概述生產(chǎn)過(guò)程（合成樹(shù)脂）火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析與預(yù)防對(duì)策

作者：王文激

　塑料的主要原料是合成樹(shù)脂。而合成樹(shù)脂的單體，如乙炔、乙烯、丙烯、甲醛、苯等都是易燃易爆物質(zhì)，而生產(chǎn)過(guò)程又多在高溫、高壓下進(jìn)行，存在著一定的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性。在生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生靜電火花、設(shè)備摩擦發(fā)火等故障，稍有不慎都會(huì)釀成巨大火災(zāi)。化工生產(chǎn)裝置爆炸時(shí)常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、壓力上升等現(xiàn)象，具有很大的破壞作用。爆炸破壞的主要形式有：震蕩、產(chǎn)生沖擊波、火災(zāi)發(fā)生。

合成樹(shù)脂廠常見(jiàn)的火災(zāi)爆炸如下：

1.混合氣體的火災(zāi)爆炸

可燃性氣體和液體蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，在一定的濃度下，由于燃燒波或爆炸波的傳播而引起的爆炸，叫做混合氣體的爆炸。

在合成樹(shù)脂工廠可燃性氣體或蒸氣從工藝管道、設(shè)備或容器中泄漏，或空氣漏入存有可燃性氣體的容器中均會(huì)產(chǎn)生混合性氣體，一遇火源，就會(huì)產(chǎn)生爆炸事故。

2.粉塵爆炸

可燃性樹(shù)脂固體的粉塵，如高壓聚乙烯、聚丙烯、尼龍樹(shù)脂、聚苯乙烯在造粒、干燥、輸送過(guò)程中，或在袋式過(guò)濾器中產(chǎn)生粉塵云。當(dāng)這種粉塵云達(dá)到一定濃度后，一旦遇到火源，便會(huì)產(chǎn)生劇烈的燃燒和爆炸，這種爆炸叫做粉塵爆炸。

一般來(lái)說(shuō)容易帶電的粉塵越容易引起爆炸。在生產(chǎn)過(guò)程中，各種樹(shù)脂粉塵由于互相碰撞、摩擦、電暈放電等原因，總是帶有一定的電荷。合成樹(shù)脂大多數(shù)粉塵均可能以極細(xì)微的固體顆粒懸浮在空氣中，吸附空氣中的氧。粉塵顆粒越細(xì)，氧吸附得越多，越容易發(fā)生爆炸，同時(shí)粉塵越細(xì)，燃點(diǎn)越低，粉塵爆炸下限也越低。

粉塵爆炸壓力的大小與粉塵的化學(xué)組成有關(guān)。例如，聚苯乙烯與聚乙烯的最大粉塵爆炸壓力分別為0.293MPa、0.588MPa，相比之下聚乙烯的最大粉塵爆炸壓力比聚苯烯高。

3.蒸氣火災(zāi)爆炸

化學(xué)品儲(chǔ)槽內(nèi)低沸點(diǎn)液體受熱或日光暴曬使溫度升高，提高了槽內(nèi)的蒸氣壓力，在汽化的瞬間會(huì)產(chǎn)生爆炸。

火災(zāi)爆炸的預(yù)防（2）
燃燒與爆炸的防止是安全生產(chǎn)技術(shù)的主要內(nèi)容。為了保證安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期生產(chǎn)，應(yīng)認(rèn)真做好燃燒和爆炸的預(yù)防工作，消除引起燃燒爆炸的危險(xiǎn)因素。

1. 著火源的控制

在合成樹(shù)脂廠引起的火災(zāi)爆炸的著火源有明火、高熱物、電火花、靜電、摩擦、沖擊、絕熱壓縮、自燃、化學(xué)反應(yīng)熱等。

　（1）杜絕明火

合成樹(shù)脂廠的明火主要是樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程中的加熱用火、維修用火以及其他火源。例如，聚苯乙烯生產(chǎn)裝置乙苯脫氫加熱爐就是使用明火的一例。

