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聚丙烯裝置危害因素及其防范措施

2011-03-18   來源:安全文化網(wǎng)    熱度:3795   收藏   發(fā)表評論 0

  (一)開停工時危險因素分析及其防范措施

  1.開工時危險因素分析及其防范措施

  裝置開車的準(zhǔn)備要求有幾方面:所有設(shè)備已吹掃并氮氣置換完畢;火炬系統(tǒng)及公用工程設(shè)施循環(huán)水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、氮氣系統(tǒng)、儀表風(fēng)系統(tǒng)和礦物油沖洗系統(tǒng)都處在完好待用狀態(tài);所有設(shè)備和儀表及附件都要處在備用工作狀態(tài)。氣相法聚丙烯裝置正常開工步驟如下:

  (1)液體丙烯引入丙烯進(jìn)料單元待用,丙烯汽化器投入使用,氣相丙烯壓力穩(wěn)定,氣相丙烯待用;

  (2)第一反應(yīng)器中加人種子粉料,執(zhí)行氮氣置換,氫氣系統(tǒng)引入至反應(yīng)器前待用;

  (3)催化劑、助催化劑、改性劑準(zhǔn)備待用,所有催化劑、助催化劑、改性劑管線用礦物油沖洗;

  (4)兩個反應(yīng)器頂部分離器引入丙烯,分離器液位正常,循環(huán)氣壓縮機、急冷液泵正常運行,反應(yīng)器分離系統(tǒng)開始循環(huán),向頂部分離器加入少量烷基鋁,脫除系統(tǒng)中殘留的有害組分;

  (5)兩反應(yīng)器引入氣體丙烯,反應(yīng)器與分離系統(tǒng)進(jìn)行壓力平衡,兩個反應(yīng)器單元開始空載循環(huán),開車加熱器將反應(yīng)器壓力、溫度升高至操作值;

  (6)第一反應(yīng)器開始依次加入烷基鋁、改性劑和主催化劑,當(dāng)開始有產(chǎn)率時,向第一反應(yīng)器通人氫氣;

  (7)啟動沉降器頂部壓縮機,氣鎖系統(tǒng)空載循環(huán)檢查,第一反應(yīng)器料位上漲至料位設(shè)定值后,開始向由氣鎖器向第二反應(yīng)器輸送粉料;

  (8)以最小流量啟動尾氣壓縮機,建立袋濾器至尾氣壓縮機之間的循環(huán);

  (9)第二反應(yīng)器料位達(dá)到設(shè)定值后,打開底部柱塞閥向氣體膨脹袋濾器中送料,然后進(jìn)入脫氣倉;

  (10)脫氣倉開始通入脫活氮氣和蒸汽,脫氣倉運轉(zhuǎn)2h后,啟動粉料輸送風(fēng)機,開始由粉料輸送系統(tǒng)向造粒單元輸送粉料;

  (11)擠壓造粒單元開車,粒料輸送系統(tǒng)開車,向包裝料倉輸送粒料。

  在開車過程中,裝置從常溫、常壓逐漸升高至操作值,公用工程、原料、催化劑逐步引入裝置,各個環(huán)節(jié)緊緊相扣,裝置的操作參數(shù)變化塊,物料引入引出頻繁,比較容易發(fā)生事故,開工過程中容易發(fā)生的危險因素及預(yù)防措施如表5—18所示。

  2,停工時危險因素分析及其防范措施

  裝置停工涉及多項操作,需要時間長,處理問題多,因此在停車前要制定詳細(xì)的停車計劃,準(zhǔn)備好停車期間所需的物資,聯(lián)系好各有關(guān)部門,裝置正常停車步驟如下:

  (1)依次停止主催化劑、烷基鋁和改型劑加料,催化劑管線進(jìn)行礦物油沖洗,啟動氧殺死系統(tǒng)中止第一反應(yīng)器產(chǎn)率,切斷兩反應(yīng)器丙烯、乙烯、氫氣進(jìn)料;

  (2)將第一反應(yīng)器粉料徹底輸送至第二反應(yīng)器后,隔離第一反應(yīng)器,將第一反應(yīng)器放空,反應(yīng)器分離系統(tǒng)停止循環(huán),第一反應(yīng)器單元丙烯進(jìn)行排放,第一反應(yīng)器單元加裝盲板;

