高压聚乙烯料仓的安全隐患分析及改进措施卢玉坤(中石化齐鲁股份有限公司塑料厂,山东淄博,255411)摘要通过对高压聚乙烯料仓安全隐患———料仓燃爆事故的原因分析,提出了相应的治理方案,可有效避免料仓事故的发生,保证了装置的安全生产。关键词高压聚乙烯料仓爆炸极限脱气:TQ32511文献标识码:B:1009-9859(2005)02-0113-03近年来,聚烯烃大料仓粉体静电引发的料仓燃爆事故越来越多,料仓燃爆问题成了困扰石化企业的一个重大安全隐患。齐鲁股份有限公司塑料厂高压聚乙烯装置(以下简称LDPE装置)是450kt/a乙烯改造工程之一,于1998年11月建成投产。自投产以来,其T306、M301和T301料仓先后于1999年5月、2000年10月和2002年11月发生过闪爆着火事故,不但给企业造成了较大的经济损失,还给企业的安全生产和是由于操作失误或设备故障引发,有的则是由于装置扩能造成不配套而产生。高压聚乙烯3次料仓事故发生前,装置的各项工艺控制指标都在正常范围内,即事故都是在装置正常操作状态时发生的。3次事故,其中2次事故发生在进料初期,另外1次事故发生在出料末期;料位高度2次在反吹风嘴附近,一次在锥体上部。从装置的生产过程看,造粒后没经过筛分和除尘环节,使物料均匀性差,粉尘大;另外风送速度高达24t/h,物料流速高,造成物料起静电量大,且物料中乙烯单体含量高达1200×10-6,极易发生静电燃爆分析认为,料仓锥部物料脱气存在问题,造成料仓局部可燃气体浓度过高,是引起料仓爆炸事故的直接原因,而料仓反吹风系统固有的设计缺陷是造成料仓锥部脱气问题的根源。图1为原通风系统简图。可以看出,当料仓进料时间短,料位处于锥体段即反吹风上风嘴下沿时,由于上部反吹风风嘴通风面积大于主风管面积,而下部反吹风风嘴亦从主风管引出与上部反吹风嘴连通,使其难以建立背压,加之锥体段物料阻力,使下部风嘴基本起不到通风作用,在锥体部分形成死区,造成该区域乙烯气体浓度超出安全控制范围,使料仓内粉尘的最小点火能值降低,在带电物料发生堆表面沿面放电情况下,易引起1LDPE料仓闪爆的原因分析1.1LDPE料仓闪爆的条件一是料仓内可燃气体乙烯的含量达到了爆炸极限,乙烯的爆炸极限为2.1%～34%(体积分数);二是料仓内存在火源。1.2料仓的脱气过程在LDPE生产工艺过程中,未反应的乙烯分三级从树脂中分离。第一级是高压(20～30MPa)分离,第二级在造粒前低压(0.1～1MPa)分离,第三级随着产品进入脱气料仓进行脱除。夹带乙烯的物料自料仓顶部进入料仓,反吹风自料仓筒体底部和料仓锥体底部进入料仓,反吹风与物料相对流动,将物料中的乙烯浓度稀释,反吹风和乙烯气体一起经料仓顶部的排气筒排入大气。料仓的闪爆与料仓内的脱气质量直接相关。收稿日期:2004-10-20;修回日期:2005-03-08。作者简介:卢玉坤(1967-),女,工程师,河北衡水人。1990年毕业于天津大学高分子化工专业,现从事工艺设计工作。电话:(0533)7522151。·114·齐鲁石油化工第33卷内,当料面接近风管时有诱发火花放电的条件,也会引起物料的闪爆着火。为了科学准确地判断出料仓内特别是锥体部位的气体分布情况,我们利用先进的流体力学分析软件对3种料仓的反吹风系统进行了流场分析计算,通过分析计算进一步验证了LDPE料仓存在的安全隐患是由于料仓反吹风系统的设计缺陷造成的。图1原通风系统简图2LDPE料仓隐患治理改造方案2.1反吹风系统的改造目前,国内外新上乙烯装置的聚乙烯大料仓反吹风系统都进行了改进,反吹风带和风嘴都设于料仓锥体上,且风嘴不采用插入式结构。反吹风风嘴位置的调整和结构上的改进对解决料仓锥部脱气死区,避免仓内金属突出物引起的高能放电十分有效。借鉴国内外同类装置料仓脱气(即反吹气)的最新技术,结合LDPE料仓的实际情况,考虑到物料中乙烯单体含量高(800～1200×10-6),进料速度快(可达24t/h),反吹风风量大等特点,制定了反吹风改造方案。采用上下两路风管分别送风,风量和风压单独控制,根据料仓原设计反吹风风量分别计算确定每路风的风量,保证料仓内特别是锥体段物料乙烯气浓度不超过安全控制范围,具体改造内容如下(参见图2):图2改造方案结构简图(1)原设于筒体上的一路反吹风不变,风量大小可适当调整,风嘴结构修改或对插入料仓内的进风管进行防静电处理,避免...