安全无小事！一文看懂环氧乙烷的储存与安全措施

       环氧乙烷易燃、易爆、易自聚，依据其与人接触的毒性危害指标被划分为极度危害介质（Ⅰ级），被国家安监总局列入首批重点监管的危险化学品名录，在生产、储存、运输等方面应予以极大的重视，不仅要严格遵守石油化工的设计标准和操作规程，还要根据其易聚合、易气化、高温分解、有毒、爆炸极限范围宽等特殊危险性质采取相应的安全措施。

1泵安全措施

由于环氧乙烷具有危险特性，其输送泵的选择至关重要。

基于环氧乙烷的危险特性，其输送泵应选用具有可靠机械密封性能的泵。规范中规定Ⅰ、Ⅱ级毒性液体的输送泵应选用屏蔽泵或磁力泵。屏蔽泵因为其无动密封、完全无泄漏、无需润滑液和密封液、结构紧凑等特点，适用于易气化的有毒有害危险物料的输送。因此环氧乙烷推荐选用屏蔽泵。

环氧乙烷的沸点为10.7℃，极易气化。环氧乙烷的储存温度为-6～0℃，通常要求环氧乙烷以较低温度泵送至生产装置，温度一旦高于沸点，介质将气化导致泵气蚀。另外，环氧乙烷易自聚，酸、碱、氯化物、氧化物等催化剂的存在，以及高温都会导致环氧乙烷聚合，放出大量热量。若不采取有效措施降温，聚合反应会自动加速使环氧乙烷气化并可能导致爆炸分解。因此，应采取措施防止环氧乙烷泵温度升高。

应采取以下措施：

■(1) 选用逆循环性屏蔽泵，利用环氧乙烷介质本身作为循环液为轴承、电机及泵内部件进行冷却、润滑，防止泵体发热。循环液从叶轮排出，经屏蔽套间隙、轴承和后盖后，通过一根较小尺寸管线返回储罐气相空间。

■(2) 环氧乙烷泵设置冷却夹套，利用乙二醇冷冻液保证泵体温度在0℃以下。

■(3) 泵内设置流体温度检测与轴承温度检测及报警、联锁控制。当轴承温度达到15℃时联锁停泵，对泵体与连接管线进行降温。

■(4) 环氧乙烷泵设置喷淋装置，并保证喷淋水量充足。当夏季气温较高时打开喷淋装置为泵体进行喷淋冷却。

■(5) 采取措施防止泵空转，避免电机功率转换为热能导致泵体与介质温度上升。

若泵发生空转，泵轴承得不到液体冷却与润滑导致干磨，泵轴承、转子部件、泵体迅速升温，造成泵体损坏，另一方面，高温引发泵内液体聚合，强烈放热，导致气化及分解爆炸。

防止泵空转的安全措施主要有：

■(1) 环氧乙烷储罐设置液位联锁，当储罐液位达到低低值时联锁停外输泵，10s后联锁关闭泵前后管线自控阀门。

■(2) 泵出口管线设置流量检测，当介质流量达到泵允许的最小连续流量时联锁停泵。

■(3) 泵出口外输管线上设置回流管线，泵体始终有稳定流量通过回流管线返回储罐，保证泵的输出功率。回流管线上阀门应保证在执行机构故障时保持 开启状态。

■(4) 泵体设置空载保护器，设置最低保护电流，当泵流量降低至最小要求连续流量时自动停泵。

环氧乙烷泵电机定子上设置压力变送器以检测泵体泄漏，避免屏蔽套泄漏后环氧乙烷进入定子内部与空气混合造成爆炸危险。环氧乙烷泵应连续稳定运行，长期停泵时应用氮气将泵与前后管道吹扫干净。

为环氧乙烷储罐设置超压保护，在罐顶设置安全阀，并设置在线备用安全阀及泄放副线。由于环氧乙烷属于极度危害介质，应选用全启式波纹管安全阀。在安全阀前立管上串联爆破片，在爆破片前和排出管线上设置充氮管线，连续吹扫安全阀前后管线防止环氧乙烷聚合阻塞泄放管路。当储罐温度异常或其它原因导致储罐压力到设定压力后安全阀起跳泄压。安全阀后泄放管线排出的环氧乙烷可能处于爆炸极限之内，并且，环氧乙烷易聚合，可能堵塞排放系统管道，因此不能将其排入全厂性可燃性气体排放系统或火炬系统，应单独处理。结合多个工程项目研究可知，对于安全阀泄放气体的处理方式存在以下两种方案。

将泄放气体引至安全位置就地排放，并在排放管出口下方设置蒸汽管线。安全阀前管线设置压力变送器，当变送器检测到安全阀前管线压力达到起跳压力时，联锁打开蒸汽管线自动阀门，排放蒸汽吸收、吹散泄放环氧乙烷，利用环氧乙烷能与水任意比例互溶的性质，使环氧乙烷浓度低于其爆炸极限。

