聚醚生产装置的工程设计及安全控制

江森明

（杭州杭氧化医工程有限公司，浙江 杭州 310014）

1 聚醚简介

化纤油剂作为化纤生产与加工过程中必不可少的助剂，其主要作用是调节化学纤维的摩擦，防止静电产生，被广泛应用于纺织行业中化纤生产。纺丝工艺对油剂所要求的这些特性，是聚醚以外的其它平滑剂无法做到的，因此在化纤油剂中聚醚用量达70%以上。聚醚通常指环氧乙烷（EO）与环氧丙烷（PO）在不同起始剂下加成聚合而得到的高分子化合物。

2 物料和工艺危险性分析

环氧乙烷（EO）和环氧丙烷（PO）属于危险化学品[1]，同时环氧乙烷和环氧丙烷属于重点监管的危险化学品[2]。表1 列出了这两种物质的物化数据和危险特性。

表1 列出了EO 和PO 的物化数据和危险特性

聚醚生产装置的产品聚醚不属于危险化学品，但在生产过程中使用到危险化学品环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）等，故属于危险化学品使用装置。使用数量达到《危险化学品使用量的数量标准（2013 年版）》时，企业还需申领危险化学品使用证。

功能性聚醚生产工艺中的乙（丙）氧基化工艺（属O-烷基化反应）列入重点监管的危险化工工艺目录[3]。

3 厂址选择

工厂地址选择应符合当地总体规划、土地利用规划及产业布局，同时满足交通运输便利，有可靠充足的水源和电源供应。环氧乙烷易燃、有毒、为致癌物，厂址应远离城镇居住区、公共设施、国道省道、河海港区等人员密集场所和重要设施，构成重大危险源的危险化学品储存设施需符合《危险化学品安全管理条例》的规定。

4 装置总平面布置

为了生产装置的稳定运行，需要配套建设储存EO/PO 的储罐区、生产装置车间、辅助生产设施、公用工程设施、仓储设施等。总平面布置应按功能分区布置，防火间距应符合《建筑设计防火规范》、《化工企业总图运输设计规范》 等相关规范要求。根据《危险化学品重大危险源辨识》的规定进行辨识，若构成重大危险源，重大危险源与全厂性重要设施和其他建构筑物的防火间距至少满足《石油化工企业设计防火规范》的要求。

5 工艺设计及安全控制

卸车工艺：EO/PO 运输必须采用专用槽罐车，卸车采用泵送+压缩机的工艺。起初阶段采用泵将槽车内的EO/PO 液体打入储罐，槽车与储罐气相平衡连接，储罐的气相（氮气）转入槽车；后期阶段，停泵，将EO/PO 储罐的气相（氮气）经压缩机压入槽车，把槽车、管道内的残留EO/PO 液体全部压入储罐。卸车泵选用防爆型自吸式磁力驱动泵；压缩机选用防爆型无油润滑压缩机；储罐进料/出料管道设在顶部，并延伸至罐底100 mm；与槽车气相、液相连接采用金属软管+法兰连接方式，不采用快速接头，以免接头脱落。

储存工艺：由于环氧乙烷沸点（10.4 ℃）较低，储罐采用内设预冷水盘管、外设喷淋水管，罐体外包保冷材料，罐区顶设钢棚防止太阳暴晒，储罐上设置温度指示和高温报警。储罐设置通氮保护，通氮与放空联锁，储罐上设置压力指示、高/低压报警和安全阀，通过DCS 使氮封压力维持在正常操作值范围内。储罐设置液位计、高/低液位报警、高高液位切断进料、低低液位联锁停泵。与储罐相连的EO/PO 管道采用串联双阀控制，包括储罐液位计阀。

供料工艺：为了防止环氧乙烷聚合物阻塞管路，储罐向生产装置供料管路采用泵送循环方式，供料泵与卸车泵不属同一台泵，供料泵选用防爆型自吸式磁力驱动泵。供料管路末端设置安全阀，防止管路上EO/PO 气化超压。

聚醚工艺：生产装置采用新型反应器，反应器顶端设置喷淋盘管，反应器底端接入循环泵，反应液由循环泵打入顶端喷淋管，形成细小的料液雾滴与气相EO/PO 进行反应，从而增加气液的接触面。聚醚反应为强放热反应，在循环泵出口管路上设置换热器（通循环水），热量由循环泵带至换热器移出。聚醚工艺被列入重点监管的危险化工工艺，①监控工艺参数：反应器的温度和压力、循环泵的电流、EO/PO 进料流量及配比等；②安全控制要求：EO/PO 进料紧急切断；换热器循环上水、回水；反应器盘管蒸汽、疏水；安全设施：氮气进气阀、紧急放空阀、爆破片安全装置/安全阀；有毒气体检测报警装置等；③采用控制方式：将反应器内温度和压力与循环泵电流、EO/PO 进料流量、换热器循环水形成联锁关系，当反应器温度超标或循环泵电流发生故障时自动停止EO/PO 进料并紧急停车。反应装置使用催化剂（如KOH），一旦催化剂回流到EO/PO 储罐易引发聚合。防止工艺物料回流，在EO/PO 进料管上设置止回阀。

管道材料：由于铁锈对环氧乙烷聚合有强催化作用，因此要求管道和设备材质必须选用304或316 不锈钢[3]。EO/PO 管道应采用焊接和法兰连接，尽可能少采用法兰连接。垫片选用不锈钢缠绕高纯度柔性石墨垫片，要求带内外环。

[1]国家安全生产监督管理总局，中华人民共和国工业和信息化部，中华人民共和国公安部，等.危险化学品目录（2015 版）.

[2]国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化学品名录的通知.安监总管三[2011]94 号.

[3]国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知.安监总管三[2009]116 号.

[4]郑连忠.浅谈以环氧乙烷为原料的化工装置设计要点[J].甘肃科技，2004，9(6)：42-47.