聚丙烯生产危险因素分析及安全防范措施

2021-01-08张强

化工设计通讯 2021年1期

张强

（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西靖边 718500）

聚丙烯作为合成树脂中发展最快的产品，其工艺生产流程也从传统的液相聚合工艺转变为气相聚合工艺，但在生产的过程中依然存在一定的危险因素，为了提升生产制造的安全性，就需要基于全方位安全影响因素进行分析，并基于其中存在的危险性做好安全防范措施，降低聚丙烯生产事故发生的概率。

1 聚丙烯生产工艺危险性分析

聚丙烯生产工艺需要高精准度的参数作为基础，一旦其中可燃气体以及冷却水流量超出控制范围将极易导致爆炸等安全生产事故。

1.1 原料的危险性分析

（1）聚丙烯生产主要是在高温高压的密闭设备中进行，因而其中的温度以及压强控制都需要在精确的范围之内，同时在生产的过程中，聚丙烯还需要加入催化剂以及助剂原料作为生产的基础，在温度以及压强控制精度出现偏差的背景下将极易出现爆炸事故。除此之外，丙烯本身就属于一种具有危险性质的的易燃气体，一旦其密度达到2%时，将极易导致爆炸以及火灾等安全事故的发生。

（2）聚丙烯生产中涉及的乙烯、氢气、聚丙烯粉末以及一氧化碳等物质都将导致生产线出现火灾和爆炸现象，其中存在的三乙基铝能够与微量的氧气以及水分发生反应，产生一氧化碳、氧化铝等燃烧产物，进而对生产安全造成威胁。而氢气也将在一定温度下出现爆炸的现象，因而聚丙烯生产的过程中就需要做好氢气含量的控制工作，降低安全事故发生的概率。而聚丙烯粉末也具有一定的易燃性，其在含量为0.02mL 的情况下便会处于燃烧状态，同时在粉末浓度达到0.10 ～0.20kg/m3的环境中将会出现爆炸现象，而聚丙烯粉末也是作业环境中不可缺少的生产原料，因而在聚丙烯粉末包装、运输以及储存过程中就需要强化安全控制意识，防止聚丙烯粉末以及挥发性气体出现泄漏的风险。而催化剂主要由TiC14、活性MgC12载体组成，其通过与水的反应而释放出氯化氢，而氯化氢具有一定的腐蚀性，与人体接触将会造成化学灼伤。

1.2 反应温度危险性分析

聚丙烯在聚合的过程中将会产生大量的热量，而当热量没有得到及时排出将出现爆炸现象，而另一种现象便是聚合温度过高将会出现煤聚或裂解现象，在温度没有得到控制的情况下将会出现爆炸现象，进而对人员生命安全造成威胁。聚丙烯生产需要在持续高温高压的环境下作业，因而当聚合反应出现不确定性，当温度变动速率过高的情况下将会导致密闭设备中的热量出现急剧增加的现象，进而导致爆炸现象的出现。

1.3 催化剂危险性分析

聚丙烯生产在投放相应原料的基础上还需要放入活性较高的催化剂，进而加快聚丙烯生产的聚合反应速率。当前在聚丙烯生产的过程中主要以烷基铝作为加快聚合反应的助催化剂，其具有有空气接触便会自燃的特性，同时遇水将会产生易燃气体，在催化剂运用的过程中就需要结合其危险的性质进行升温以及用量的控制，进而更好地控制聚合反应速率，降低发生火灾以及热量聚集而导致爆聚现象出现的概率。

1.4 静电危险性分析

在聚丙烯生产工艺过程中由于物质之间的摩擦将会导致大量静电出现，而在静电电荷不断累积的过程中将会产生放电现象，而对于热量以及环境较为干燥的聚丙烯生产车间而言，静电的出现都将导致火灾以及爆炸现象的出现，进而引发大规模的安全生产事故。其次，聚丙烯粉料在包装、运输以及存储过程中的摩擦也将产生大量的静电，其中颗粒大小在1～10μm 的聚丙烯粉末都具有一定的自燃以及爆炸性。再者，则是料仓中存在的多种爆炸物质也极易受到环境中静电的影响，当静电与干燥的环境相反应，将会导致料仓出现火灾或者爆炸等安全事故。

2 聚丙烯生产安全措施

聚丙烯生产过程中最容易出现的安全事故为火灾以及爆炸，因而在探究其发生根源的基础上提出安全防范措施。

2.1 生产工艺上的预防措施

2.1.1 防止爆聚现象

为了更好地降低热量快速集聚而导致的爆聚现象，要严格地控制投料的用量和比例，同时由于爆聚现象出现的时间节点存在不确定性，需要基于规范的生产流程顺序进行投料操作，同时提升投料的精准性，避免超量而导致的反应速率加快而出现爆聚现象。其次，还需要基于安全预防角度在聚合反应釜上安装稳定的冷却器，通过水源的及时供给降低热量排出不畅的概率，同时在安装冷却器的过程中，主要以温度的快速升高作为基础前提，在此期间加入适量的终止剂降低催化的效率，进而更好地提升聚丙烯生产的安全性。其次，现阶段，在聚丙烯生产的过程中主要以管式反应器作为生产设备，为了更好地防止聚爆情况的出现，将调节杆安装在聚合管的开始阶段，以达到调节物料流速的目的，对生产工艺的反应速率进行有效控制，进而提升生产的安全性。

