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(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(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)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，一些油廠達(dá)到國際先進(jìn)水平。這些廠也同時從國外引進(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閘板閥，防止停車時溶劑蒸氣進(jìn)入預(yù)處理車間；入浸輸送機(jī)安裝引風(fēng)機(jī)，防止生產(chǎn)時因浸出器正壓溶劑蒸氣進(jìn)入預(yù)處理車間；浸出車間安裝風(fēng)機(jī)對車間內(nèi)強(qiáng)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(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，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。
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??????? 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(dá)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(qiáng)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(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)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(yán)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)。
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??????? 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(dá)到小于0．6 kg／t料的國際先進(jìn)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(qiáng)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(dá)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(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、閥門等密封性能差，機(jī)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(jī)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(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(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。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(jìn)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(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(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(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(dá)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(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(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(fù)壓過高，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)口安裝了氣動風(fēng)門，風(fēng)門開啟根據(jù)礦物油吸收塔出口處的負(fù)壓自動控制。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蝶閥，通過調(diào)節(jié)閥門開啟度，自動控制浸出器負(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(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)。