1、本體環管法聚丙烯裝置的消防設計摘要:介紹了聚丙烯裝置的生產工藝現狀及本體環管法聚丙烯裝置的工 藝流程,從建筑防火、工藝防火和消防系統設置三個方面對裝置的消防 設計進行了探討。關鍵詞:聚丙烯裝置 ;工藝流程 ;消防設計1 聚丙烯裝置生產工藝現狀及工藝流程1.1 生產工藝現狀聚丙烯是與人們日常生活密切相關的通用樹脂 ,根據反應介質和反應器 構形 ,聚丙烯裝置分為三種基本類型 :一是本體工藝 ,聚合反應在液體丙 烯中進行 ,反應器為液體釜式反應器或環管反應器;二是氣相法工藝 ,丙烯直接聚合生成固體聚合物 ,反應器為流化床、臥式攪拌床和立式攪拌 床;三是漿液法工藝 ,丙烯溶解在丁烷、戊烷、己烷、庚烷或

2、壬烷等烴類 稀釋劑中 ,反應器為連續攪拌槽式反應器、間歇攪拌槽式反應器或環管 反應器。目前世界約 55%的聚丙烯裝置是本體法 ,25%是氣相法 ,20%是 漿液法。據統計 ,截至 1998年底,我國共有 113 套中、小型聚丙烯裝置 , 其中采用環管式反應器液相一氣相本體組合工藝(Spheripol)的約占45%, 采用釜式反應器液相一氣相本體組合工藝(Hypol)的約占21%采用國內 自行開發的液相本體環管法工藝的約占 25%,采用其他工藝的約占 9%。1.2 工藝流程在眾多的聚丙烯生產方法中 ,采用本體環管法技術生產的聚合物產品范 圍最寬 ,包括均聚物、無規共聚物 ?三元共聚物和耐沖擊共聚

3、物 ,是當代最具競爭力的生產方法之一。 1995 年以來 ,中國石化集團公司在 pheripol 工藝基礎上 ,研制開發了 “7萬噸/ 年環管法聚丙烯成套技術 ”該, 技術以煉廠丙烯為原料 ,包括催化劑、環管反應器等關鍵設備、全套工 藝包括工程設計。目前在長嶺、福建、九江、武漢、濟南等煉廠已分 別建成 5 套各為 7 萬噸 /年的環管聚丙烯裝置 ,裝置運行良好 ,標志著我 國聚丙烯技術取得了突破性進展。國產本體環管法聚丙烯成套技術的 生產工藝流程如下 : 丙烯原料經保安精制系統脫水、脫氧后成為精丙烯 ,經計量罐進入環管 反應器,主催化劑、活化劑、分子量調節劑、給電子體等也經過計量罐 按一定比例

4、加入反應器。液相丙烯在 75C、3.5MPa壓力下進行液相本 體聚合反應,3h6h后,液相丙烯消失，反應器內主要是聚丙烯固體顆粒 和未反應的高壓丙烯氣體 ,氣相丙烯經冷卻后由循環氣壓縮機回收利用。 聚丙烯借丙烯回收后移動裝置剩余的壓力向閃蒸釜噴料,將聚丙烯、氣相丙烯以及聚丙烯吸附的丙烯分離 ,得到不含丙烯的聚丙烯粉料 ,通過 干燥器通入空氣進行干燥 ,得到粉料聚丙烯產品。然后風送到擠壓造粒 區,經擠壓機造成顆粒 ,再經風送到顆粒料倉進行均化 ,均化后的顆粒再 次由風送到包裝廠房 ,用包裝機包成袋裝成品入庫。2 本體環管法聚丙烯裝置的消防設計 國產本體環管法聚丙烯裝置工藝復雜 ,各類管線、 設備

5、眾多 ,裝置分為聚 合區、擠壓造粒廠房、顆粒料倉、成品包裝、烷基鋁儲存、制氫站、 丙烯預精制工段七個區塊 ,其中聚合區、烷基鋁儲存、制氫站、丙烯預精制屬甲類生產。裝置消防設計主要依據石油化工企業設計防火規 范和建筑設計防火規范，并參照了 Spheripol工藝的有關消防要求。 2.1建筑防火聚丙烯裝置的總平面布局、 各工段間的防火間距、 各工段的耐火等級、 安全疏散設計應符合石油化工企業設計防火規范的規定。現僅討 論聚合區設備的建筑防火設計。聚丙烯聚合區為長方形,中間為管廊 ,兩邊是框架和設備 ,一邊是環管反應器框架 ,一邊是聚合物閃蒸干燥鋼 框架。按照規范要求 ,設備承重鋼框架的梁、柱應覆蓋

