工业生产聚氯乙烯的危险性及安全防范措施

□文 / 公安消防部队昆明指挥学校训练部 范红俊

合成高分子化合物是指由人工合成的相对分子质量在1万以上的大分子化合物。由于这些大分子化合物通常是由一种或几种简单的小分子化合物经聚合反应以共价键连接而成的，因此高分子化合物又叫高聚物。例如，聚氯乙烯就是由许多个氯乙烯分子经聚合反应，重复连接而成的：

因为聚合过程中，能发生猛烈的反应，而且氯乙烯属于易燃易爆的危险品，该反应又是放热反应，加上反应是在高压条件下进行，更加剧了反应过程的危险性，如果反应条件控制不好，极易发生事故。生产聚氯乙烯的流程

聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化剂经取代反应制成。由于其防火耐热作用，聚氯乙烯被广泛用于各行各业各式各样产品： 电线外皮、光纤外皮、鞋、手袋、袋、饰物、招牌与广告牌、建筑装潢用品、家俱、挂饰、滚轮、喉管、玩具、门帘、卷门、辅助医疗用品、手套、某些食物的保鲜纸、某些时装等。

生产聚氯乙烯的方法大体可分为悬浮聚合法、乳液聚合法、本体聚合法和溶液聚合法等。目前，以悬浮聚合法为主，约占PVC总产量的80%左右。此外，还有用微悬浮法生产PVC糊用树脂，产品性能和成糊性均好。下面图表列出这四种聚氯乙烯的基本特性：

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悬浮聚合法

使单体呈微滴状悬浮分散于水相中，选用的油溶性引发剂则溶于单体中，聚合反应就在这些微滴中进行，聚合反应热及时被水吸收，为了保证这些微滴在水中呈珠状分散，需要加入悬浮稳定剂，如明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素等。引发剂多采用有机过氧化物和偶氮化合物，如过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈等。聚合是在带有搅拌器的聚合釜中进行的。聚合后，物料流入单体回收罐或汽提塔内回收单体。然后流入混合釜，水洗再离心脱水、干燥即得树脂成品。氯乙烯单体应尽可能从树脂中抽除。作食品包装用的 PVC，游离单体含量应控制在1ppm以下。聚合时为保证获得规定的分子量和分子量分布范围的树脂并防止爆聚，必须控制好聚合过程的温度和压力。树脂的粒度和粒度分布则由搅拌速度和悬浮稳定剂的选择与用量控制。树脂的质量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表观密度、孔隙度、鱼眼、热稳定性、色泽、杂质含量及粉末自由流动性等性能来表征。聚合反应釜是主要设备，由钢制釜体内衬不锈钢或搪瓷制成，装有搅拌器和控制温度的传热夹套，或内冷排管、回流冷凝器等。为了降低生产成本，反应釜的容积已由几立方米、十几立方米逐渐向大型化发展，最大已达到200m3。聚合釜经多次使用后要除垢。以聚乙烯醇和纤维素醚类等为悬浮稳定剂制得的PVC一般较疏松，孔隙多，表面积大，容易吸收增塑剂和塑化。

乳液聚合法

最早的工业生产 PVC的一种方法。在乳液聚合中，除水和氯乙烯单体外，还要加入烷基磺酸钠等表面活性剂作乳化剂，使单体分散于水相中而成乳液状，以水溶性过硫酸钾或过硫酸铵为引发剂，还可以采用“氧化—还原”引发体系，聚合历程和悬浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化稳定剂，十二烷基硫醇作调节剂，碳酸氢钠作缓冲剂的。聚合方法有间歇法、半连续法和连续法三种。聚合产物为乳胶状，乳液粒径0.05～2μm，可以直接应用或经喷雾干燥成粉状树脂。乳液聚合法的聚合周期短，较易控制，得到的树脂分子量高，聚合度较均匀，适用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸渍制品。乳液法聚合的配方复杂，产品杂质含量较高。

