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石油化工操作聚合釜安全技术

日期:2010-12-21浏览:2846次

在生产过程中工艺参数主要是温度、压力、流量、液位、物料配比等控制参数。工艺技术部门对工艺指标的制定考虑了指标的安全性。但一般情况下工艺指标只是一个范围,而不是一个确定值。所以工艺指标的安全控制应该包括两层含义,一是不违反工艺控制指标,二是在工艺指标范围内优化操作。在同样的控制指标范围内,不同的工艺操作优化水平的效果截然不同,也是操作人员实际水平高低的体现。

  1.温度的控制

  温度是生产操作zui重要的指标,不同化学反应有zui适宜的反应温度聚合釜;各种机械、电气、仪表设备都有使用的zui高和zui低允许温度;各种原材料、助剂等都有贮存使用的温度范围。原油加工、蒸馏、精馏过程中不同的控制温度更是直接决定着不同馏分产物的组成。工艺过程中温度的受控程度更是装置安全性的重要标志。温度对岗位操作的影响是zui直接的。如在石油裂解过程中,超温会造成催化剂失去活性,深度裂解,导致炉管结焦烧毁甚至发生炉膛爆炸。在塑料、橡胶聚合过程中,超温往往会造成釜内爆聚、凝胶结块等。在氧化、还原反应生产过程,如果温度控制不当,可直接引发爆炸。如过氧化氢异丙苯生产过程中,异丙苯氧化反应温度不得超过120℃,提浓塔塔釜温度不得高于100℃,否则就会因为氧化过度和过氧化物分解引起爆炸。所以生产过程的温度控制力求合理,手段力求完善,操作要力求准确。

  反应聚合釜热的加入或移出,控制手段要综合搭配、完善,不留死角。以橡胶聚合为例,釜内反应热的移出手段应考虑釜内搅拌强度,釜内列管、蛇管散热控制,夹套散热控制,釜外循环冷却系统如单体、惰性气体蒸发外循环冷却等的控制等,要针对釜内放热热负荷大小和釜的结构与容量大小,配置完善的温度控制手段。特别是对于高温、高压;剧烈反应的温度控制,要实行双保险或多保险。如聚合釜搅拌的双路供电或设保安电源、人工搅拌装置等。裂解炉的炉管温度联锁、湿润配合蒸汽联锁、进料联锁以及防止计算机误动作和人工误操作的联锁等,使反应系统正常的温度控制和异常情况下的温度控制都有完善有效的手段。

  在实际操作时,判断问题要准,指令下达要准,执行指令要准,是温度控制的重要保证。

  2.压力的调整与控制

  压力控制主要包括压力的形成与压力的使用两个环节。一个系统压力的来源主要是气体压缩增压、液体输送增压和化学反应增压三个方面。气体压缩增压环节,主要是以压缩机为中心的压缩安全操作。随着工艺的不同,压缩机的能力、结构、形式各不相同,如往复式压缩机、离心压缩机、水环液环式压缩机、螺杆压缩机等。但从操作控制强度和安全角度出发,zui典型的是往复式压缩机。在岗位操作中影响压缩机工艺参数的zui突出问题有液体进缸、机械故障和出口及后系统排压不畅。操作者在操作中要勤于检查,认真听、摸、看、想。就是听压缩机各部位运转声音是否正常,摸电机及其他有关部位温度是否正常,看水、油分离器液面,看放空及后系统有无凝结水冻堵,想就是认真思考检查情况,判断压缩机运转是否正常。

  另外,就是对化学反应增压的操作控制。有些反应过程要产生气态副产物,再加上系统自身的压力,如果尾气系统排压不畅,就会使整个反应系统憋压,影响系统的压力控制,严重时会引起事故。如某化工厂乙苯绝热脱气炉在冬季开车时由于脱氢气反应系统尾气放空阻火器被凝结水冻堵,排压不畅,导致绝热脱氢炉系统憋压,乙苯从法兰垫刺开漏出,遇炉子明火而着火爆炸。如果反应系统的增压与尾气凝结水的冻堵连在一起,其危害更大,所以更应引起高度重视。

  3.液位的安全控制

  生产过程的液位控制主要是不超装、超贮、超投料,液面要真实。假液面是生产过程中影响液位控制的常见问题。形成假液面的原因主要有:

  (1)液面计及液面计管冻堵;

  (2)密度不同的液体混合操作时,由于液面计管和容器内的液体密度不同,造成液面计液面与容器实际液面不一致;

  (3)液面计阀门关闭或堵塞;