6、耐火層。在本裝 置中,應將鋼框架距地面 6m 以下的梁、柱噴涂防火涂料作為耐火層 ,并 應采用厚型、無機能適用于烴類火災的防火涂料 ,使其框架耐火極限大 于1.5h,以防止在火災中因強度降低而造成裝置的整體坍塌。2.2工藝防火2.2.1 防靜電 聚丙烯漿液管線、粉料和顆粒輸送管線、液態丙烯等輸送管線應采取 管道靜電接地措施 ,對防爆區的設備和非防爆區的關鍵設備也應采取靜 電接地保護。2.2.2 防粉塵爆炸聚丙烯粉料有引起粉塵爆炸的危險 ,因而應采取有效措施防止粉塵的聚 積。在裝置中 ,應使用密閉的氮氣系統輸送聚丙烯粉料 ,對添加劑加料處 等粉塵較多的地方 ,應設置排風機 ,及時將粉塵排出。2.

7、2.3 可燃氣體探測原料丙烯的蒸氣相對密度大于 1,這樣萬一裝置內某點發生泄漏 ,很容易 聚集在低洼區 ,形成具有爆炸危險的混合物。因此在裝置的周圍及可燃 氣體較集中的地方應設置可燃氣體探測器 ,并將報警信號直接接入主控 制室。2.2.4 活化劑系統聚丙烯裝置的關鍵技術之一是催化劑 ,目前 ,我國自行研制成功的高效 丙烯聚合催化劑 ,實現了長周期穩定運轉 ,在合成催化劑過程時 ,需使用 三乙基鋁作為活化劑。 三乙基鋁屬烷基鋁 ,是一種有機鋁化合物 ,為無色 透明液體 ,屬一級自燃化學危險品。三乙基鋁在常溫下能與空氣中的氧 反應放熱自燃 ,因而裝卸及操作必須在氮氣中進行 ,并應始終保持正壓 防止

8、吸入空氣發生事故。2.3 消防系統2.3.1 火災自動報警系統聚丙烯裝置屬易燃易爆的危險場所 ,應設置火災自動報警系統。系統應 能與通風空調系統的排煙閥、防火閥以及裝置內消防滅火系統進行電 氣聯鎖實現自動或手動控制。系統主要設備及安裝地點如下 :(1) 在主控制室設主控制器 ,擠壓機控制室、配電室和包裝廠房內設區域 控制器;(2) 在各控制室、電纜夾層、分析化驗室、化學品庫、擠壓造粒廠房的 局部部位以及具有大量電纜的活動地板下設置感煙、感溫探測器 ;(3) 在聚合區內有液態丙烯反應的關鍵部位及三乙基鋁儲存間內設置防爆型火焰探測器 ;(4) 在包裝廠房和成品庫房設置對射式感煙探測器 ;(5) 在

9、配電室內電纜槽板內設置線型感溫電纜 ;(6) 在裝置區內所有的手動報警點設置防爆型和普通型手動按鈕;(7) 按需要在裝置區內設置各種功能模塊。2.3.2 高壓消防水系統 高壓消防水系統由高壓消火栓和高壓消防水炮組成。(1) 高壓消火栓設置在整個裝置區四周及裝置內的消防通道上,由裝置區專門的高壓消防水泵房供水 ,高壓消火栓均應采用地上式 ,沿道路路邊 5m內安裝，間距應小于60m,栓口直徑150mm。(2) 高壓消防水炮主要設置在聚合區四周,由高壓消防水泵房供水 ,其位置距聚合區應大于15m,出水量為30L/s40L/S。消防水炮射程遠、水 量大、射流集中、控制范圍大 ,能夠在短時間內向火場提供

10、大量的消防 用水,達到控火滅火效果。 消防水炮應能按兩種工況使用 ,當保護地面設 備時噴霧狀水 ,覆蓋面積大、射程短;當保護高的設備時噴直流水 ,射流集 中、射程遠。2.3.3低壓消防水系統 低壓消防水系統由室內消火栓、箱式消火栓和消防給水豎管組成。 (1)室內消火栓主要設置在裝置區內的主控制室、分析化驗室、化學品 庫、擠壓造粒廠房、包裝廠房、成品庫房內 ,栓箱內配備消防水帶、水 槍,供企業內部職工和專職消防人員撲滅初期火災。(2)箱式消火栓設置在聚合區環管反應器、閃蒸釜、干燥器、壓縮機、管廊下部等部位，其保護半徑應小于30m,箱內配備多用霧化水槍，可噴 射直流或霧化水流 ,以免在火災時設備遇水急冷導致破壞。箱式消