尾气系统安全设计

2015-08-20黄海艳湖南海利工程咨询设计有限公司长沙410007

化工设计 2015年3期

黄海艳湖南海利工程咨询设计有限公司长沙 410007

化工装置生产过程中产生的尾气成分复杂，不仅有原、辅材料的挥发性气体，还有化学反应过程中产生的气体或其它挥发性物质等。在化工装置设计中，尾气系统的设计向来不被重视，为整个装置设计的薄弱环节，主要体现为设计工艺流程较简单，检测和控制点少。而近年来，尾气在长距离输送过程中发生爆炸的事故较多［1-2］，主要为尾气中的有机物与助燃物质(空气或氧气)充分接触，在输送过程中由于管道静电接地不良或其它原因等产生火花，达到爆炸的条件而引发爆炸事故。结合某化工装置尾气系统实例，简介尾气系统设计的新思路。

1 尾气系统安全设计思路

某化工装置主要生产合成杀虫剂，用到的挥发性物质有挥发性溶剂等，生产过程包含溶解、反应、离心分离、干燥、包装等。由于空气中水分的含量对合成过程的收率影响较大、以及产品的不稳定性等特点，在溶剂的储存过程、溶解过程、反应过程、离心分离和干燥过程中均设置微压氮气保护系统。生产装置的尾气主要来源于储罐、反应釜等进出料排放、正常离心分离过程的放空、干燥过程放空等，此外，还有固体投料过程中的抽风尾气、离心机布置区域的换气等均进尾气系统中，尾气中的成分有有机物、空气、惰性气体等，项目须对尾气焚烧处理。焚烧炉位于生产装置所在厂区的中部，离生产装置距离数千米。尾气中既有高浓度有机物，还存在助燃物质空气等，在输送过程若静电接地不良或由于其它原因，易发生爆炸事故。本设计拟根据尾气的成分，将尾气系统分为两个独立的系统:惰性化气体系统和贫气系统。将储罐、反应釜、离心机和干燥器的正常放空接入惰性化气体系统;离心机布置区域的换气和固体投料区域的抽风尾气，由于有机物含量很少，主要为空气，故接入贫气系统。对两个系统分别进行设计，尾气由两套独立的风机送至焚烧炉系统内，惰性化气体中有机物含量高，作为主要燃烧介质，而贫气可作为焚烧炉的空气补充。

2 两套尾气系统安全设计

2.1 惰性化尾气系统

2.1.1 工艺流程

惰性化尾气系统中有机物含量较高，为了不形成爆炸性混合物，需严格控制系统内含氧量。拟采用设置在线氧含量检测、报警和联锁补氮的措施控制系统内氧含量，带控制点的流程见图1。

2.1.2 流程及联锁控制说明

所有惰性化尾气均接入气液分离罐内。设置气液分离罐［3］的目的是分离除去尾气中可能夹带的液滴，气相由风机送至废气焚烧炉。设置2 台风机，1 用1 备，对每台风机设置电流监测、报警和联锁，当风机电流处于低位时报警，更低时系统能自动切换至另外一台备用风机，切换风机的同时还需将风机前的阀门KV02 和KV03 进行自动切换。在进风机前的管道上设置了2 个在线氧含量检测，用于检测系统内氧气含量;风机前设置压力调节系统，以维持整个尾气系统处于均衡的微负压状态，防止前系统流量过小对风机的影响;在风机出口管道上设置温度检测，高温报警和联锁;在尾气总管靠近端点处设置进氮气管线，当风机出口温度高或系统内任意一个氧气浓度仪的氧含量超标时均需自动打开氮气管道上的开关阀KV01，如氮气开关阀KV01 打开仍不能有效解决问题，则需关闭KV04，同时打开KV05，将尾气切换至就近的高空排放系统，可避免高温或氧含量超标的尾气长距离输送至焚烧炉引发安全事故。