优 点

(1) 工艺简单易于操作，可在事故发生后短时间内完成处理；(2) 可大幅降低环氧乙烷泄放气体发生聚合的可能性，避免因环氧乙烷聚合堵塞管道而导致的事故，操作安全隐患 低；(3) 具有多个安全运行工程实例，可借鉴性高。

缺 点

(1) 蒸汽吸收过程受环境影响较大，吸收效果不易控制；(2) 安全阀起跳为低概率事件，但蒸汽需24h备用，增加运行成本。

将泄放气体通过管道密闭引至装置区水洗塔用水喷淋吸收，将处理后的无毒害气体经塔顶阻火器后排至大气，将处理后的废水引至污水处理。 

优 点

(1) 将有毒介质密闭处理，避免有毒可燃气体直接排至大气，满足环保要求；(2) 处理过程易于控制，处理效果更为彻底；(3) 运行成本降低。

缺 点

(1) 泄放管道中可能发生环氧乙烷气体在泄放过程中聚合堵塞出口管道及水洗塔的事故，造成二次破坏；(2) 安全阀至水洗塔间管线需进行保冷处理，管道费用 增加；(3) 安全阀泄放气体处理量远大于装置区正常操作水洗塔的处理量，若为满足泄放气体的处理需将水洗塔规模变大，成本增加，且安全阀起跳为小概率事件，水洗塔设计不经济。

通过以上对比分析和运行实例的调研，综合考虑后推荐使用方案一进行处理。

环氧乙烷在空气中的爆炸下限为3%，理论上无爆炸上限。环氧乙烷在氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷等气体环境中爆炸下限显著提高。工业生产中通常采用氮气作为环氧乙烷储存的保护气体，环氧乙烷在氮气中的爆炸下限为75%。氮封压力必须大于环氧乙烷在最高环境温度下的饱和蒸汽压且不得高于储罐设计压力。氮气压力一般为0.07～0.35MPa，要求氮气体积分数不低于99.9%，氮气中的氧含量不得大于0.5%。

环氧乙烷储罐液面以下不得有仪表开口，罐底出液口与第一道阀门间采用焊接连接，不留法兰，且该阀门应安装在罐区防火堤外以减少泄漏的可能。管道中尽量采用焊接，少用法兰，不得采用丝扣连接。环氧乙烷管线应步步坡向储罐，避免出现液袋死区，以防止介质在其中聚合堵塞管道，若无法满足步步低排液要求，应设置低点密闭排净，并配有氮气吹扫。支管连接处应为最小连接。环氧乙烷在相邻装置之间管道输送时，应设置伴冷管，防止环氧乙烷升温气化。当存在管道两端切断阀关闭造成封闭管段的情况时，管中介质受环境温度、阳光辐射会发生热膨胀或气化，两切断阀中间管线应设置热膨胀安全阀。

环氧乙烷储罐外应设置水冷却喷淋装置，并保证充足的水源供应。当夏季温度较高，储罐温度检测高报警时联锁开启喷淋管线阀门，为罐体进行冷却降温。冷却喷淋水量不低于 0.18m3/m2，喷头压力不低于0.2MPa。

储罐设置液位联锁，液位达到高值时联锁停卸料泵，达到低低值时联锁停外输泵，停泵延迟10s 后联锁关闭泵前后阀门。储罐设置压力检测与分程调节，通过控制氮封管线及废气管线上的压力调节阀维持罐内压力保持0.3MPa。设置换热器为环氧乙烷储罐进行外循环降温，冷冻液为-12℃乙二醇水溶液。当储罐温度达到高报警值时，打开外循环流程，将罐内液体泵送至换热器管程将温度降低至-5℃后进罐。管程出口管线设温度检测，联锁控制换热器壳程出口管线上的温度调节阀开度，通过控制冷冻液的流量使环氧乙烷温度控制在合理范围内。氮封管线上设置压差检测与关断系统，当氮气供应系统发生故障，供氮压力下降至接进罐内压力时，联锁关闭氮气管线上的关断阀，防止罐内混合气体反窜至氮气系统发生危险。泵温度、流量联锁，储罐安全阀蒸汽吹扫管线阀门联锁，储罐喷淋阀门联锁 在前文已经详述，在此不再赘述。

环氧乙烷为极度危害介质，应根据其易聚合、易气化、高温分解、有毒、爆炸极限范围宽等特殊危险性质，在泵的控制、安全泄放、氮封保护、喷淋、联锁控制等方面应重点关注并采取相应的安全措施。

作者：王庆（中海油石化工程有限公司），原文刊于《化工管理》2020年07月。