戴靜，蘇林（安徽省化工設計院，安徽合肥230009）

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聚乙烯、聚丙烯裝置三乙基鋁單元的設計要點

戴靜，蘇林
（安徽省化工設計院，安徽合肥230009）

摘要：目前三乙基鋁在大型聚乙烯、聚丙烯項目中得到廣泛應用。依據三乙基鋁的危險特性，根據實際工程實例重點介紹了三乙基鋁單元設計的要點、布置和配管，并對三乙基鋁單元的儀表設計和安全操作等進行了闡述。

關鍵詞：三乙基鋁；布置；配管設計；安全

三乙基鋁（Triethyl Aluminum）分子式為C6H15Al，分子量為114.17，常溫下為無色透明液體，具有強烈的霉爛氣味。三乙基鋁溶于苯，混溶于飽和烴類，建規(guī)火險分級為甲A。其化學反應活性很高，接觸空氣會冒煙自燃，遇明火、高熱強烈分解燃燒，與氧化劑能發(fā)生強烈反應。遇水強烈分解，放出易燃的烷烴氣體。同時三乙基鋁具有強烈的刺激和腐蝕作用，空氣中最高容許濃度僅為2mg/m3，其主要損害呼吸道和眼結膜，高濃度吸入可引起肺水腫，吸入其煙霧可致煙霧熱；皮膚接觸可致嚴重灼傷，產生充血水腫和起水皰，疼痛劇烈［1］。

鑒于三乙基鋁不穩(wěn)定，且不能受熱、接觸空氣和水，屬于《危險化學品名錄》（2002版）中的第4.2類自燃物品。在聚乙烯和聚丙烯項目中使用的三乙基鋁濃度為93wt%，壓力約為0～4.0MPa，因此三乙基鋁被視為危險物質，可能發(fā)生的主要危險危害為火災爆炸、中毒、窒息和化學燒傷。

三乙基鋁在軍事上主要作為彈藥燃料；在石油化工生產中主要作為烯烴聚合催化劑，它與烯烴反應能制得烯烴二聚體及各種α-烯烴、高碳醇和其它化學中間體；還可作為烷基化劑，是齊格勒-納塔型催化劑的組分之一［2］。

本文對聚乙烯、聚丙烯大型裝置中三乙基鋁單元的布置、配管、儀表安全等方面的基礎要求進行論述。

1　布置

三乙基鋁一般為聚烯烴的聚合催化劑，使用量很小，液體三乙基鋁進入裝置需要使用槽車，因此在整個裝置布置中一般把三乙基鋁單元置于較偏遠、少接觸其它有機物質的區(qū)域。三乙基鋁單元的設備布置要盡量露天化，以保證易燃易爆物質可以迅速稀釋和擴散，同時三乙基鋁單元的設備、管道、管件等均須采用可靠的密封技術，使三乙基鋁的貯存和輸送都密閉進行，防止泄漏。三乙基鋁的卸放區(qū)、進料泵和回收罐等主要設備都必須用防爆隔墻分隔，以避免發(fā)生危險時影響整個區(qū)域。由于三乙基鋁的危險特性，不能將三乙基鋁安全閥排放管引入全裝置火炬，因此在三乙基鋁單元中設置燃燒坑，三乙基鋁安全閥出口可能含有可燃物三乙基鋁或氮氣，因此要采用合適的防護措施，并使排放地點避開人行通道，同時在三乙基鋁單元設置防雨棚，避免其在泄漏時遇水。

2　工藝配管

三乙基鋁管道多為小尺寸管道，在配管中需要注意管道的操作和支撐，此外，還需注意三乙基鋁PID中的特別要求。一般來說，普遍的要求有：

（1）三乙基鋁主工藝管道和支管連接點切斷閥門之間距離最短，這樣能使沖洗時死角盡可能少。

（2）三乙基鋁管道不用密封焊接，需要使用軟密封止回閥。

（3）確保三乙基鋁系統(tǒng)設計壓力和選用的三乙基鋁槽車罐MAWP相一致。

（4）三乙基鋁單元的放空支管應至少高于總管300mm，而且需從頂部垂直接入。放空總管應坡向密封罐，坡度為每米10mm。管線不能有袋型。

（5）采用絲堵連接以確保所有三乙基鋁系統(tǒng)的放空和排凈。放空閥應從工藝管線的頂部（不能從底部）接出或向上傾斜，以使管內介質可以自流回工藝管線。

（6）氮氣軟管要和卸料臂分開，以實現更好的自流。

（7）三乙基鋁泵出口的安全閥出口管線須自流回泵的吸入口，安全閥的入口管線須自流回泵的排出口，同時，要使安全閥進口和出口管道長度最短。三乙基鋁泵出口的壓力表壓力指示必須在泵的排出口能看見，且壓力表的安裝須自流回管線。

