1、大型浸出油廠防火安全技術(shù)的應(yīng)用20世紀(jì)90年代以來(lái),我國(guó)沿海陸續(xù)新建一批大型浸出油廠,其中由A DM、中糧集團(tuán)、新加坡Wilmar投資興建的油廠占據(jù)很大一部分比例,這3家公司獨(dú)資或合資建造的油廠有東海(張家港、大海(防城港、金海(秦皇島、黃海(日照、北海(天津、益海(連云港、泉海(泉州、康益(連云港等,這些廠采用的工藝、設(shè)備、車(chē)間結(jié)構(gòu)、配套設(shè)施、自動(dòng)控制系統(tǒng)等基本相同,甚至設(shè)備編號(hào)也大體相同。生產(chǎn)工藝、設(shè)備主要有:大豆熱脫皮、擠壓膨化、環(huán)浸出器、混合油負(fù)壓蒸發(fā)、DTDC、廢水經(jīng)蒸煮后排放、尾氣經(jīng)礦物油吸收后排放等。這些先進(jìn)生產(chǎn)工藝設(shè)備的引進(jìn)和應(yīng)用,使其各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位,一些油

2、廠達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。這些廠也同時(shí)從國(guó)外引進(jìn)了一些防火安全技術(shù)裝備,其中有的工藝、裝備國(guó)內(nèi)油脂廠家從未使用或使用很少,如預(yù)處理進(jìn)入浸出的輸送機(jī)下料溜槽上安裝自動(dòng)閘板閥,防止停車(chē)時(shí)溶劑蒸氣進(jìn)入預(yù)處理車(chē)間;入浸輸送機(jī)安裝引風(fēng)機(jī),防止生產(chǎn)時(shí)因浸出器正壓溶劑蒸氣進(jìn)入預(yù)處理車(chē)間;浸出車(chē)間安裝風(fēng)機(jī)對(duì)車(chē)間內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng);浸出車(chē)間除配有普通消防外,同時(shí)安裝自動(dòng)雨淋滅火系統(tǒng)等等。這些工藝、裝備的應(yīng)用提高了浸出油廠防火防爆水平,增強(qiáng)了浸出油廠的應(yīng)急能力。下文以ADM油廠作這部分廠的統(tǒng)稱(chēng),根據(jù)溶劑消耗及防火工藝、裝備的應(yīng)用情況等,對(duì)大型浸出油廠防火安全技術(shù)作初步探討。1 溶劑的特點(diǎn)與浸出法制油的火災(zāi)危險(xiǎn)性1.1 6號(hào)溶劑

3、6號(hào)溶劑是目前國(guó)內(nèi)油脂浸出生產(chǎn)常用的溶劑,其主要成分正己烷約占74%,環(huán)己烷約占16% ,另外還有少量的戊烷和庚烷,微量的芳烴。6號(hào)溶劑為無(wú)色液體,不溶于水,能溶于乙醚、乙醇,閃點(diǎn)為一21.7,燃點(diǎn)為233,容易揮發(fā),有刺激氣味,其蒸氣密度是空氣的2.79倍,容易積聚在低凹處的地溝、地坑里,當(dāng)溶劑蒸氣在空氣中的濃度達(dá)到1.25%7.5% 時(shí),遇明火會(huì)引起爆炸。6號(hào)溶劑還有一定毒性,主要破壞人的造血功能,刺激神經(jīng)系統(tǒng),吸入太多會(huì)引起頭昏、頭痛、過(guò)度興奮而失去知覺(jué),中毒的濃度為2530 mg/L,致死濃度為3040 mg/L。1.2 正己烷ADM油廠均使用正己烷作溶劑浸出油脂。正己烷為無(wú)色液體,有

4、微弱的特殊氣味。閃點(diǎn)為-25.5 。爆炸下限1.2% ,引燃溫度560% ;爆炸上限6.9%,引燃溫度244。最小點(diǎn)火能為0.244mJ,最大爆炸壓力為0.850 MPa。正己烷極易燃,其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱極易燃燒爆炸。與氧化劑接觸發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng),甚至引起燃燒。在火場(chǎng)中,受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)。其蒸氣比空氣重,能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方,遇明火會(huì)引著回燃。1.3 浸出法制油的火災(zāi)危險(xiǎn)性源于多種原因(低毒性、良好操作性能、中等水平的價(jià)格,6號(hào)溶劑與正己烷是浸出油廠最普遍使用的溶劑,與其他大多數(shù)溶劑一樣,6號(hào)溶劑與正己烷具有易燃性、一定條件下潛在爆炸性。因6號(hào)溶劑與正己烷閃點(diǎn)