  (4)液面计管、阀门被凝胶、自聚物、过氧化物等堵塞,许多液面计管是透明的,容易暴露在阳光下,所以在液面计处很容易形成自聚物和过氧化物;

  (5)贮槽排水排液不及时;

  (6)容器搅拌混合效果不好,容器内有沉淀分层;

  (7)液面计与容器气相不连通,造成气阻;

  (8)容器内液体气化,造成气液相界面不稳;

  (9)接送料操作中液面不稳定。

  消除假液面首先要稳定操作,认真进行岗位巡回检查。另外还应注意液面计的选型和结构的改进。

  4.物流与物料配比的控制

  在生产中物料流量或配比的控制对操作的影响随着反应的不同而不同。如在放热反应中,随着反应物投料速度加快,反应热量增加,反应温度就上升。如果反应热不能及时撤出,就会引起反应系统超温,物料分解、突沸而引发事故。如果反应温度过低,反应物加入量过大,会暂时抑制反应温度上升,一旦反应温度回升,则积聚的反应物会在局部剧烈反应,同样会导致突沸和事故发生。在有些氧化反应过程中,因加料速度过快,会造成反应速度过快发生爆炸事故。而且有些反应的反应物本身就能形成爆炸混合物。如乙烯氧化生产环氧乙烷的反应中,乙烯的氧化就是在接近爆炸混合浓度的配比下进行氧化反应的,一旦物流控制不当就会引起爆炸。

  物流和配比的控制操作,在高分子合成的工艺过程中有它独特的安全特点。与精细化工和一般化工合成反应不同,高分子合成的聚合反应主体是单体,用来引发聚合反应的引发剂配比很小,而引发剂加入量的微小变化,对聚合反应的速度和高聚物产品的结构性能有很大影响。引发剂加入的不准,会导致聚合反应超温、超压、爆聚、凝胶结块等。准确加入引发剂,应注意以下几个方面:

  (1)选择合适的计量设备。要根据引发剂的实际加入量选择计量槽和计量泵的大小。如果计量泵、计量槽选择过大,会降低计量调节精度,使操作难以控制。

  (2)简化计量系统工艺配管,提高自动化控制水平。尽量减少物料在系统的滞留量,一方面可以缩短计量环节的反应时间,另一方面可减少引发剂在计量系统停留时的凝结、结晶、沉淀。特别是间歇聚合的生产过程,引发剂结晶沉淀,堵塞液面计和加料管线是冬季生产的常见问题。

  (3)准确计量、核准配方量。

  (4)精心操作准确计量。认真检查计量设备,及时消除假液面。DCS控制系统要注意核对计量前后的液面变化,防止计算机控制的误动作或假动作。

  (5)按要求进行搅拌,保证引发剂溶液的均一性和分析代表性。

  此外,在许多高分子聚合的共聚过程中,不同活性的单体配料比例控制也应特别注意。

  ①由于不同单体的活性不同,单体投料时的配比控制不好,就会影响聚合反应的速度。如在丁二烯和丙烯腈共聚过程中,由于丙烯腈的活性较大,在投料操作中,如果丙烯腈多加了,聚合反应就会变得剧烈,严重时会导致超温、爆聚、凝胶结块堵塞管线和设备。所以在实际生产中特别是高腈聚合物的聚合过程中丙烯腈的投料比例要严格控制;

  ②不同单体投料比例的控制,直接影响共聚物中单体的结合比率和高聚物的结构,影响高聚物的质量。

  加料顺序和速度是所有化学反应操作中至关重要的一环。有些反应操作中,如果反应物加料顺序颠倒,可能引起爆炸。如氯化氢合成时必须先投氢后投氯。三氯化磷生产时必须先投磷后投氯。磷酸脂与甲胺反应时应先投磷酸脂后滴加甲胺等。有些反应过程中反应速度是通过反应物的加入速度来控制的。如在丁基萘磺化生产间丁基萘磺酸的过程中,就是通过控制发烟硫酸的加入速度,控制反应速度和防止超温。另外,有些反应过程中如果加料速度过快,会造成有害的或易燃易爆的反应尾气来不及吸收而积聚外逸,造成人身中毒或引发火灾爆炸事故。所以生产中一是要按规定程序加料,二是要严格控制加料速度,三是要有与反应能力相适应的尾气吸收和通排风设施。