2.1.2 防止料仓闪爆

静电实际上是导致料仓闪爆的主要原因，因而在聚丙烯粉末包装、运输以及存储的过程中就需要注重减少物质之间的摩擦。同时还需要做好料仓的接地处理工作，实现电流回流到地面的功效，进而达到防治静电集聚而出现的放电现象对料仓安全性的威胁。由于干燥的料仓环境是产生静电的条件之一，因而可以通过向料仓中导入蒸汽的方式增加料仓空间的湿度，同时还可以通过导入氮气实现降低氧含量的目的，进而从根本上消除静电产生的可能性。最后，由于微粒粉尘的产生也将出现不可避免的摩擦性，因而可以通过在料仓入口安装静电消除器的方式达到放电现象出现的概率，有效预防闪爆现象的出现。除此之外，由于料仓中的生产原料具有一定的复杂性，在存储的过程中就需要对其中存在的易燃易爆物品进行合理处理，防止其在电流的作用下出现爆炸现象，同时还需要做好料仓消防设备的设置，配备相应的防爆工具，通过智能化的安全预警系统对料仓中的温度、湿度以及突发情况进行实时监控，由此能够及时地采取相应的优化措施进行事故的处理。还需要对防雷防爆设施进行定期的检查，进而为降低料仓闪爆现象奠定良好的基础保障。

2.2 加强催化剂应用管理

催化剂具有较高的活性，因而当其与氧气发生反应的情况下将极易出现自燃现象，由此为了提升催化剂运用的稳定性，就需要将烷基铝放置于一个密闭的设备或者容器之中，防止烷基铝与空气以及水分直接接触而出现急速反应的情况。同时在催化剂配制的过程中需要将剂量与温度结合起来，当温度处于过高状态就需要减少催化剂的用量，反之亦然，由此才能防止催化反应过快而导致物料流出以及爆炸现象的出现，进而对工艺生产造成不良影响。其次，在催化剂搬运的过程中也需要注重安全性的控制，避免磕碰对外包装的损坏而出现催化剂与空气接触出现的反应，进而提升催化剂运用的安全性。

2.3 消防措施

当面对生产工艺不当而导致的火灾以及爆炸现象，就需要做好相应的消防部署工作，对消防设备以及逃生通道等进行合理设置，降低安全事故对人员生命健康的威胁。

（1）要做好生产车间的耐火等级建设工作，生产车间整体的耐火性是降低火灾发生时对生产车间结构毁坏的重要保障，而单一的生产车间结构将极易导致生产车间在火灾发生的情况出现倒塌现象。生产车间物的耐火等级是提高生产车间结构安全性的重要基础保障，其中主要性能体现在墙、柱、梁、楼板、屋顶承重构件上，当火灾发生时能够在短时间内不被破坏，同时也能对火灾的蔓延范围进行控制，提高人员疏散的可能性。

（2）要对生产车间进行合理布局，为火灾救援提供便利。总平面布局需要在生产车间设计环节进行规划，需要设置较多的一、二级耐火等级，同时将其防火间距控制在6m。而二三级防火等级的间距则需要控制在7～9m，必要时还需要通过曲臂车进行救助，同时还需要避免可燃性液体以及气体布置于口岸生产车间，避免火灾事故发生而导致的危害范围扩大。

（3）要做好防烟和防火分区的设置工作。在对防烟分区进行设置时，应采用垂直的排烟道进行排烟，从而达到烟雾快速扩散的目的。在大范围的不同区域设置时，要充分根据生产车间结构的不同而设置不同的防火和防烟通道，从而为人们提供充足的逃离区域。同时可将应急照明与声光报警器进行组合，以实现报警与联动控制系统的设计。可利用现代网络信息系统对电气系统进行控制，以达到节能安全的目的。在设计过程中要加强对电气工程后续的检查力度，并确保火灾探测器没有被通风管道、排烟管道所阻碍的情况发生。设置防烟和防火分区能够在很大程度上降低大范围火灾发生频率。

（4）在消防设施的建设上，需要每个消防站点配置完备的灭火器，并做好定期检查工作，同时在消防装置两侧安装流量120m3/h，压力0.75MPa 的消防水炮，在三乙基铝区配置一套干粉系统和火焰探测器，以基于三乙基铝的反应特点进行灾情控制。主控室、配电室、造粒控制室地下电缆铺设区设置烟感控测器和4 套哈隆（Halon）灭火系统，以提升安全事故的及时反应速率。

2.4 安全技术措施

2.4.1 安装自动化安全控制系统

由于聚丙烯生产需要较高精准度的参数设置，因而为了降低人为剂量配制而出现的误差，就需要通过安装自动化安全控制系统的方式对催化剂的剂量、压力搅拌电流以及物料投放效率等进行控制，同时通过安装预警装置的方式对生产工艺中热量导出不畅、冷却搅拌失效等现象及时切断电源，由此提升聚丙烯生产的安全性。

2.4.2 优化安全操作流程

聚丙烯生产工艺需要投放物料、催化剂等原料，因而为了提升生产的安全性，就需要严格地按照工艺流程进行设置和运转，同时还需要基于不同物质的特殊性质做好安全防范工作，聚丙烯粉末需要通过纯氮气进行输送，在设备导入可燃物料的过程中需要通过氮气置换装置检验才可以进行物料引入，以防止火灾以及爆炸事故的出现。同时还需要做好无色无味气体的管理工作，例如在电缆处需要通过填充沙子的形式防止烃类气体的积存，而在小水道中采用隔油、水封以及安装透气管的方式，能够降低可燃性气体散发的概率，进而提升聚丙烯生产的安全性。