加熱易燃液體盡量避免采用明火，改用蒸汽、加壓過(guò)熱水、熱空氣加熱；對(duì)于如乙苯脫氫用加熱爐必須采用明火加熱的，所用設(shè)備應(yīng)充分密閉，且與有火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)的生產(chǎn)裝置相隔一定的距離，防止泄漏引起著火。

（2）防止摩擦和撞擊

摩擦和撞擊往往是合成樹(shù)脂廠產(chǎn)生火災(zāi)爆炸的原因之一，如傳動(dòng)機(jī)械軸承摩擦發(fā)熱起火，管道或容器破裂，內(nèi)部可燃性溶液或易燃?xì)怏w噴射時(shí)摩擦起火，或在某一特定條件下分解爆炸物的產(chǎn)生，如乙炔銅等。

防止摩擦和撞擊的方法是：

①機(jī)械傳動(dòng)部位要確保潤(rùn)滑，經(jīng)常添加潤(rùn)滑油（脂），經(jīng)常清除附著的可燃性污垢。

②嚴(yán)禁鐵制容器之間撞擊與摩擦。

③搬運(yùn)盛裝可燃性氣體或易燃液體的金屬容器，不要拖拉、震動(dòng)、防止互相撞擊。

④?chē)?yán)禁穿有鐵釘?shù)男M(jìn)入防爆廠房。

（3）防止電氣火花的產(chǎn)生

合成樹(shù)脂廠電氣設(shè)備引起的爆炸事故，大多由電弧、電火花或漏電造成。為此應(yīng)按爆炸介質(zhì)的性質(zhì)，正確選擇所需的防爆電氣設(shè)備。

2. 采用防火防爆安全設(shè)施

防火防爆安全設(shè)施有阻火器、防爆膜、止逆閥、安全閥、放空管、警報(bào)安全聯(lián)鎖裝置等。

3. 靜電的防止

嚴(yán)格控制物料流速，防止產(chǎn)生靜電。反應(yīng)設(shè)備配備良好的導(dǎo)除靜電裝置。

4. 工藝參數(shù)的控制

（1）嚴(yán)格控制投料

合成樹(shù)脂生產(chǎn)裝置，在聚合成反應(yīng)時(shí)，大多采用催化劑（或引發(fā)劑），而催化劑（或引發(fā)劑）對(duì)聚合反應(yīng)的速度有很大的影響，催化劑過(guò)量，會(huì)使聚合反應(yīng)劇烈，有可能發(fā)生火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)。對(duì)于易燃、可燃物與過(guò)氧化物進(jìn)行聚合反應(yīng)的，要特別嚴(yán)格控制投料速度與投料量。

（2）嚴(yán)格控制聚合反應(yīng)溫度

合成樹(shù)脂單體通常在一定的聚合反應(yīng)溫度下，才能發(fā)生聚合反應(yīng)。如果發(fā)生超溫，反應(yīng)物可能會(huì)分解著火，造成壓力升高，導(dǎo)致爆炸。

嚴(yán)格控制聚合反應(yīng)溫度除控制反應(yīng)物的正常投料外，還應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)熱的去除，防止攪拌中斷，以及采用適當(dāng)?shù)膫鳠峤橘|(zhì)。

① 除去反應(yīng)熱

乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯等單體聚合時(shí)均會(huì)伴隨反應(yīng)熱的產(chǎn)生，為了除去反應(yīng)熱，一般采用夾套冷卻、內(nèi)冷卻、淤漿循環(huán)、液化丙烯循環(huán)、稀釋劑回收冷卻等方法。生產(chǎn)過(guò)程中只要控制冷卻介質(zhì)的溫度和流量、淤漿液量、液化丙烯量，就可以控制聚合反應(yīng)的溫度。

② 防止攪拌中斷

在聚合反應(yīng)釜，攪拌器攪拌可以加速熱量的傳遞。一旦中斷攪拌，可能會(huì)造成散熱不良，或發(fā)生局部過(guò)熱。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)要采用雙路供電等安全措施，以防止由于中斷攪拌而發(fā)生的局部過(guò)熱繼而引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故。