  (3)氣鎖器系統(tǒng)空載循環(huán)幾個周期,徹底排空積存粉料后停止運行,停止沉降器頂部壓縮機;

  (4)第二反應(yīng)器粉料徹底出空,隔離第二反應(yīng)器,反應(yīng)器分離系統(tǒng)停止循環(huán),第一反應(yīng)器單元丙烯進(jìn)行排放,第二反應(yīng)器單元加裝盲板;

  (5)將袋濾器中粉料徹底輸送至脫氣倉后,停止旋轉(zhuǎn)加料閥,尾氣壓縮機;

  (6)脫氣倉停止向擠壓造粒單元輸送粉料,停止旋轉(zhuǎn)加料閥和粉料輸送風(fēng)機;

  (7)擠壓造粒單元停車;

  (8)兩反應(yīng)器單元徹底放空后,進(jìn)行氮氣置換,直至可燃?xì)夥治龊细窈螅V沟獨庵脫Q,停止反應(yīng)器攪拌。

  裝置停工過程是由正常操作狀態(tài)逐步降溫降壓的過程,其操作復(fù)雜,涉及多項交叉操作,各項操作參數(shù)變化大,也是一個比較容易發(fā)生事故的過程,停工過程中容易發(fā)生的危險因素及預(yù)防措施如表5—19所示。

 

  (二)正常生產(chǎn)中危險因素分析及其防范措施

  裝置正常生產(chǎn)時各個工藝參數(shù)是平穩(wěn)的,在運行過程中,由于工藝控制、設(shè)備儀表電氣、公用工程、操作人員等諸多因素的影響,正常生產(chǎn)中會有不少影響裝置安全平穩(wěn)運行的因素,下面就各單元的危險因素和防范要求簡述如下。

  1.催化劑進(jìn)料單元

  催化劑進(jìn)料單元包括主催化劑、助催化劑和改性劑系統(tǒng)、礦物油系統(tǒng)和廢催化劑的中和系統(tǒng)。催化劑體系分成兩部分加入到第一反應(yīng)器,一部分為主催化劑的礦物油漿液,另一部分為助催化劑和改性劑,每根管線都有丙烯沖洗管線,來保持催化劑良好的噴灑狀態(tài)和減少噴嘴堵塞的可能性。礦物油系統(tǒng)用于泵和設(shè)備的沖洗,廢催化劑中和系統(tǒng)用于主催化劑、助催化劑和改性劑的中和和處理以及設(shè)備和管線的沖洗。本單元常見故障及處理方法如表5—20所示。

 

  2.第一聚合反應(yīng)單元

  催化劑體系加入第一反應(yīng)器,原料在催化劑作用下生產(chǎn)聚丙烯粉料,第一反應(yīng)器要維持一定的生產(chǎn)負(fù)荷、料位、溫度、壓力和聚合物性能。聚丙烯生產(chǎn)速率是靠催化劑進(jìn)料速率控制的;料位是通過排料閥的順控操作實現(xiàn)的;反應(yīng)器的溫度是靠循環(huán)的液相速率來控制的;反應(yīng)器的壓力是靠調(diào)節(jié)反應(yīng)器頂部冷凝器冷卻水流量來控制;聚合物性能是靠原料和催化劑配比來控制。上述控制一旦出現(xiàn)問題,正常生產(chǎn)難以維持,必須及時正確處理,才能穩(wěn)定生產(chǎn),否則將會引起減產(chǎn)、停工,嚴(yán)重是會產(chǎn)生惡性安全事故。本單元常見故障及處理方法如表5—21所示。


  3.反應(yīng)器粉料輸送單元

  粉料輸送單元通過兩套氣鎖系統(tǒng)的順序控制把第一反應(yīng)器的粉料輸送到第二反應(yīng)器,還能將兩個反應(yīng)器相互隔開,避免反應(yīng)器物料混合;同時為裝置區(qū)所有氣相丙烯用戶提供氣相丙烯。本單元常見故障及處理方法如表5—22所示。

