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，我國沿海陸續(xù)新建一批大型浸出油廠，其中由ADM、中糧集團、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、車間結(jié)構(gòu)、配套設(shè)施、自動控制系統(tǒng)等基本相同，甚至設(shè)備編號也大體相同。生產(chǎn)工藝、設(shè)備主要有：大豆熱脫皮、擠壓膨化、環(huán)Ⅲ浸出器、混合油負壓蒸發(fā)、DTDC、廢水經(jīng)蒸煮后排放、尾氣經(jīng)礦物油吸收后排放等。這些先進生產(chǎn)工藝設(shè)備的引進和應(yīng)用，使其各種技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，一些油廠達到國際先進水平。這些廠也同時從國外引進了一些防火安全技術(shù)裝備，其中有的工藝、裝備國內(nèi)油脂廠家從未使用或使用很少，如預(yù)處理進入浸出的輸送機下料溜槽上安裝自動閘板閥，防止停車時溶劑蒸氣進入預(yù)處理車間;入浸輸送機安裝引風(fēng)機，防止生產(chǎn)時因浸出器正壓溶劑蒸氣進入預(yù)處理車間;浸出車間安裝風(fēng)機對車間內(nèi)強制通風(fēng);浸出車間除配有普通消防外，同時安裝自動雨淋滅火系統(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，根據(jù)溶劑消耗及防火工藝、裝備的應(yīng)用情況等，對大型浸出油廠防火安全技術(shù)作初步探討。
??? 　　1 溶劑的特點與浸出法制油的火災(zāi)危險性
??? 　　1.1 6號溶劑
??? 　　6號溶劑是目前國內(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號溶劑為無色液體，不溶于水，能溶于乙醚、乙醇，閃點為一21.7℃，燃點為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到1.25%～ 7.5% 時，遇明火會引起爆炸。6號溶劑還有一定毒性，主要破壞人的造血功能，刺激神經(jīng)系統(tǒng)，吸入太多會引起頭昏、頭痛、過度興奮而失去知覺，中毒的濃度為25～30 mg/L，致死濃度為30～40 mg/L。
??? 　　1.2 正己烷
??? 　　ADM油廠均使用正己烷作溶劑浸出油脂。正己烷為無色液體，有微弱的特殊氣味。閃點為-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)生強烈反應(yīng)，甚至引起燃燒。在火場中，受熱的容器有爆炸危險。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當(dāng)遠的地方，遇明火會引著回燃。
??? 　　1.3 浸出法制油的火災(zāi)危險性
??? 　　源于多種原因(低毒性、良好操作性能、中等水平的價格)，6號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號溶劑與正己烷具有易燃性、一定條件下潛在爆炸性。因6號溶劑與正己烷閃點小于28℃ ，爆炸下限小于10% ，依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》浸出車間生產(chǎn)建筑的火災(zāi)危險性危險類別為甲類。根據(jù)危險化學(xué)品安全技術(shù)說明書，正己烷危險性類別為第3.1類低閃點易燃液體。根據(jù)生產(chǎn)、使用、貯存物品的火災(zāi)危險性、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重危險級工業(yè)建筑場所：火災(zāi)危險性大、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)普遍好于國內(nèi)同規(guī)模油廠，特別是溶劑消耗，有的油廠達到小于0.6 kg/t料的國際先進水平，大大減少了安全隱患。同時，防火、防爆工藝、裝備的應(yīng)用提高了工廠防火安全水平，增強了應(yīng)急能力。
??? 　　2.1 溶劑損耗的控制
??? 　　浸出車間溶劑損耗關(guān)系到工廠的生產(chǎn)成本、安全與環(huán)保。國內(nèi)油廠的溶劑消耗普遍較高，一般為4～6 kg/t料，有的甚至達到10 kg/t料。其中原因除了6號溶劑餾程范圍較正己烷寬，相對蒸餾回收困難外，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)、汽提在常壓下進行，與負壓操作相比，相同操作溫度下溶劑蒸出量低;設(shè)備、管道、閥門等密封性能差，機械損耗高等等。
??? 　　油脂浸出的溶劑從以下幾方面引起損耗：產(chǎn)品粕、毛油中含有溶劑;廢水、廢氣排放中夾帶溶劑;機械損耗(泄漏等)。
