本体环管法聚丙烯装置的消防设计

1、本体环管法聚丙烯装置的消防设计摘要:介绍了聚丙烯装置的生产工艺现状及本体环管法聚丙烯装置的工 艺流程,从建筑防火、工艺防火和消防系统设置三个方面对装置的消防 设计进行了探讨。关键词:聚丙烯装置 ;工艺流程 ;消防设计1 聚丙烯装置生产工艺现状及工艺流程1.1 生产工艺现状聚丙烯是与人们日常生活密切相关的通用树脂 ,根据反应介质和反应器 构形 ,聚丙烯装置分为三种基本类型 :一是本体工艺 ,聚合反应在液体丙 烯中进行 ,反应器为液体釜式反应器或环管反应器;二是气相法工艺 ,丙烯直接聚合生成固体聚合物 ,反应器为流化床、卧式搅拌床和立式搅拌 床;三是浆液法工艺 ,丙烯溶解在丁烷、戊烷、己烷、庚烷或

2、壬烷等烃类 稀释剂中 ,反应器为连续搅拌槽式反应器、间歇搅拌槽式反应器或环管 反应器。目前世界约 55%的聚丙烯装置是本体法 ,25%是气相法 ,20%是 浆液法。据统计 ,截至 1998年底,我国共有 113 套中、小型聚丙烯装置 , 其中采用环管式反应器液相一气相本体组合工艺(Spheripol)的约占45%, 采用釜式反应器液相一气相本体组合工艺(Hypol)的约占21%采用国内 自行开发的液相本体环管法工艺的约占 25%,采用其他工艺的约占 9%。1.2 工艺流程在众多的聚丙烯生产方法中 ,采用本体环管法技术生产的聚合物产品范 围最宽 ,包括均聚物、无规共聚物 ?三元共聚物和耐冲击共聚

3、物 ,是当代最具竞争力的生产方法之一。 1995 年以来 ,中国石化集团公司在 pheripol 工艺基础上 ,研制开发了 “7万吨/ 年环管法聚丙烯成套技术 ”该, 技术以炼厂丙烯为原料 ,包括催化剂、环管反应器等关键设备、全套工 艺包括工程设计。目前在长岭、福建、九江、武汉、济南等炼厂已分 别建成 5 套各为 7 万吨 /年的环管聚丙烯装置 ,装置运行良好 ,标志着我 国聚丙烯技术取得了突破性进展。国产本体环管法聚丙烯成套技术的 生产工艺流程如下 : 丙烯原料经保安精制系统脱水、脱氧后成为精丙烯 ,经计量罐进入环管 反应器,主催化剂、活化剂、分子量调节剂、给电子体等也经过计量罐 按一定比例

4、加入反应器。液相丙烯在 75C、3.5MPa压力下进行液相本 体聚合反应,3h6h后,液相丙烯消失，反应器内主要是聚丙烯固体颗粒 和未反应的高压丙烯气体 ,气相丙烯经冷却后由循环气压缩机回收利用。 聚丙烯借丙烯回收后移动装置剩余的压力向闪蒸釜喷料,将聚丙烯、气相丙烯以及聚丙烯吸附的丙烯分离 ,得到不含丙烯的聚丙烯粉料 ,通过 干燥器通入空气进行干燥 ,得到粉料聚丙烯产品。然后风送到挤压造粒 区,经挤压机造成颗粒 ,再经风送到颗粒料仓进行均化 ,均化后的颗粒再 次由风送到包装厂房 ,用包装机包成袋装成品入库。2 本体环管法聚丙烯装置的消防设计 国产本体环管法聚丙烯装置工艺复杂 ,各类管线、 设备

5、众多 ,装置分为聚 合区、挤压造粒厂房、颗粒料仓、成品包装、烷基铝储存、制氢站、 丙烯预精制工段七个区块 ,其中聚合区、烷基铝储存、制氢站、丙烯预精制属甲类生产。装置消防设计主要依据石油化工企业设计防火规 范和建筑设计防火规范，并参照了 Spheripol工艺的有关消防要求。 2.1建筑防火聚丙烯装置的总平面布局、 各工段间的防火间距、 各工段的耐火等级、 安全疏散设计应符合石油化工企业设计防火规范的规定。现仅讨 论聚合区设备的建筑防火设计。聚丙烯聚合区为长方形,中间为管廊 ,两边是框架和设备 ,一边是环管反应器框架 ,一边是聚合物闪蒸干燥钢 框架。按照规范要求 ,设备承重钢框架的梁、柱应覆盖