  5.原料中微量杂质的控制

  在普通化学反应和高分子聚合反应中,原料或反应物中的杂质虽然量小,但影响很大。如在聚合反应过程中,有些杂质会终止聚合反应活性,降低反应速度;有些杂质会破坏乳化液、悬浮液等反应系统的稳定性,造成反应器内凝聚结块、堵塞设备;有些杂质会使高分子链发生岐化和交联,影响聚合产品质量等。在许多化学反应过程中杂质的存在会引发副反应。原料中的杂质可能直接导致生产和贮运过程发生事故。如丁二烯中过氧化物含量增多,就有可能发生因过氧化物受热或受振动分解引起的爆炸事故。原料碳四中乙烯基乙炔含量增加,会引起由乙烯基乙炔遇氧而形成的过氧化物分解爆炸事故。在化工操作中,对原材料或反应物杂质的控制,一是要按规定进行使用前的取样分析,不合格的不能使用。二是要注意观察原材料、助剂的外观质量,如丁二烯过氧化物为乳白粘稠状的,许多阻聚杂质会使原料变为黄色或棕色等,这都可以在贮槽液面上看出来。其三是加强原料、助剂投入反应后的操作监控,及时根据反应异常现象判断原材料助剂中杂质的影响,有针对性地采取措施,保证生产的安全稳定。

  6.溢料的操作控制

  溢料主要是指化学反应过程中由于加料、加热速度较快产生液沫引起的物料溢出,以及在配料等操作过程中,由于泡沫夹带而引起的物料溢出。由于溢料时相界面不清,给液面的调节控制带来困难。反应过程中,溢料使反应物料外泄,容易发生事故。在连续封闭的生产过程中,溢流又容易引起冲浆、液泛等操作事故。为了减少泡沫,防止出现溢料现象,首先应该稳定加料量,平稳操作。第二,在工艺上可采取真空消泡的措施,通过调节合理的真空差来消除泡沫。如在橡胶生产的脱除挥发物的操作中可通过调节脱挥塔塔顶与塔釜的真空度差来减少脱气过程的泡沫,以防止冲浆。第三是在工艺允许的情况下加入消泡剂消减泡沫。第四是在配料操作中可通过调节配料温度和配料糟的搅拌强度,减少泡沫和溢料。

  如果出现溢料或泄料,要根据物料性质进行处理,如果是易燃、易爆和有毒、有害的物料溢出,则禁止向排雨和生活废水系统冲扫。

  7.公用工程的安全控制

  装置的公用工程是指在生产装置上共同使用的电、水、蒸汽、工艺空气、仪表空气、氮气、冷剂等工程供应网。公用工程是操作和工艺参数控制zui基本的保证。如果没有稳定的公用工程供给,就无法控制工艺参数,也无法正常开车。在一般生产过程中,对公用工程的使用与控制都有明确规定。如:

  (1)氮气压料、吹扫、置换必须用活接头连接,用完氮气必须断开活接头,以防物料窜入氮气管网中。

  (2)仪表用空气禁止用于工艺吹扫和置换等作业,以保证仪表空气管网的压力稳定。

  (3)冬季蒸汽管网和用汽设备接受蒸汽时,须排出冷凝液并认真进行预热,蒸汽阀门不能开得过猛过大。

  (4)消防水、过滤水、生活水等不能互窜使用。

  (5)蒸汽、氮气和工艺空气的使用要集中统一调度,有压力波动应及时与调度。氮气压力低于物料压力时,严禁用氮气吹扫设备管线和用氮气压送物料,以防物料反窜入氮气管网中。

  (6)易爆聚、连续性强、危险性大的重点用电部位和系统,要采用双路供电或配备保安自备电源,以保证安全生产。

  8.工艺参数的自动控制

  随着技术进步,炼化生产装置的自动化控制水平越来越高。生产过程工艺参数的控制从现场显示、气动检测调节控制、电动检测调节控制、智能型仪表控制到DCS计算机控制,大大提高了工艺参数的受控程度,保证了工艺的稳定和装置的安全生产。在高度自动化控制的操作中应注意以下问题:

  (1)在控制编程锁定之后,非编程专业人员不得解除锁定、随意调整。工艺操作人员只能在自己的操作盘上操作,其它人不能乱动。

  (2)随时进行计算机操作与现场实际动作的检查,及时防止和消除计算机误动作。

  (3)加强操作责任心,及时处理异常报警。由于计算机控制精度高,工艺参数和安全检测报警点多,操作中不能有麻痹思想而忽视报警处理。在这方面也有过深刻教训。某化工厂一次碳四跑料后检测仪表报警,没引起操作人员的重视和处理,反而认为是仪表误动作,甚至关闭了报警信号。结果大量液化气体溢出,蔓延到厂大门,发生严重火灾爆炸事故。
(4)认真做好岗位巡检,及时消除仪表与现场的差异。

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