5、小于28,爆炸下限小于10% ,依據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范浸出車(chē)間生產(chǎn)建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性危險(xiǎn)類(lèi)別為甲類(lèi)。根據(jù)危險(xiǎn)化學(xué)品安全技術(shù)說(shuō)明書(shū),正己烷危險(xiǎn)性類(lèi)別為第3.1類(lèi)低閃點(diǎn)易燃液體。根據(jù)生產(chǎn)、使用、貯存物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性、可燃物數(shù)量、火災(zāi)蔓延速度以及撲救難易程度等因素,植物油加工廠的浸出廠房為嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)工業(yè)建筑場(chǎng)所:火災(zāi)危險(xiǎn)性大、可燃物多、起火后蔓延迅速或容易造成重大火災(zāi)。2 大型浸出油廠的溶劑消耗與防火工藝裝置與國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的浸出油廠相比,由于ADM浸出油廠應(yīng)用了新工藝、新設(shè)備、新型密封材料,這些油廠的各種消耗指標(biāo)普遍好于國(guó)內(nèi)同規(guī)模油廠,特別是溶劑消耗,有的油廠達(dá)到小于0.6 kg/t料的國(guó)際先進(jìn)水平,大大減

6、少了安全隱患。同時(shí),防火、防爆工藝、裝備的應(yīng)用提高了工廠防火安全水平,增強(qiáng)了應(yīng)急能力。2.1 溶劑損耗的控制浸出車(chē)間溶劑損耗關(guān)系到工廠的生產(chǎn)成本、安全與環(huán)保。國(guó)內(nèi)油廠的溶劑消耗普遍較高,一般為46 kg/t料,有的甚至達(dá)到10 kg/t料。其中原因除了6號(hào)溶劑餾程范圍較正己烷寬,相對(duì)蒸餾回收困難外,主要有:分水箱排出廢水未經(jīng)蒸煮而直接排入水封井;除部分油廠采用礦物油吸收尾氣中溶劑外,大多數(shù)油廠采用冷凍法回收溶劑,甚至一些油廠尾氣僅經(jīng)最后冷凝器冷卻后直接排放;混合油蒸發(fā)、汽提在常壓下進(jìn)行,與負(fù)壓操作相比,相同操作溫度下溶劑蒸出量低;設(shè)備、管道、閥門(mén)等密封性能差,機(jī)械損耗高等等。油脂浸出的溶劑從以

7、下幾方面引起損耗:產(chǎn)品粕、毛油中含有溶劑;廢水、廢氣排放中夾帶溶劑;機(jī)械損耗(泄漏等。通常粕引爆試驗(yàn)合格,粕中溶劑含量小于750 mg/kg:毛油閃點(diǎn)大于15 0C,則毛油中溶劑含量小于500 mg/kg;以大豆浸出計(jì),假定豆粕得率78% 、毛油得率為19%,則豆粕溶劑損耗小于0.585 kg/t料,毛油中溶劑損耗小于0.0 95 kg/t料,兩項(xiàng)合計(jì)小于0.68 kg/t料。國(guó)內(nèi)浸出車(chē)間內(nèi)廢水一般為3部分:用于濕粕脫溶烘干機(jī)頂部混合氣體中粕末捕集的熱水與粕末一道排出,通常熱水循環(huán)溫度為92左右;用于混合油中粕末沉降的鹽水與粕末一同排出,這部分廢水溫度通常在5055;溶劑分水箱中排出的廢水,這