6、耐火层。在本装 置中,应将钢框架距地面 6m 以下的梁、柱喷涂防火涂料作为耐火层 ,并 应采用厚型、无机能适用于烃类火灾的防火涂料 ,使其框架耐火极限大 于1.5h,以防止在火灾中因强度降低而造成装置的整体坍塌。2.2工艺防火2.2.1 防静电 聚丙烯浆液管线、粉料和颗粒输送管线、液态丙烯等输送管线应采取 管道静电接地措施 ,对防爆区的设备和非防爆区的关键设备也应采取静 电接地保护。2.2.2 防粉尘爆炸聚丙烯粉料有引起粉尘爆炸的危险 ,因而应采取有效措施防止粉尘的聚 积。在装置中 ,应使用密闭的氮气系统输送聚丙烯粉料 ,对添加剂加料处 等粉尘较多的地方 ,应设置排风机 ,及时将粉尘排出。2.

7、2.3 可燃气体探测原料丙烯的蒸气相对密度大于 1,这样万一装置内某点发生泄漏 ,很容易 聚集在低洼区 ,形成具有爆炸危险的混合物。因此在装置的周围及可燃 气体较集中的地方应设置可燃气体探测器 ,并将报警信号直接接入主控 制室。2.2.4 活化剂系统聚丙烯装置的关键技术之一是催化剂 ,目前 ,我国自行研制成功的高效 丙烯聚合催化剂 ,实现了长周期稳定运转 ,在合成催化剂过程时 ,需使用 三乙基铝作为活化剂。 三乙基铝属烷基铝 ,是一种有机铝化合物 ,为无色 透明液体 ,属一级自燃化学危险品。三乙基铝在常温下能与空气中的氧 反应放热自燃 ,因而装卸及操作必须在氮气中进行 ,并应始终保持正压 防止

8、吸入空气发生事故。2.3 消防系统2.3.1 火灾自动报警系统聚丙烯装置属易燃易爆的危险场所 ,应设置火灾自动报警系统。系统应 能与通风空调系统的排烟阀、防火阀以及装置内消防灭火系统进行电 气联锁实现自动或手动控制。系统主要设备及安装地点如下 :(1) 在主控制室设主控制器 ,挤压机控制室、配电室和包装厂房内设区域 控制器;(2) 在各控制室、电缆夹层、分析化验室、化学品库、挤压造粒厂房的 局部部位以及具有大量电缆的活动地板下设置感烟、感温探测器 ;(3) 在聚合区内有液态丙烯反应的关键部位及三乙基铝储存间内设置防爆型火焰探测器 ;(4) 在包装厂房和成品库房设置对射式感烟探测器 ;(5) 在

9、配电室内电缆槽板内设置线型感温电缆 ;(6) 在装置区内所有的手动报警点设置防爆型和普通型手动按钮;(7) 按需要在装置区内设置各种功能模块。2.3.2 高压消防水系统 高压消防水系统由高压消火栓和高压消防水炮组成。(1) 高压消火栓设置在整个装置区四周及装置内的消防通道上,由装置区专门的高压消防水泵房供水 ,高压消火栓均应采用地上式 ,沿道路路边 5m内安装，间距应小于60m,栓口直径150mm。(2) 高压消防水炮主要设置在聚合区四周,由高压消防水泵房供水 ,其位置距聚合区应大于15m,出水量为30L/s40L/S。消防水炮射程远、水 量大、射流集中、控制范围大 ,能够在短时间内向火场提供

10、大量的消防 用水,达到控火灭火效果。 消防水炮应能按两种工况使用 ,当保护地面设 备时喷雾状水 ,覆盖面积大、射程短;当保护高的设备时喷直流水 ,射流集 中、射程远。2.3.3低压消防水系统 低压消防水系统由室内消火栓、箱式消火栓和消防给水竖管组成。 (1)室内消火栓主要设置在装置区内的主控制室、分析化验室、化学品 库、挤压造粒厂房、包装厂房、成品库房内 ,栓箱内配备消防水带、水 枪,供企业内部职工和专职消防人员扑灭初期火灾。(2)箱式消火栓设置在聚合区环管反应器、闪蒸釜、干燥器、压缩机、管廊下部等部位，其保护半径应小于30m,箱内配备多用雾化水枪，可喷 射直流或雾化水流 ,以免在火灾时设备遇水急冷导致破坏。箱式消