黃海艷 湖南海利工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司 長(zhǎng)沙 410007

化工裝置生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣成分復(fù)雜，不僅有原、輔材料的揮發(fā)性氣體，還有化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體或其它揮發(fā)性物質(zhì)等。在化工裝置設(shè)計(jì)中，尾氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)向來(lái)不被重視，為整個(gè)裝置設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)為設(shè)計(jì)工藝流程較簡(jiǎn)單，檢測(cè)和控制點(diǎn)少。而近年來(lái)，尾氣在長(zhǎng)距離輸送過(guò)程中發(fā)生爆炸的事故較多［1-2］，主要為尾氣中的有機(jī)物與助燃物質(zhì)(空氣或氧氣)充分接觸，在輸送過(guò)程中由于管道靜電接地不良或其它原因等產(chǎn)生火花，達(dá)到爆炸的條件而引發(fā)爆炸事故。結(jié)合某化工裝置尾氣系統(tǒng)實(shí)例，簡(jiǎn)介尾氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新思路。

1 尾氣系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)思路

某化工裝置主要生產(chǎn)合成殺蟲(chóng)劑，用到的揮發(fā)性物質(zhì)有揮發(fā)性溶劑等，生產(chǎn)過(guò)程包含溶解、反應(yīng)、離心分離、干燥、包裝等。由于空氣中水分的含量對(duì)合成過(guò)程的收率影響較大、以及產(chǎn)品的不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，在溶劑的儲(chǔ)存過(guò)程、溶解過(guò)程、反應(yīng)過(guò)程、離心分離和干燥過(guò)程中均設(shè)置微壓氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。生產(chǎn)裝置的尾氣主要來(lái)源于儲(chǔ)罐、反應(yīng)釜等進(jìn)出料排放、正常離心分離過(guò)程的放空、干燥過(guò)程放空等，此外，還有固體投料過(guò)程中的抽風(fēng)尾氣、離心機(jī)布置區(qū)域的換氣等均進(jìn)尾氣系統(tǒng)中，尾氣中的成分有有機(jī)物、空氣、惰性氣體等，項(xiàng)目須對(duì)尾氣焚燒處理。焚燒爐位于生產(chǎn)裝置所在廠區(qū)的中部，離生產(chǎn)裝置距離數(shù)千米。尾氣中既有高濃度有機(jī)物，還存在助燃物質(zhì)空氣等，在輸送過(guò)程若靜電接地不良或由于其它原因，易發(fā)生爆炸事故。本設(shè)計(jì)擬根據(jù)尾氣的成分，將尾氣系統(tǒng)分為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng):惰性化氣體系統(tǒng)和貧氣系統(tǒng)。將儲(chǔ)罐、反應(yīng)釜、離心機(jī)和干燥器的正常放空接入惰性化氣體系統(tǒng);離心機(jī)布置區(qū)域的換氣和固體投料區(qū)域的抽風(fēng)尾氣，由于有機(jī)物含量很少，主要為空氣，故接入貧氣系統(tǒng)。對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，尾氣由兩套獨(dú)立的風(fēng)機(jī)送至焚燒爐系統(tǒng)內(nèi)，惰性化氣體中有機(jī)物含量高，作為主要燃燒介質(zhì)，而貧氣可作為焚燒爐的空氣補(bǔ)充。

2 兩套尾氣系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)

2.1 惰性化尾氣系統(tǒng)

2.1.1 工藝流程

惰性化尾氣系統(tǒng)中有機(jī)物含量較高，為了不形成爆炸性混合物，需嚴(yán)格控制系統(tǒng)內(nèi)含氧量。擬采用設(shè)置在線氧含量檢測(cè)、報(bào)警和聯(lián)鎖補(bǔ)氮的措施控制系統(tǒng)內(nèi)氧含量，帶控制點(diǎn)的流程見(jiàn)圖1。

