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概述合成树脂生产过程的火灾爆炸危险性分析与预防对策

 火灾爆炸危险性分析〔1〕 

    　塑料的主要原料是合成树脂。而合成树脂的单体，如乙炔、乙烯、丙烯、甲醛、苯等都是易燃易爆物质，而生产过程又多在高温、高压下进行，存在着一定的火灾爆炸危险性。在生产过程中也会产生静电火花、设备摩擦发火等故障，稍有不慎都会酿成庞大火灾。化工生产装置爆炸时常伴随发热、发光、压力上升等现象，具有很大的破坏作用。爆炸破坏的主要形式有：震荡、产生冲击波、火灾发生。
    合成树脂厂常见的火灾爆炸如下：

    可燃性气体和液体蒸气与空气形成爆炸性混合物，在一定的浓度下，由于燃烧波或爆炸波的传播而引起的爆炸，叫做混合气体的爆炸。
    在合成树脂工厂可燃性气体或蒸气从工艺管道、设备或容器中泄漏，或空气漏入存有可燃性气体的容器中均会产生混合性气体，一遇火源，就会产生爆炸事故。

    可燃性树脂固体的粉尘，如高压聚乙烯、聚丙烯、尼龙树脂、聚苯乙烯在造粒、干燥、输送过程中，或在袋式过滤器中产生粉尘云。当这种粉尘云达到一定浓度后，一旦碰到火源，便会产生剧烈的燃烧和爆炸，这种爆炸叫做粉尘爆炸。
    一般来说容易带电的粉尘越容易引起爆炸。在生产过程中，各种树脂粉尘由于互相碰撞、摩擦、电晕放电等原因，总是带有一定的电荷。合成树脂大多数粉尘均可能以极细小的固体颗粒悬浮在空气中，吸附空气中的氧。粉尘颗粒越细，氧吸附得越多，越容易发生爆炸，同时粉尘越细，燃点越低，粉尘爆炸下限也越低。
    粉尘爆炸压力的大小与粉尘的化学组成有关。例如，聚苯乙烯与聚乙烯的最大粉尘爆炸压力分别为0.293MPa、0.588MPa，相比之下聚乙烯的最大粉尘爆炸压力比聚苯烯高。

    化学品储槽内低沸点液体受热或日光暴晒使温度升高，提升了槽内的蒸气压力，在汽化的瞬间会产生爆炸。

 火灾爆炸的预防〔2〕  
    燃烧与爆炸的防止是安全生产技术的主要内容。为了保证安全、稳定、长周期生产，应认真做好燃烧和爆炸的预防工作，消除引起燃烧爆炸的危险因素。
    1. 着火源的控制
    在合成树脂厂引起的火灾爆炸的着火源有明火、高热物、电火花、静电、摩擦、冲击、绝热压缩、自燃、化学反应热等。
    　〔1〕杜绝明火
    合成树脂厂的明火主要是树脂生产过程中的加热用火、修理用火以及其他火源。例如，聚苯乙烯生产装置乙苯脱氢加热炉就是使用明火的一例。
    加热易燃液体尽量避免采纳明火，改用蒸汽、加压过热水、热空气加热；关于如乙苯脱氢用加热炉必须采纳明火加热的，所用设备应充分密闭，且与有火灾爆炸危险的生产装置相隔一定的距离，防止泄漏引起着火。
    〔2〕防止摩擦和撞击
    摩擦和撞击往往是合成树脂厂产生火灾爆炸的原因之一，如传动机械轴承摩擦发热起火，管道或容器破裂，内部可燃性溶液或易燃气体喷射时摩擦起火，或在某一特定条件下分解爆炸物的产生，如乙炔铜等。
    防止摩擦和撞击的方法是：
    ①机械传动部位要保证润滑，常常添加润滑油〔脂〕，常常清除附着的可燃性污垢。
    ②严禁铁制容器之间撞击与摩擦。
    ③搬运盛装可燃性气体或易燃液体的金属容器，不要拖拉、震动、防止互相撞击。
    ④严禁穿有铁钉的鞋进入防爆厂房。
    〔3〕防止电气火花的产生
    合成树脂厂电气设备引起的爆炸事故，大多由电弧、电火花或漏电造成。为此应按爆炸介质的性质，正确选择所需的防爆电气设备。
    2. 采纳防火防爆安全设施
    防火防爆安全设施有阻火器、防爆膜、止逆阀、安全阀、放空管、警报安全联锁装置等。
    3. 静电的防止
    严格控制物料流速，防止产生静电。反应设备配备优良的导除静电装置。
    4. 工艺参数的控制
    〔1〕严格控制投料
    合成树脂生产装置，在聚合成反应时，大多采纳催化剂〔或引发剂〕，而催化剂〔或引发剂〕对聚合反应的速度有很大的影响，催化剂过量，会使聚合反应剧烈，有可能发生火灾爆炸的危险。关于易燃、可燃物与过氧化物进行聚合反应的，要特别严格控制投料速度与投料量。
    〔2〕严格控制聚合反应温度
    合成树脂单体通常在一定的聚合反应温度下，才能发生聚合反应。如果发生超温，反应物可能会分解着火，造成压力升高，导致爆炸。
    严格控制聚合反应温度除控制反应物的正常投料外，还应严格控制反应热的去除，防止搅拌中断，以及采纳适当的传热介质。

