环氧乙烷反应器的安全设计问题

行了修 复。在工艺控制方面采取更换药剂以 降低 钠离子 和溶解氧质 量浓度 以减少 引起 应力腐蚀 的锅炉水
溶 质。
关键词 ： 反应器
应力腐蚀开裂
分析
处理
工艺控制 中图分类号 ：Ｑ ０ Ｔ ２５ 文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ７ ６４—１９ （０ １ ０ ０ ２ ０ ０ ９ ２ １ ）４— ０ ９— ４
第２ 卷 ７
第４ 期
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ＆ Ｅｃ ｎ ｍｉ ｓｉ ｔｏ ｈ ｍ ｉａｓ ｃ ｏｏ ｙ ｏ ｏ ｃ ｎ Ｐｅｒ ｃ ｅ ｃ ｌ ・２ ・ ９
２１ 年 ８ 月 ０１
环 氧 乙烷 反 应 器 泄 漏 原 因分 析 与 处 理
牛 颐 宁
（ 国石化 上 海石 油化 工股份 有 限公 司，０５０ 中 ２０４ ）
一
控 阵检测 。在 对 反 应 器泄 露 情 况 进 行 检测 后 ， 着
１） １ 出现 泄 漏 ， 漏 处 离 反 应 器 下 封 头 外 表 面 泄
手从设备本体修复 、 焊缝取样分析原因、 工艺控制 改进 ３ 方面人手对反应器进行故障处理 。
１ 反 应器 概况
约 １０ｍｍ， ５ 泄漏 的 两 处 位 置 大 约 在 Ｃ一１ １焊 缝 １５ （ 裂缝 ） ４ 。３条裂 缝 ） 向。 ３ 。２条 及 ５（ 方
３ １ 修 复方 案 ．
反应器／ 气体冷却器的 Ｃ一 ｌ １ 全部环焊缝及 ５个 接管角焊缝均做到一次修复合格 。
４ 工 艺控制 改进
依据 超声 波 探 伤 检 查 Ｃ一１ １环 焊 缝 中存 在 大量 裂 纹 的 结 果 ， 取 全部 挖 除 环 焊 缝 ， 新 焊 采 重 接 ； 除接 管 角 焊缝 裂 纹 ， 新焊 接 的修 复方 案 。 清 重

环氧乙烷生产装置的火灾爆炸危险指数评价路敦涛孙延光杨艳红（本文发表在《化工安全与环境》2011年第23期）某公司6万吨/年乙醇胺项目中的环氧乙烷装置采用美国SD公司工艺技术生产环氧乙烷（EO），同时联产乙二醇（EG）。

具体工艺是以乙烯与氧气为原料，氧化生成环氧乙烷（EO）。

EO生产系统中的反应物料具有易燃、易爆的危险特性，而且反应是在较高压力和温度下进行的强放热化学反应,极易发生火灾和爆炸事故。

本文采用道化学公司火灾爆炸危险指数评价法,对该公司EO/ EG装置氧化工段的最终危险度进行分级,确定其安全等级和需要进一步采取的措施。

一、EO/EG装置简介1.流程简介氧气法生产环氧乙烷主要工艺过程如下：原料氧气、乙烯经氧气混合器混合后进入装有催化剂的反应器，反应生成的环氧乙烷及二氧化碳等经洗涤塔洗涤后，富环氧乙烷洗涤水送往提馏、再吸收及精制装置生产环氧乙烷产品。