8、部分廢水排出溫度約在2540。ADM油廠的廢水只有兩部分,主要是溶劑分水箱排出的廢水,這部分廢水是在經(jīng)蒸煮后排入水封池中;其次為礦物油吸收尾氣系統(tǒng)中吸收塔與解析塔中定期排出的廢水。礦物油吸收塔中冷礦物油(富油水量很少,解析塔中熱礦物油(貧油因使用直接蒸汽而水量相對(duì)較多,就3 000 t/d浸出油廠而言,礦物油系統(tǒng)廢水量約為80100 kg/d。生產(chǎn)中,富油中水分及揮發(fā)物含小于5% ,貧油中水分及揮發(fā)物含量小于1% ,因此隨礦物油廢水帶出的溶劑很少,可忽略不計(jì)。而濕粕脫溶烘干機(jī)(一般為DT、DTDC混合氣體中粕末捕集采用溶劑作捕集劑、捕集后的溶劑與粕末一道進(jìn)入脫溶烘干機(jī)內(nèi),與濕粕一起脫溶?；旌嫌?/p>

9、中的粕末僅經(jīng)旋液分離器分離,而不采用鹽水沉降法分離粕屑。因此,廢水總量相對(duì)較少,廢水量主要由4方面決定:入浸料含水量、濕粕脫溶未凝結(jié)直接蒸汽量、毛油脫溶汽提塔直接蒸汽用量、尾氣處理系統(tǒng)礦物油解析塔直接蒸汽用量。由于排出的廢水溫度控制在85以上,因此,因廢水排出引起的溶耗相對(duì)較少。據(jù)東海糧油溶劑分水罐排出的廢水計(jì)量顯示,日加工量為3 000 4 000 t大豆,排出廢水量約為8.510.5 b/h,約合6070 廢水/t料。據(jù)測(cè)定廢水經(jīng)蒸煮51 0min,排出溫度92,廢水中的溶劑含量小于10 rag/。因此,因排出廢水溶劑損耗約為0.0OO60.0007 kg/t料。浸出車(chē)間排出的尾氣中,除含

10、有少量溶劑蒸氣、水蒸汽外,大多數(shù)為由物料夾帶的空氣。尾氣中溶劑含量主要由混合蒸氣冷凝程度決定,尾氣溫度越高,含溶量越大。而尾氣中空氣量主要由入浸料的流量與孔隙度、浸出系統(tǒng)的工藝設(shè)備與密封狀況決定。值得注意的是,如果設(shè)備設(shè)計(jì)產(chǎn)量偏大、而實(shí)際產(chǎn)量較小時(shí),此時(shí)進(jìn)入浸出系統(tǒng)的空氣量相對(duì)特大。尾氣如果使用冷凍法回收溶劑,即使尾氣溫度為0,尾氣中溶劑含量仍達(dá)16%(質(zhì)量百分比左右。而采用礦物油吸收后尾氣中溶劑含量可以控制在500 mg/kg內(nèi),東海糧油浸出排出尾氣濃度一般在2 00300 mg/kg。據(jù)東海糧油對(duì)礦物油吸收系統(tǒng)排出的廢氣流量測(cè)定,加工量為1 5004 000 t/d大豆浸出油廠,其排出尾氣

11、量為90240 m3/h,約合12 m 3/t料,以尾氣排出溫度為36計(jì),尾氣殘溶500 mg/kg,折合溶劑損耗為0.00 080.0015 kg/t料。粕、毛油、廢水、廢氣這幾項(xiàng)引起的溶劑損耗稱(chēng)為不可避免的溶劑消耗,其總量約為0.31.5 kg/t料。事實(shí)上有些廠家即使采用混合油負(fù)壓蒸發(fā)、礦物油吸收尾氣中溶劑、排出廢水經(jīng)蒸煮等工藝,其溶劑消耗仍達(dá)3 kg/t料以上,其中50%以上為機(jī)械損耗。就2 000 t/d浸出油廠而言,高出1.5 kg/t溶劑消耗,意味著每日3 t溶劑散發(fā)于生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)外,這不僅污染環(huán)境,也是重要的火災(zāi)隱患。浸出車(chē)間液體的泄漏很少,主要在傳動(dòng)軸的軸封、閥門(mén)的閥桿處存在少

