聚合反應器安全閥泄放量的分析與計算

李黔蜀，陳賀明

(1. 楊凌職業技術學院，陜西 咸陽 楊凌712100； 2. 福斯特惠勒(河北)工程設計有限公司上海分公司，上海 200235)

三元乙丙橡膠是以乙烯、丙烯和少量非共軛二烯烴為單體聚合而成的共聚物(EPDM)，其主鏈是由化學穩定的飽和烴組成，側鏈中含有不飽和雙鍵，耐老化性能優異，可廣泛用于建筑防水材料、電線電纜護套、耐熱膠管、膠帶、汽車密封件等領域【1】。聚合反應器是三元乙丙橡膠生產中的關鍵設備，乙烯、丙烯和少量非共軛二烯烴以正己烷為溶劑，在反應器的高壓(2.5 MPa)和低溫(入口-40 ℃)環境下發生聚合反應，生成膠乳(cement)。

根據GB150—2011《壓力容器 第1部分：通用要求》和TSG R0004—2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》(簡稱容規)的規定，適用范圍內的壓力容器在操作過程中有可能出現超壓時，要求設置超壓泄放裝置(安全閥或者爆破片裝置)【2-3】。聚合反應器是受容規監管的壓力容器，生產過程中出現外部火災、反應飛溫、調節閥失效等緊急情況時都可能發生超壓危險，因此需要設置安全閥。本文對可能造成聚合反應器超壓的各種工況進行分析，計算兩種工況下的安全閥泄放量，并最終確定安全閥規格。

1 工藝流程

乙烯、丙烯單體與溶劑的混合物在冷凍機中冷卻至-40 ℃，與少量氫氣混合進入聚合反應器。第三種單體、3種催化劑和反應中止劑也通過管線與反應器相連，根據程序控制反應進程。反應器中設有攪拌器，保證多種物料混合均勻并加強傳熱。由于聚合反應為放熱反應，而且反應溫度對產品質量十分關鍵，因此反應器頂部設有溫度控制和聯鎖，通過調節催化劑的加入速率來控制反應器內的溫度。……