環氧乙烷儲罐安全設計及安全管理措施

張立軍

（濱化集團股份有限公司,山東 濱州 256600）

環氧乙烷（EO）又名氧化乙烯，是最簡單的環醚。主要用于制造乙二醇、表面活性劑、洗滌劑、增塑劑以及樹脂等，在醫藥上可以用作滅菌劑。是一種易燃、易爆和易聚合的物質，同時又是一種強麻醉劑，能引起急、慢性中毒，屬于高度危害物質。因此，對環氧乙烷的運輸、儲存和使用要求都非常嚴格。本文結合我公司的設計、管理及操作經驗，主要介紹環氧乙烷儲罐的安全設計、安全措施。

1 環氧乙烷的物化性質與危險性

（1）環氧乙烷的主要物化性質（見表1）；（2）環氧乙烷的毒求設置氮封，我公司環氧乙烷儲罐氮封壓力設置為0.1MPa，通過DCS控制，使氮封壓力維持在正常范圍內，當壓力過低時，進氮調節閥打開，往罐內補氮，當壓力過高時，排氮調節閥打開，含有少量環氧乙烷的氮氣排入水封罐進行吸收；（3）安全泄放系統。環氧乙烷是極危險的物料，設計上除提高儲罐的設計壓力外，還設置了安全泄放系統安全閥排放壓力略低于儲罐的設計壓力。為防止環氧乙烷自聚堵塞安全閥，采用爆破片與安全閥串聯的方式。且安裝互為備用的兩套安全閥泄放系統，以確保在任何時候（包括故障、維修、檢修期間）都能滿足儲罐安全運行要求。安全閥出口通入洗滌塔系統，通過堿洗吸收異性。環氧乙烷的沸點低（10.4℃），能在正常大氣壓力與溫度下迅速氣化。即使在低濃度環氧乙烷（50ppm）的工作環境下，也會刺激眼睛和呼吸系統。長時間接觸低濃度環氧乙烷，會對人體的中樞神經有抑制作用，使人感覺疲勞。因此，長期處于低濃度環氧乙烷環境的人員完全不能察覺更高濃度的環氧乙烷存在。所以，工作環境中環氧乙烷濃度應保持在盡量低的水平，而進行危險操作如檢維修人員必須使用自給式呼吸器及佩戴防護眼鏡；（3）環氧乙烷的易燃易爆性。環氧乙烷的閃點非常低（＜-17.8℃），且爆炸極限非常寬（3.0～100%），含有3%以上體積濃度的環氧乙烷空氣混合物就可以燃燒，在更高濃度范圍甚至達到100%，會以放熱分解反應替代燃燒，因此，一般概念上環氧乙烷不存在爆炸上限。環氧乙烷化學性質非常活潑，接觸堿金屬、氫氧化物或高活性催化劑如鐵、錫、鋁的無水氯化物或鐵、鋁的氧化物可大量放熱，并會引起爆炸。純環氧乙烷蒸汽如果被點火或加熱到560℃以上，也會分解爆炸。因此，必須避免純環氧乙烷蒸汽與“過熱點”直接接觸，常見的過熱點有以下幾種：明火、靜電、灼熱的沉積炭、催化劑訂層熱點、金屬乙炔化物；（4）環氧乙烷的易聚合性。環氧乙烷在常溫下能經多種化學品如酸、堿、氯化物、氧化物和一些有機物催化引發聚合。鐵銹是常見的環氧乙烷自聚催化劑，因此，環氧乙烷堅決避免與鐵銹接觸。純環氧乙烷的熱引發聚合溫度為100℃，一旦開始聚合，放熱非常強烈。不論是催化劑引發還是熱引發的聚合，如果不及時控制溫度，聚合會自動加速并最終汽化并可能引發爆炸分解。在較低溫度下，靜置的環氧乙烷聚合非常緩慢，產生固體聚合物，雖然不發生爆炸，但會堵塞管道、閥門及儀表等。

表1 環氧乙烷的主要物化性質

2 環氧乙烷儲罐安全設計

根據環氧乙烷的物化性質及儲存要求，結合我公司實際操作經驗，淺談環氧乙烷儲罐的安全性設計。（1）儲罐的設計。由于鐵銹能引發環氧乙烷自聚，所以罐體應采用不銹鋼材質。罐內設內置式換熱器，以充分對介質進行冷卻。設計壓力一般規定為根據氮封壓力確定，但為了更加安全，當冷凍水故障時，儲罐能密封存放環氧乙烷，可提高儲罐的設計壓力。除儲罐之外，所有與環氧乙烷接觸的設備、管道均采用不銹鋼材質。墊片用聚四氟乙烯材料。設備及管道的保冷材料可使用阻燃的泡沫玻璃，外保護層避免使用鍍鋅鐵皮，可使用有銹鋼板或PVC板；（2）溫度與壓力安全指標控制。環氧乙烷超過40℃即可開始自聚，儲罐的操作溫度一般規定為-10～20℃。我公司用-15℃冷凍乙二醇為冷凍介質，控制儲存溫度-10～0℃。環氧乙烷儲罐要常情況排放的環氧乙烷。排放的環氧乙烷有可能在爆炸極限范圍之內，因此，安全閥出口管道充氮氣密封，以降低危險性；（4）聯鎖控制系統。1）儲罐上設置溫度DCS指示及超溫報警，以及時發現溫度異常；2）設置液位DCS指示和高、低液位報警。高高液位聯鎖進料切斷閥，低低液位聯鎖出料切斷閥；3）氮封系統設置進氮調節閥與排氮調節閥，當壓力低于設定值時，進氮調節閥慢打開，進行充氮。當高于設定壓力時排氮調節閥慢慢打開，進行排放。

3 環氧乙烷儲罐安全管理重點措施

（1）儲罐啟用前，必須用氮氣置換，確保氮氣純度99.9%以上，分析合格，方可進料；（2）貯罐最大貯量為容積的85%，絕不允許超裝。每天定時巡檢，檢查現場液位和遠傳液位是否一致；（3）在罐區內操作,要嚴格使用(銅制)防爆工具；（4）貯罐液相溫度必須在5℃以下，冷凍系統必須保持正常運行，滿足儲存要求；（5）貯罐及釜上的安全閥（防爆膜）應定期檢查、檢測，防爆膜要定期更換；可燃氣體檢測報警儀要定期校驗；要定期檢查防雷、防靜電接地是否良好；（6）要定期對環氧乙烷罐壁厚檢測，并做好記錄；（7）定期檢查貯罐有無泄漏，一旦發生泄漏，用24倍以上的水進行稀釋，將污水收集到事故應急池中，進行集中處置。

4 結語

針對環氧乙烷有毒、易燃、易爆、易聚合的特點，儲罐的工藝及安全設計一定要合理、可靠，以防止泄漏、爆炸等事故的發生。我公司的環氧乙烷儲罐運行穩定、安全可靠、可操作性強，說明其工藝與安全設計是合理的。

[1]國家質量技術監督局質技監鍋字[2000]95號：關于加強環氧乙烷儲運容器安全管理的通知[S].

[2]陳丕尊.環氧乙烷貯罐區安全措施設計[J].沈陽化工,2000,29(04).

[3]劉書華.環氧乙烷儲罐工藝控制及安全設計[J].化工設計,2012,22(06).

[4]吳梁.環氧乙烷儲存和長距離輸送安全性分析[J].廣東化工,2013,40(12).

[5]朱琳.環氧乙烷貯存工藝改造[J].吉林化工學院學報,2008,25(02).

[6]高海英.環氧乙烷的危險性分析及其安全措施[J].石油化工設計,2008,25(02).