12、量泄漏。大量的機(jī)械損耗是由于浸出系統(tǒng)正壓引起溶劑氣體的滲漏。據(jù)皇冠公司測(cè)定,在0.03 kPa的壓力下,一只q219的孔每分鐘溶劑蒸氣泄漏量達(dá)35 L。由于溶劑蒸氣的密度高于空氣,一臺(tái)充滿(mǎn)溶劑蒸氣、高度為3 m的容器,在其底部存在0.05 kPa的壓差。往往浸出器頂部有輕微的負(fù)壓,而在底部卻可能出現(xiàn)正壓。因此,確保設(shè)備、管道、視鏡、法蘭、墊片、溜槽等處的密封、保持浸出系統(tǒng)的負(fù)壓,防止泄漏,對(duì)降低溶劑的損耗至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)一些使用冷凍回收法的廠家在尾氣排放管上安裝風(fēng)機(jī)使浸出系統(tǒng)保持負(fù)壓,也有的不裝風(fēng)機(jī)僅靠溶劑氣體冷凝、冷卻而產(chǎn)生少量的負(fù)壓,這種負(fù)壓往往難以維持,浸出系統(tǒng)壓力時(shí)高時(shí)低。鑒于礦物油對(duì)溶

13、劑良好的吸收性能,因此寧愿讓空氣滲入浸出系統(tǒng)內(nèi),也不可讓溶劑氣體從浸出系統(tǒng)內(nèi)滲出。但浸出系統(tǒng)負(fù)壓過(guò)高,不利于溶劑的滲透。一般浸出器的負(fù)壓控制在一0.06一0.12 kPa,DT負(fù)壓稍高。ADM油廠在尾氣風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口安裝了氣動(dòng)風(fēng)門(mén),風(fēng)門(mén)開(kāi)啟根據(jù)礦物油吸收塔出口處的負(fù)壓自動(dòng)控制。通常風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口負(fù)壓控制在-1.2-1.5 kPa。2002年,這些油廠又在浸出器冷凝器尾氣出口管安裝一只氣動(dòng)蝶閥,通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)啟度,自動(dòng)控制浸出器負(fù)壓,在2004年版的NFPA36中,此裝置作為特例,允許在冷凝器尾氣出口管上安裝閥門(mén)(以前版本NFPA36中,禁止在溶劑氣體冷凝器出口管道上安裝閥門(mén)。ADM油廠中,溶劑泵、混合

14、油泵均采用機(jī)械密封,浸出器主軸軸徑一般達(dá)q300qgo0,國(guó)內(nèi)大多數(shù)油廠采用填料密封,而ADM油廠采用MECO 密封技術(shù),該密封類(lèi)似于機(jī)械密封,其特點(diǎn)是:由彈性體代替彈簧,彈性體材質(zhì)為FKM(具有飽和主鏈和氟代、全氟烷基或全氟烷氧基取代基彈性體,靜環(huán)采用玻璃纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯(GFPTFE,動(dòng)環(huán)采用不銹鋼材質(zhì),整個(gè)密封設(shè)計(jì)為哈夫?qū)﹂_(kāi)式,不需拆開(kāi)軸承座、鏈輪,便可安裝密封,便于裝拆與檢查。濕粕刮板機(jī)頭、尾輪的軸封同樣采用機(jī)械密封,這些與填料密封相比,密封效果好,溶劑滴、漏少。2.2 防火工藝ADM油廠引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)技術(shù)裝備的同時(shí),其防火安全工藝技術(shù)也達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平,這些技術(shù)包括:浸出車(chē)間機(jī)械排風(fēng)、溶劑蒸氣封堵、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、蒸汽吹掃、設(shè)備與容器配置泄壓裝置、自動(dòng)控制、程序聯(lián)鎖與泄漏報(bào)警等。6號(hào)溶劑的蒸氣密度是空氣的2.79倍,正己烷蒸氣的密度是空氣的2.97倍,它們?nèi)菀追e聚在低凹處的地溝、地坑里,能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方,遇明火會(huì)引著回燃。這些溶劑必須及時(shí)除去,同時(shí)要求整個(gè)浸出車(chē)間內(nèi)保持輕微的負(fù)壓,防止溶劑擴(kuò)散到其他區(qū)域。ADM油廠在車(chē)間內(nèi)安裝有吸風(fēng)機(jī),其多列吸風(fēng)口布置在浸出底樓略高于地坪約250 mm,風(fēng)機(jī)要求每小時(shí)抽出風(fēng)量是浸出車(chē)間內(nèi)容積的6倍。表 1 浸出設(shè)備噴水滅火