未被吸收的大部分反应中生成的气体直接循环回反应器，另一部分气送入二氧化碳脱除装置用碳酸钾吸收二氧化碳后，再与循环气合并压缩进入反应器。

工艺流程框图见图1。

乙烯循环气环氧乙烷产品图1 环氧乙烷工艺流程示意图2.火灾爆炸危险性（1）此装置的原料和产品均为气相和液相的易燃、易爆、有毒物质。

（2）是在较高压力和温度下,在爆炸极限区边缘进行连续放热反应。

反应的爆炸极限范围宽,(氮气做致稳剂,O2在7.2%以上),反应过程放热量极大。

二、安全评价过程1.评价单元的选取按照装置生产工艺特点,选取危险性最大的氧化单元作为评价单元。

2. 火灾爆炸指数F&EI的计算（1）重要物质的选取选取的重要物质为乙烯、环氧乙烷,其主要理化性质见表1。

表1 物质系数和特性表（2）物质系数MF的取值上述两种物质为混合物,且环氧乙烷浓度较低,故取MF=24。

（3）一般工艺危险性附加系数F1的计算1)基本系数：1.00.2)乙烯和氧发生强放热反应,因此取放热反应系数为0.50。

时间后参数又会偏移 ， ＰＤ参数只能根据经验设置 且 Ｉ 或采用集散系统默认的值 ， 性能指标往往不能令人满
意， 并且系统控制策略单一 。所 以提高环氧 乙烷装
置的过程控制技术是解决 当前我 国环氧 乙烷供 需矛 盾的一条较便捷 的途径。
２ 改进 的环 氧 乙烷 反 应 器 控 制 方 案
则使用此仪器测量 的环 氧乙烷浓度数据调整氧气进
料 的期望值 和阀门的开度 ， 同时启 动人 工神 经 网络 模型 的校正功能 ， 跟踪仪器 的工作 ， 检验测量数据 的 偏差 ； 当其不能正 常工作 时 ， 则启动人工神经 网络模 型到在线工作状态 ， 根据 质谱仪 Ａ的环氧 乙烷反应
收稿 日期 ：０ ００ —５ 修改稿 ） ２ １ －５２ （
立环氧 乙烷反应 器模 型， 由模型输 出值调整反应 器氧 气进料控制 的期 望值 ， 并 然后通过提 高氧 气进料控制 的快速 性和 准确性 来实现 对环 氧 乙烷反 应器的优 化控 制。仿真结果验证 了改进控制方案 的有效性 。
关 键 词 ： 环 氧 乙烷 反 应 器 ； 经 网络 ； 化 控 制 神 优
制 的核心 ， 即要得 到期望 的环 氧乙烷浓 度就必 须使 反应器入 口处 的氧气浓度达 到设定 的值 。本文应用 神经 网络建立环氧 乙烷反 应器模 型 ， 根据此 模型 并 来调整氧气 阀门逻 辑 ＰＤ的期 望设定 值 ， Ｉ 实现 反应 器氧气进料 的优化 控制 ， 而就 实现 了整个反 应器 从
尹成 强 张 雷鸣 高 洁 ， ，
（． １ 聊城大学 汽车与交通工程学院 ， 山东 聊城 ２ ２ ５ ；． ５ ０ ９ ２ 上海西 门子 自动化有限公司 ， 上海 ２０ ３ ） ０ ０ ０
摘 要 ： 针 对 环 氧 乙烷 反 应 器控 制 存 在 的 问题 ， 用 一 种 改 进 的 控 制 方 法 。首 先 基 于径 向基 神 经 网络 系统 建 采

险。
系统缺水 （ 突发性 断 电、 控制 阀关闭 ） 超压 、 温 、 超 等， 导致反应器爆 炸。
４ ２ 有 化 学 爆 炸 可能 的爆 炸物 ．
反应器内的 乙烯 、 环氧 乙烷 和空气 ； 可能残存 于反
应 器 内的 压 缩 机 油 ； 发 条 件 是 与 系 统 相 连 运 行 的 环 诱
１ 前 言
氧化
环 氧 乙烷
火灾危 险因素ຫໍສະໝຸດ 措施 火灾危险性 因素 和 固有 的火灾爆 炸 危险 。由此 ， 必 有 要对环氧 乙烷合 成 工艺 进行火 灾危 险性 因 素分 析 ， 了 解该工艺过程 的火灾危 害危 险 因素 ， 采取控制 措施 ， 并 以达到确保生产过程安全稳定 的 目的。
主反应（ 选择氧化 ） ：
ｃ ， Ｃ Ｈ４ ４１ ５ ５ Ｊ ｍ ２ ０ －０ ． ｋ／
反应过程 中通 常加入少 量的致稳气体 （ 甲烷 、 如 氮
誊
系，全 统－胜 １￣ 般 ２
１６ ０
江
西
化
工
２１ ０ ０年第 ２期
乙烷 能 有 效 地 抑 制 副 反 应 ， 高 乙烯 环 氧 化 的 选 择 性 。 提 尾 烧 是 指 生 成 的 环 氧 乙 烷 在 反 应 器 的 下 部 进 一 步
典型 的环氧 乙烷合成工艺 流程 由环氧 乙烷 氧化 反 应、 环氧乙烷 回收 、 氧 化碳脱 除 、 氧乙烷 精 制及储 二 环
存等主要单元组成 。
环 氧 乙烷 乙 二 醇联 产 装 置 工 艺 流 程 图
乙烯直接氧化 法技术 先进 ， 适应 大规 模生产 ， 产 生 成本低 ， 品质量好 ， 产 因此 获得 了广泛的应用 。 ２２ 环氧乙烷氧化反应 ． 原料乙烯和纯 氧与循 环气 混 合后 ， 人 固定 床环 进 氧 乙烷反应器 ， 在入 口温度约 ２ ０Ｃ， ０ ￣ 压力约 ２０ ａ的 ．ＭＰ