2.1.2 流程及聯(lián)鎖控制說(shuō)明

所有惰性化尾氣均接入氣液分離罐內(nèi)。設(shè)置氣液分離罐［3］的目的是分離除去尾氣中可能夾帶的液滴，氣相由風(fēng)機(jī)送至廢氣焚燒爐。設(shè)置2 臺(tái)風(fēng)機(jī)，1 用1 備，對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)置電流監(jiān)測(cè)、報(bào)警和聯(lián)鎖，當(dāng)風(fēng)機(jī)電流處于低位時(shí)報(bào)警，更低時(shí)系統(tǒng)能自動(dòng)切換至另外一臺(tái)備用風(fēng)機(jī)，切換風(fēng)機(jī)的同時(shí)還需將風(fēng)機(jī)前的閥門KV02 和KV03 進(jìn)行自動(dòng)切換。在進(jìn)風(fēng)機(jī)前的管道上設(shè)置了2 個(gè)在線氧含量檢測(cè)，用于檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量;風(fēng)機(jī)前設(shè)置壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以維持整個(gè)尾氣系統(tǒng)處于均衡的微負(fù)壓狀態(tài)，防止前系統(tǒng)流量過(guò)小對(duì)風(fēng)機(jī)的影響;在風(fēng)機(jī)出口管道上設(shè)置溫度檢測(cè)，高溫報(bào)警和聯(lián)鎖;在尾氣總管靠近端點(diǎn)處設(shè)置進(jìn)氮?dú)夤芫€，當(dāng)風(fēng)機(jī)出口溫度高或系統(tǒng)內(nèi)任意一個(gè)氧氣濃度儀的氧含量超標(biāo)時(shí)均需自動(dòng)打開(kāi)氮?dú)夤艿郎系拈_(kāi)關(guān)閥KV01，如氮?dú)忾_(kāi)關(guān)閥KV01 打開(kāi)仍不能有效解決問(wèn)題，則需關(guān)閉KV04，同時(shí)打開(kāi)KV05，將尾氣切換至就近的高空排放系統(tǒng)，可避免高溫或氧含量超標(biāo)的尾氣長(zhǎng)距離輸送至焚燒爐引發(fā)安全事故。

圖1 惰性化尾氣系統(tǒng)

2.2 貧氣系統(tǒng)

2.2.1 工藝流程

貧氣系統(tǒng)尾氣的主要成分為空氣，有機(jī)物含量很低，為了防止有機(jī)物和空氣形成爆炸性混合物，需嚴(yán)格控制系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物含量在爆炸下限的25%之內(nèi)。擬采用設(shè)置在線有機(jī)物含量檢測(cè)、報(bào)警和聯(lián)鎖補(bǔ)充空氣的措施來(lái)控制系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物含量，帶控制點(diǎn)的流程見(jiàn)圖2。

圖2 貧氣系統(tǒng)

2.2.2 流程及聯(lián)鎖控制說(shuō)明

貧氣系統(tǒng)的流程和聯(lián)鎖控制與惰性化尾氣系統(tǒng)基本相同，區(qū)別在于貧氣系統(tǒng)設(shè)置有機(jī)物含量在線檢測(cè)和報(bào)警、聯(lián)鎖。聯(lián)鎖措施用于啟動(dòng)補(bǔ)空氣系統(tǒng)即可使系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物含量降低。其它聯(lián)鎖和控制措施與惰性化尾氣系統(tǒng)相同。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)將復(fù)雜的尾氣系統(tǒng)劃分為兩個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng):惰性化尾氣系統(tǒng)和貧氣系統(tǒng)，由各自的風(fēng)機(jī)單獨(dú)送往焚燒系統(tǒng)，消除了成分復(fù)雜的尾氣在長(zhǎng)距離輸送過(guò)程中的安全隱患。

(2)對(duì)于惰性化尾氣系統(tǒng)，可通過(guò)設(shè)置氧含量在線監(jiān)測(cè)、報(bào)警和聯(lián)鎖補(bǔ)氮措施等維持系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量，使有機(jī)物濃度較高的系統(tǒng)內(nèi)由于助燃物質(zhì)濃度低而達(dá)不到爆炸條件。

(3)對(duì)于貧氣系統(tǒng)，可通過(guò)設(shè)置有機(jī)物在線含量監(jiān)測(cè)、報(bào)警和聯(lián)鎖補(bǔ)空氣措施等來(lái)維持系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物含量，使有機(jī)物濃度處于爆炸下限的25%范圍內(nèi)，從而抑制爆炸性混合物的產(chǎn)生。

1 金 浩. 氯化苯尾氣爆炸原因分析及安全對(duì)策措施［J］.化工安全與環(huán)境，2007，(4).

2 沈華民. 尿素尾氣防爆監(jiān)控系統(tǒng)［J］. 化肥工業(yè)，2003，(5).

3 牛曉旭，孫 偉. 火炬系統(tǒng)分液罐的工藝設(shè)計(jì)［J］. 化工設(shè)計(jì)，2010，20 (3).