  4.第二聚合反應(yīng)單元

  第二反應(yīng)器單元的設(shè)計和操作與第一反應(yīng)器系統(tǒng)相似,從反應(yīng)器排出的丙烯、乙烯、氫氣大部分冷凝以撤出反應(yīng)熱,冷凝液與加入的新鮮丙烯一起用泵加入反應(yīng)器頂部。只是在生產(chǎn)抗沖共聚物時乙烯和丙烯的比例必須準(zhǔn)確控制,以得到所需組成的共聚物產(chǎn)品。其常見故障與處理方法與第一反應(yīng)器相同,除此之外,還有其他常見故障:本單元其他常見故障及處理方法如表5—23所示。

  5.粉料干燥及脫活單元

  第二反應(yīng)器產(chǎn)生的粉料中的氣體在袋濾器中與粉料分離,脫氣倉中將粉料中的殘余催化劑利用濕氮氣水解脫除活性,同時帶走揮發(fā)組分。并將脫活及干燥后的聚丙烯粉料輸送到造粒單元。本單元其他常見故障及處理方法如表5—24所示。

  6.?dāng)D壓造粒單元

  擠壓造粒系統(tǒng)把脫活、脫揮發(fā)分處理的粉料加人助劑進(jìn)行穩(wěn)定,然后熔融、過濾和造粒。聚丙烯粉料和助劑在混煉機中充分混煉、熔融和均化,熔融聚丙烯經(jīng)齒輪泵增壓,熔融聚丙烯經(jīng)過切粒機模板束狀擠壓后進(jìn)人切粒室,經(jīng)過干燥的顆粒送到振動篩進(jìn)行篩分,大顆粒和小顆粒均被篩掉,合格的顆粒送到顆粒料斗送到摻合料倉。本單元單臺設(shè)備和輔助系統(tǒng)多,因此容易發(fā)生故障。本單元其他常見故障及處理方法如表5—25所示。

 

  7.公用工程系統(tǒng)

  公用工程系統(tǒng)包括高壓蒸汽、低壓蒸汽、高壓氮氣、低壓氮氣、儀表風(fēng)、工廠風(fēng)、鹽水、循環(huán)水、工藝水的引入,對所有單元的蒸汽冷凝液進(jìn)行回收處理,對所有系統(tǒng)進(jìn)行火炬氣的收集與排放。本單元其他常見故障及處理方法如表5—26所示。

  四、裝置的安全設(shè)計

  聚丙烯的生產(chǎn)過程是將易燃、易爆的丙烯、乙烯、氫氣等原料在催化劑作用下聚合成聚丙烯粉料。這些烴類原料和氫氣一旦發(fā)生泄漏而造成爆炸或火災(zāi)將是災(zāi)難性的事故,因而裝置的設(shè)計和生產(chǎn)的安全性就顯得極為重要。聚丙烯裝置與其他石油化工裝置一樣在設(shè)計中要考慮物料及工藝過程的危險性分析、裝置安全設(shè)計、安全控制系統(tǒng)、工藝聯(lián)鎖系統(tǒng),并將裝置的安全分析、設(shè)計與檢查貫穿于工程項目的全過程,本裝置的安全設(shè)計主要如下:

  (一)工藝聯(lián)鎖系統(tǒng)

  為了排除不安全或不正常的條件,如出現(xiàn)反應(yīng)異常、工藝條件失控、工藝流體大量泄漏、公用工程故障等情況,裝置中設(shè)置了工藝安全聯(lián)鎖系統(tǒng),氣相法聚丙烯裝置在工藝設(shè)計中的主要聯(lián)鎖系統(tǒng)如下:

  (1)廢催化劑中和罐隔離

  所有的主催化劑,助催化劑和改性劑管線上都有礦物油沖洗直接進(jìn)入烷基鋁密封罐,然后,將液體轉(zhuǎn)移到中和罐用堿液進(jìn)行中和,調(diào)節(jié)閥控制廢液流量,當(dāng)中和罐的溫度達(dá)到80%時,聯(lián)鎖關(guān)閉廢液進(jìn)料閥。