  ① 除去反应热
    乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯等单体聚合时均会伴随反应热的产生，为了除去反应热，一般采纳夹套冷却、内冷却淤浆循环、液化丙烯循环、稀释剂回收冷却等方法。生产过程中只要控制冷却介质的温度和流量、淤浆液量、液化丙烯量，就可以控制聚合反应的温度。
    ② 防止搅拌中断
    在聚合反应釜，搅拌器搅拌可以加速热量的传递。一旦中断搅拌，可能会造成散热不良，或发生局部过热。为此，在制定时要采纳双路供电等安全措施，以防止由于中断搅拌而发生的局部过热继而引发的火灾爆炸事故。
    〔3〕严格控制聚合反应压力
    聚合反应一般在有一定压力的反应器中进行，如果由于压力控制失常，可能造成聚合反应器的超压爆破。
    5. 惰性气体保护
    依据可燃性气体、可燃液体蒸气与粉尘爆炸极限，可以预先判断在何种状况下容易进入爆炸范围。例如氢气、乙烯、丙烷，1-丁烯、环氧乙烷、苯乙烯、己烷等单体，它们的爆炸下限很低，如果在设备、容器、管道中稍有一些泄漏，便容易进入爆炸范围，也容易产生火灾爆炸。相反，关于爆炸上限较高的可燃性气体、可燃性液体蒸气以及粉尘，如果空气进入其容器、设备、管道中，即使量不多的空气，也会进入爆炸范围，引起火灾爆炸的危险性很大。
    假设混合物中的惰性气体百分数增加，爆炸极限的范围会缩小，惰性气体的浓度提升到一定值后，混合物不会爆炸。为此，当可燃性气体泄漏时可以通入N2而防止爆炸。

几种常见合成树脂生产工艺的防火要求〔3〕

    制备氯乙烯单体时，在初始混合阶段，温度、氯化氢与乙炔的比例应严格控制。防止乙炔过量导致催化剂的分解及中毒。合成时，应定期对氯化氢含量进行采样分析，防止氧含量过高而与乙炔形成爆炸性混合物。氯化氢中游离氯的含量应严格控制，过高会与乙炔反应生成氯乙炔引起燃烧爆炸。
    为防止聚氯乙烯暴聚，必须指定严格的紧急降温处理措施，准备足够的终止剂以便突然停电时可迅速投入釜内将聚合反应终止。

    低压聚乙烯生产的催化剂即三乙基铝〔或镁〕和四氯化钛的混合物遇空气会燃烧，遇水会爆炸，因此应把其氮封或浸在纯汽油中，严禁与空气和水接触，并常常检查密封状况。
    乙烯净化投料前必须先用高纯氮将塔洗净，除去塔中的氧，防止形成爆炸性混合物。
    在包装时粉料降落高度不可太高，磅秤接地优良，适当提升包装车间相对湿度。

    加入催化剂时，必须严格控制温度。如超温越压应马上切断电源，将釜内乙烯放空，同时放空管内喷出较高压力的水蒸气，压缩机室应设乙烯气体浓度自动测定和报警装置。二次压缩时要特别注意严格控制温度。
    在热交换和聚合阶段，如在热交换后可能通过加入催化剂的量来调节温度。温度高时，加入量少，反之则多。聚合器上应设防爆片，管内设2.5MPa压力的水蒸气喷头或加入碳酸氢钠；聚合器均有夹套，并常常测定有无可燃气体渗入夹套；聚合室应设可燃气体浓度自动检测和报警系统；设防爆墙。
    高压分开工序中分开器上要设安全阀，四周设可燃气体浓度自动检测和报警器系统；压力、温度、流量等参数编入与联锁系统相连的“操作程序〞；低压分开时除压力应高于0.5MPa，其他与高压分开相同。
    在后处理工段，混合、包装时储槽及风道要用氮气保护，储藏容器在使用前先要用氮气置换，使用中要进行抽气；各种机器采纳防爆型，管道用不易燃或阻燃材料制作并接地。