（8）放空總管進入密封罐的切斷閥必須在空曠位置采用鑰匙-鎖系統(tǒng)。該帶鎖閥門系統(tǒng)為強制安全措施，以防止安全閥泄放時上游設備超壓。

除上述三乙基鋁單元內部配管情況外，在生產中會出現小尺寸如DN15的三乙基鋁管道沿管廊敷設去其它生產區(qū)域的情況。

以某聚丙烯裝置為例，有3根1/2″三乙基鋁管道需要通過管廊從三乙基鋁單元敷設至反應區(qū)，三乙基鋁管道沿管廊長度約173m，設定保溫厚度為40mm，則保溫后的單根管道直徑約為101mm。此時要選擇熱軋普通槽鋼40a或40b，熱軋普通槽鋼40b的單位重量約65kg/m，則三根1/2″三乙基鋁管道單獨保溫后作槽鋼保護的使用槽鋼量約為520m，管廊增加的荷載為195kg/m。顯然從經濟性和實用性來說，單獨保溫后，單獨槽鋼保護都是不合理的。因此在三乙基鋁管道長距離管廊敷設中目前國內裝置主要采取如下兩種方式：

（1）多根小尺寸三乙基鋁管道捆綁在一起進行保溫后，放置在槽鋼里進行保護。

（2）單根三乙基鋁管道進行保溫后，再把多根保溫后的管道放置在電纜或儀表橋架盒中。

第一種方法由于采用了整體保溫，若在生產過程中某一根管道發(fā)生泄漏，會造成要破壞整體保溫然后才能查找泄漏定位等問題；而且集體保溫后選取的槽鋼也同樣存在超大超重的問題，因此現在大型裝置多采用第二種方式，這樣可以有效地把三乙基鋁管道集中保護起來，并與其它工藝管道分隔開，同時每一根管道都是單獨保溫，單獨沿管廊敷設。把三乙基鋁管道放置在電纜或儀表橋架盒中，可以有效避免管道雨淋，并減輕管廊單位荷載。

3　儀表

三乙基鋁系統(tǒng)要設置可靠的報警系統(tǒng)、停車連鎖和緊急停車系統(tǒng)，包括分散控制系統(tǒng)DCS、安全儀表系統(tǒng)SIS和先進過程控制APC等。其中儀表安全系統(tǒng)（SIS）可以自動停車，也可由操作人員在中央控制室輔助操作臺上手動停車。當發(fā)生事故時，儀表安全系統(tǒng)連鎖動作，三乙基鋁單元各部分均在帶液帶壓情況下停下來，有部分泄壓閥自動打開，此時調節(jié)閥和切斷閥均應處于保證系統(tǒng)安全的位置。

4　安全操作

在含有三乙基鋁的管道和設備上須設計纏繞充滿壓縮空氣的易燃塑料管道，當易燃塑料管道內壓力降低時，說明三乙基鋁泄漏，這時自動切斷三乙基鋁進料，并在中央控制室報警。

三乙基鋁單元的設備及管道密閉操作，停車時用礦物油沖洗，以確保三乙基鋁含量小于要求濃度后才能開啟。

三乙基鋁屬于金屬類火災，危險性高、起火速度快、易燃易爆。需要在三乙基鋁單元設置D類干粉滅火系統(tǒng)，同時配備手提式及推車式干粉滅火器。

為防止裝置區(qū)在運行、檢修中因工人誤操作造成危險事故，工廠應制定一套嚴格科學的三乙基鋁單元操作規(guī)范和操作規(guī)程，定期對職工進行安全技術培訓，加強安全意識。定期對工人進行安全防護、自救、逃生培訓并進行演練。如遇突發(fā)事故，工人能迅速自救、互救和逃生，并能迅速啟動緊急救援預案，將事故危險和損失降至最低。

參考文獻

［1］張維凡，張海峰.常用化學危險物品安全手冊［M］.北京:中國醫(yī)藥科技出版社，1992.

［2］來亦子，馮桂.三乙基鋁生產工藝過程的火災爆炸事故分析［J］.安全與環(huán)境工程，2011，18（5）：83- 86.□

The Design Points of Triethyl Aluminum Unit in PE，PP Plant

DAI Jing，SU Lin
（Anhui Design Institute of Chemical Industry，Hefei 230009，China）

Abstract：Triethyl aluminum is widely used in large- scale PE，PP projects. Based on hazard characteristics of triethyl aluminum，according to the actual project examples，the paper focuses on plant design points of triethyl aluminum unit，layout and piping. The aspects ofthe design ofthe instrument and safe operation are alsoelaborate.

Key words：triethyl aluminum；layout；pipingdesign；safety

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.03.020

中圖分類號：TQ263.2

文獻標識碼：B

文章編號：1008- 553X（2016）03- 0057- 02

收稿日期：2016- 01- 30

作者簡介：戴靜（1983-），女，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學，工程師，從事化工設計工作，18955165063，0551- 64667606，daijing719@163.com。