  (2)第一反應(yīng)器隔離

  位于反應(yīng)器頂部的三個壓力開關(guān)中的任意兩個達(dá)到2.48MPa(表),反應(yīng)器開始自動隔離、放空和氧氣注入,第一反應(yīng)器隔離被觸發(fā)后,反應(yīng)器所有進(jìn)料出料都停止,主催化劑、助催化劑、改性劑泵、急冷液泵和循環(huán)氣壓縮機停止。

  (3)反應(yīng)器分離系統(tǒng)聯(lián)鎖

  反應(yīng)器頂部分離器的高液位開關(guān)被觸發(fā)后,循環(huán)氣壓縮機聯(lián)鎖停車,防止分離器液位過高,循環(huán)氣壓縮機進(jìn)入液體,直到高液位開關(guān)恢復(fù)后,才能重新啟動循環(huán)氣壓縮機。

  (4)三乙基鋁系統(tǒng)隔離

  當(dāng)反應(yīng)器的三個壓力高位開關(guān)中任意兩個指示低于0.5MPa(表)時,三乙基鋁加料閥將關(guān)閉,烷基鋁停止進(jìn)料。

  (5)氣鎖器系統(tǒng)的隔離

  如果氣鎖器系統(tǒng)的閥門發(fā)生故障,或者氣鎖器壓力、料位條件不滿足時,氣鎖器就會產(chǎn)生隔離,根據(jù)隔離產(chǎn)生條件不同,氣鎖器隔離分為兩種,第一種隔離后氣鎖器系統(tǒng)所有外部閥門關(guān)閉,第二種隔離所有閥門全部關(guān)閉。

  (6)袋濾器聯(lián)鎖

  如果袋濾器旋轉(zhuǎn)加料閥停車超過75s,通往袋濾器的出料柱塞閥關(guān)閉,位于袋濾器頂部的兩個壓力開關(guān)任意一個達(dá)到0.22MPa(表),反應(yīng)器向袋濾器的出料終止,如果袋濾器溫引過低,將禁止取樣閥打開,防止可燃?xì)馔庑埂?/P>

  (7)脫氣倉隔離

  為了防止脫氣倉超壓,當(dāng)脫氣倉壓力指示達(dá)到0.08MPa(表),脫氣倉隔離啟動,脫氣倉所有入口及出口物流與脫氣倉隔離,袋濾器旋轉(zhuǎn)加料閥和脫氣倉旋轉(zhuǎn)加料閥關(guān)閉。

  (8)丙烯進(jìn)料系統(tǒng)聯(lián)鎖

  來自界區(qū)的液體丙烯在丙烯儲罐中保持穩(wěn)定液位,為了防止液位過高或者過低,在丙烯進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)有高液位聯(lián)鎖和低液位聯(lián)鎖,高液位聯(lián)鎖觸發(fā)后將切斷界區(qū)液體丙烯進(jìn)料,低液位聯(lián)鎖觸發(fā)后,丙烯加料泵停止向液體丙烯用戶供應(yīng)丙烯。

  (二)氧殺死系統(tǒng)

  氧殺死系統(tǒng)提供了一種降低產(chǎn)率的快捷方式,反應(yīng)器產(chǎn)率迅速降低的方法就是利用氧殺死系統(tǒng),氧氣是使催化劑中毒的物質(zhì),能迅速降低聚合速度,足夠的氧氣可快速的終止反應(yīng)。反應(yīng)器停車也可以不用氧殺死系統(tǒng)。緊急情況下,利用氧殺死系統(tǒng)停車更有效,反應(yīng)釜的設(shè)定料位是80%,反應(yīng)釜內(nèi)的空余空間只有不到5t,一旦發(fā)生緊急情況,如出料線堵塞,急冷液無量,就必須在幾分鐘內(nèi)終止反應(yīng),否則五、六分鐘內(nèi),將出現(xiàn)反應(yīng)釜溫度、料位飛漲,使反應(yīng)釜結(jié)出大的塊料而不得不停車清釜。