本体聚合法

聚合装置比较特殊，主要由立式预聚合釜和带框式搅拌器的卧式聚合釜构成，聚合分两段进行。单体和引发剂先在预聚合釜中预聚1h，生成种子粒子，这时转化率达8%～10%，然后流入第二段聚合釜中，补加与预聚物等量的单体，继续聚合。待转化率达85%～90%时，排出残余单体，再经粉碎、过筛即得成品。树脂的粒径与粒形由搅拌速度控制，反应热由单体回流冷凝带出。此法生产过程简单，产品质量好，生产成本也较低。生产中的危险性分析

第一，聚氯乙烯生产过程接触到的有害物质有氯乙烯、二氯乙烷、氯气等，其中尤以氯乙烯、二氯乙烷更具危险性，如果发生突然泄漏或操作失控情况，会发生火灾爆炸和人员中毒事故。

第二，氯乙烯聚合属于连锁聚合反应，通常分为链的引发、链的增长、链的终止三个阶段，其中第一阶段是吸热反应，需要加热，而链的增长阶段是剧烈的放热反应，需要不断将釜内产生的热量及时移出，如果控制不当，就会引发燃烧爆炸事故。

第三，反应釜的搅拌机穿出釜体，很容易造成反应釜内物料泄漏，从而引发火灾爆炸事故。

第四，与聚合釜相关的附属装置有串入氯乙烯等可燃气体的可能，如果处置不当，也会引发爆炸事故。

第五，聚合物的粘壁和间歇操作上造成聚合岗位毒物危害的最大问题，目前一般都采用人工清理方法，这种方法劳动强度大，操作时间长，而且在清理过程中会对釜体造成损害，给下次清理带来更大的困难，如此形成恶性循环，不可避免地埋下事故的隐患。安全防范措施

加强对聚合釜反应温度的严格控制。在反应釜的侧面设置加热蒸汽管和冷却水的进出口管，可以根据反应釜内反应温度情况分别向夹套内通入加热蒸汽或冷却水，温度控制采用串级调节系统。为了移走反应热，还应该设置可靠的搅拌系统。

设置温度自动控制系统。按照釜内温度情况自动调节冷水和蒸汽流量，以控制聚合温度，并根据冷却水温度变化和因结垢影响传热系数的变化，以及由此引起的反应加速情况作相应的自动调节控制，确保聚合反应在受控状态下安全运行。

防止装置泄漏。针对搅拌机穿出釜体外易发生泄漏情况，应设置可靠的密封装置。一般应该采取具有水封的填料函密封和机械密封装置。

加强设备的维修及检测。聚合釜及相关装置的检修，在施工前应该对检修装置进行彻底置换，经分析检测合格后，方可进行施工作业。

改善和提高设备安全。对聚合物的粘壁问题，应从各个方面进行研究探索，加强日常检查，对检查出的隐患进行原因分析，制定相应的整改措施并及时处理。

完善安全生产制度。建立和落实安全生产制度至关重要，制定安全生产操作规程，要求职工严格遵守操作规程，坚决杜绝违章操作现象。加强对职工的安全教育，提高安全业务素质。一要加强中层干部的安全培训，实行资格认证；二要抓好职工转岗及岗位安全培训，使职工上标准岗、干标准活，实现规范化作业；三是严格“三级安全”教育管理，必须保证教育时间和教育效果，严防走过场，切实提高职工的自我保护意识和防范化解事故的能力。

总之，对于工业合成聚氯乙烯应遵纪遵章文明生产，充分认识其危险特性，加强安全生产意识，同时要建立健全应急救援技能培训。按国家有关规定，配备足够的应急救援器材，并保持完好；组织从业人员进行应急救援预案的培训，定期演练，评价演练效果。还应建立定期的培训和考核机制，以达到不断更新从业人员的危险化学品知识，提高作业技能的目的，从而降低危险化学品因人为因素发生事故的概率。