范要求。根據《危險化學品重大危險源辨識》的規定進行辨識，若構成重大危險源，重大危險源與全廠性重要設施和其他建構筑物的防火間距至少滿足《石油化工企業設計防火規范》的要求。

5 工藝設計及安全控制

卸車工藝：EO/PO 運輸必須采用專用槽罐車，卸車采用泵送+壓縮機的工藝。起初階段采用泵將槽車內的EO/PO 液體打入儲罐，槽車與儲罐氣相平衡連接，儲罐的氣相（氮氣）轉入槽車；后期階段，停泵，將EO/PO 儲罐的氣相（氮氣）經壓縮機壓入槽車，把槽車、管道內的殘留EO/PO 液體全部壓入儲罐。卸車泵選用防爆型自吸式磁力驅動泵；壓縮機選用防爆型無油潤滑壓縮機；儲罐進料/出料管道設在頂部，并延伸至罐底100 mm；與槽車氣相、液相連接采用金屬軟管+法蘭連接方式，不采用快速接頭，以免接頭脫落。

儲存工藝：由于環氧乙烷沸點（10.4 ℃）較低，儲罐采用內設預冷水盤管、外設噴淋水管，罐體外包保冷材料，罐區頂設鋼棚防止太陽暴曬，儲罐上設置溫度指示和高溫報警。儲罐設置通氮保護，通氮與放空聯鎖，儲罐上設置壓力指示、高/低壓報警和安全閥，通過DCS 使氮封壓力維持在正常操作值范圍內。儲罐設置液位計、高/低液位報警、高高液位切斷進料、低低液位聯鎖停泵。與儲罐相連的EO/PO 管道采用串聯雙閥控制，包括儲罐液位計閥。

供料工藝：為了防止環氧乙烷聚合物阻塞管路，儲罐向生產裝置供料管路采用泵送循環方式，供料泵與卸車泵不屬同一臺泵，供料泵選用防爆型自吸式磁力驅動泵。供料管路末端設置安全閥，防止管路上EO/PO 氣化超壓。

聚醚工藝：生產裝置采用新型反應器，反應器頂端設置噴淋盤管，反應器底端接入循環泵，反應液由循環泵打入頂端噴淋管，形成細小的料液霧滴與氣相EO/PO 進行反應，從而增加氣液的接觸面。聚醚反應為強放熱反應，在循環泵出口管路上設置換熱器（通循環水），熱量由循環泵帶至換熱器移出。聚醚工藝被列入重點監管的危險化工工藝，①監控工藝參數：反應器的溫度和壓力、循環泵的電流、EO/PO 進料流量及配比等；②安全控制要求：EO/PO 進料緊急切斷；換熱器循環上水、回水；反應器盤管蒸汽、疏水；安全設施：氮氣進氣閥、緊急放空閥、爆破片安全裝置/安全閥；有毒氣體檢測報警裝置等；③采用控制方式：將反應器內溫度和壓力與循環泵電流、EO/PO 進料流量、換熱器循環水形成聯鎖關系，當反應器溫度超標或循環泵電流發生故障時自動停止EO/PO 進料并緊急停車。反應裝置使用催化劑（如KOH），一旦催化劑回流到EO/PO 儲罐易引發聚合。防止工藝物料回流，在EO/PO 進料管上設置止回閥。

管道材料：由于鐵銹對環氧乙烷聚合有強催化作用，因此要求管道和設備材質必須選用304或316 不銹鋼[3]。EO/PO 管道應采用焊接和法蘭連接，盡可能少采用法蘭連接。墊片選用不銹鋼纏繞高純度柔性石墨墊片，要求帶內外環。

[1]國家安全生產監督管理總局，中華人民共和國工業和信息化部，中華人民共和國公安部，等.危險化學品目錄（2015 版）.

[2]國家安全監管總局關于公布首批重點監管的危險化學品名錄的通知.安監總管三[2011]94 號.

[3]國家安全監管總局關于公布首批重點監管的危險化工工藝目錄的通知.安監總管三[2009]116 號.

[4]鄭連忠.淺談以環氧乙烷為原料的化工裝置設計要點[J].甘肅科技，2004，9(6)：42-47.