  反應(yīng)器處在備用狀態(tài)時,加入氧氣可快速中止反應(yīng)避免過渡料生成。對生產(chǎn)均聚物和無規(guī)共聚物時來說,反應(yīng)器的粉料仍為合格產(chǎn)品,反應(yīng)器可重新開始操作而不會造成過渡產(chǎn)品的生成。在反應(yīng)器正常停車期間,氧殺死系統(tǒng)可用來減慢聚合物產(chǎn)率并控制向火炬的放空量。否則,整個反應(yīng)器的烴類組分都會被放空,造成丙烯大量浪費。在放空前用氧氣抑制反應(yīng),可減少丙烯的浪費,使反應(yīng)能快速重建。同時,在生產(chǎn)抗沖共聚物時,因為要控制共聚物中的橡膠含量,就要控制第二反應(yīng)釜和第一反應(yīng)釜的產(chǎn)率比,也需要我們在第二反應(yīng)釜中加入一定量的氧氣,以控制第二反應(yīng)釜的產(chǎn)率。

  由此可見,氧殺死和產(chǎn)率控制系統(tǒng)在20X104t/a裝置上有著舉足輕重的作用,裝置的安全可靠性決定著整個裝置的安全和平穩(wěn)生產(chǎn),氧殺死系統(tǒng)的簡圖如圖5—6所示。

  儀表風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥和氮氣流量調(diào)節(jié)閥共同控制氣體配制罐的氧氣濃度,它們由氧含量分析儀來控制,氣體配制罐中氧氣含量設(shè)定5%,儀表風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥和氮氣流量調(diào)節(jié)閥根據(jù)氧含量分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)。壓縮機將氣體配制罐中的混合氣加壓至氣體儲罐儲存,氣體被壓縮后進(jìn)行冷卻,當(dāng)壓力到達(dá)4.OMPa時,操作人員現(xiàn)場停壓縮機,當(dāng)壓力低于3.OMPa時,操作人員現(xiàn)場開壓縮機。每個反應(yīng)器的4個循環(huán)氣管線分別連接一根管線,管線上安裝電磁閥,需要進(jìn)行氧殺死時,通過觸發(fā)控制臺上的控制按鈕可以打開電磁閥,氧氣氮氣混合氣通過循環(huán)氣噴嘴均勻加人到反應(yīng)器中。

  反應(yīng)產(chǎn)率控制系統(tǒng)控制原理同氧殺死系統(tǒng)相似,氧氣氮氣混合氣人口位循環(huán)氣壓縮機入口,只是其控制閥為流量控制閥,根據(jù)第二反應(yīng)器的產(chǎn)率調(diào)節(jié)其流量。如圖5—7所示。

 

  (三)安全設(shè)施

  (1)消防設(shè)施

  在裝置區(qū)的五個危險部位分別設(shè)置有一門高壓水炮,延裝置區(qū)分布二十二個消防栓,在容易發(fā)生火災(zāi)的烷基鋁系統(tǒng)和改性劑系統(tǒng)安裝有自動火焰報警器和自動干粉滅火器;裝置去所有的單元分別設(shè)置了8kg的干粉滅火器和消防箱。

  (2)可燃?xì)怏w報警系統(tǒng)

  為了及時發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w的泄漏,在有可能泄漏出可燃?xì)怏w的設(shè)備和法蘭處要設(shè)置可燃?xì)怏w檢測器。檢測器的位號和報警信號或位置顯示安裝在控制室的控制盤或模擬盤上。

  (3)ESD手動隔離系統(tǒng)

  ESD連鎖系統(tǒng)中的一部分重要的設(shè)有手動

  按鈕安置于輔助控制臺上,例如兩反應(yīng)器的隔離、反應(yīng)殺死劑注入按鈕、氣鎖器系統(tǒng)的隔離、關(guān)鍵設(shè)備的停車按鈕和重要聯(lián)鎖的啟動和旁路按鈕,一旦反應(yīng)失去控制,不用等到聯(lián)鎖啟動,可以立即手動啟動聯(lián)鎖。

  (4)備用電源系統(tǒng)。由于聚丙烯生產(chǎn)過程安全性、連續(xù)性要求很高,供電系統(tǒng)采用雙電源供電以確保供電的可靠性。儀表供電備用蓄電池容量要保證電源故障時持續(xù)分鐘供電,以使裝置能夠安全停車。


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