??? 　　2.1.1 產(chǎn)品中毛油與粕殘溶而引起的溶劑損耗
??? 　　通常粕引爆試驗合格，粕中溶劑含量小于750 mg/kg：毛油閃點大于150~C，則毛油中溶劑含量小于500 mg/kg;以大豆浸出計，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0.095 kg/t料，兩項合計小于0.68 kg/t料。
??? 　　2.1.2 浸出排出廢水中溶劑損耗
??? 　　國內(nèi)浸出車間內(nèi)廢水一般為3部分：用于濕粕脫溶烘干機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50～55℃ ;溶劑分水箱中排出的廢水，這部分廢水排出溫度約在25～40℃ 。
??? 　　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較多，就3 000 t/d浸出油廠而言，礦物油系統(tǒng)廢水量約為80～100 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。而濕粕脫溶烘干機(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入脫溶烘干機內(nèi)，與濕粕一起脫溶。混合油中的粕末僅經(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較少。據(jù)東海糧油溶劑分水罐排出的廢水計量顯示，日加工量為3 000～ 4 000 t大豆，排出廢水量約為8.5～10.5 b/h，約合60～70 廢水/t料。據(jù)測定廢水經(jīng)蒸煮5～10min，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0.0OO6～0.0007 kg/t料。
??? 　　2.1.3 浸出排出廢氣中溶劑損耗
??? 　　浸出車間排出的尾氣中，除含有少量溶劑蒸氣、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)計產(chǎn)量偏大、而實際產(chǎn)量較小時，此時進入浸出系統(tǒng)的空氣量相對特大。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200～300 mg/kg。據(jù)東海糧油對礦物油吸收系統(tǒng)排出的廢氣流量測定，加工量為1 500～4 000 t/d大豆浸出油廠，其排出尾氣量為90～240 m3/h，約合1～2 m3/t料，以尾氣排出溫度為36℃計，尾氣殘溶500 mg/kg，折合溶劑損耗為0.0008～0.0015 kg/t料。
??? 　　2.1.4 跑、冒、滴、漏
??? 　　粕、毛油、廢水、廢氣這幾項引起的溶劑損耗稱為不可避免的溶劑消耗，其總量約為0.3～1.5 kg/t料。事實上有些廠家即使采用混合油負壓蒸發(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3 kg/t料以上，其中50%以上為機械損耗。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。浸出車間液體的泄漏很少，主要在傳動軸的軸封、閥門的閥桿處存在少量泄漏。大量的機械損耗是由于浸出系統(tǒng)正壓引起溶劑氣體的滲漏。據(jù)皇冠公司測定，在0.03 kPa的壓力下，一只q~219的孔每分鐘溶劑蒸氣泄漏量達35 L。由于溶劑蒸氣的密度高于空氣，一臺充滿溶劑蒸氣、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)的負壓，防止泄漏，對降低溶劑的損耗至關(guān)重要。國內(nèi)一些使用冷凍回收法的廠家在尾氣排放管上安裝風(fēng)機使浸出系統(tǒng)保持負壓，也有的不裝風(fēng)機僅靠溶劑氣體冷凝、冷卻而產(chǎn)生少量的負壓，這種負壓往往難以維持，浸出系統(tǒng)壓力時高時低。鑒于礦物油對溶劑良好的吸收性能，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)負壓過高，不利于溶劑的滲透。一般浸出器的負壓控制在一0.06～一0.12 kPa，DT負壓稍高。ADM油廠在尾氣風(fēng)機進風(fēng)口安裝了氣動風(fēng)門，風(fēng)門開啟根據(jù)礦物油吸收塔出口處的負壓自動控制。通常風(fēng)機吸風(fēng)口負壓控制在-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蝶閥 <，通過調(diào)節(jié)閥門開啟度，自動控制浸出器負壓，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(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)。