（3）嚴(yán)格控制聚合反應(yīng)壓力

聚合反應(yīng)一般在有一定壓力的反應(yīng)器中進(jìn)行，如果由于壓力控制失常，可能造成聚合反應(yīng)器的超壓爆破。

5. 惰性氣體保護(hù)

根據(jù)可燃性氣體、可燃液體蒸氣與粉塵爆炸極限，可以預(yù)先判斷在何種情況下容易進(jìn)入爆炸范圍。例如氫氣、乙烯、丙烷，1-丁烯、環(huán)氧乙烷、苯乙烯、己烷等單體，它們的爆炸下限很低，如果在設(shè)備、容器、管道中稍有一些泄漏，便容易進(jìn)入爆炸范圍，也容易產(chǎn)生火災(zāi)爆炸。相反，對(duì)于爆炸上限較高的可燃性氣體、可燃性液體蒸氣以及粉塵，如果空氣進(jìn)入其容器、設(shè)備、管道中，即使量不多的空氣，也會(huì)進(jìn)入爆炸范圍，引起火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性很大。

若混合物中的惰性氣體百分?jǐn)?shù)增加，爆炸極限的范圍會(huì)縮小，惰性氣體的濃度提高到一定值后，混合物不會(huì)爆炸。為此，當(dāng)可燃性氣體泄漏時(shí)可以通入N2而防止爆炸。

幾種常見(jiàn)合成樹(shù)脂生產(chǎn)工藝的防火要求（3）
1.聚氯乙烯

制備氯乙烯單體時(shí)，在初始混合階段，溫度、氯化氫與乙炔的比例應(yīng)嚴(yán)格控制。防止乙炔過(guò)量導(dǎo)致催化劑的分解及中毒。合成時(shí)，應(yīng)定期對(duì)氯化氫含量進(jìn)行采樣分析，防止氧含量過(guò)高而與乙炔形成爆炸性混合物。氯化氫中游離氯的含量應(yīng)嚴(yán)格控制，過(guò)高會(huì)與乙炔反應(yīng)生成氯乙炔引起燃燒爆炸。

為防止聚氯乙烯暴聚，必須指定嚴(yán)格的緊急降溫處理措施，準(zhǔn)備足夠的終止劑以便突然停電時(shí)可迅速投入釜內(nèi)將聚合反應(yīng)終止。

2.低壓聚乙烯

低壓聚乙烯生產(chǎn)的催化劑即三乙基鋁（或鎂）和四氯化鈦的混合物遇空氣會(huì)燃燒，遇水會(huì)爆炸，因此應(yīng)把其氮封或浸在純汽油中，嚴(yán)禁與空氣和水接觸，并經(jīng)常檢查密封情況。

乙烯凈化投料前必須先用高純氮將塔洗凈，除去塔中的氧，防止形成爆炸性混合物。

在包裝時(shí)粉料降落高度不可太高，磅秤接地良好，適當(dāng)提高包裝車(chē)間相對(duì)濕度。

3.高壓聚乙烯

加入催化劑時(shí)，必須嚴(yán)格控制溫度。如超溫越壓應(yīng)立即切斷電源，將釜內(nèi)乙烯放空，同時(shí)放空管內(nèi)噴出較高壓力的水蒸氣，壓縮機(jī)室應(yīng)設(shè)乙烯氣體濃度自動(dòng)測(cè)定和報(bào)警裝置。二次壓縮時(shí)要特別注意嚴(yán)格控制溫度。

在熱交換和聚合階段，如在熱交換后可能通過(guò)加入催化劑的量來(lái)調(diào)節(jié)溫度。溫度高時(shí)，加入量少，反之則多。聚合器上應(yīng)設(shè)防爆片，管內(nèi)設(shè)2.5MPa壓力的水蒸氣噴頭或加入碳酸氫鈉；聚合器均有夾套，并經(jīng)常測(cè)定有無(wú)可燃?xì)怏w滲入夾套；聚合室應(yīng)設(shè)可燃?xì)怏w濃度自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)；設(shè)防爆墻。

高壓分離工序中分離器上要設(shè)安全閥，附近設(shè)可燃?xì)怏w濃度自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警器系統(tǒng)；壓力、溫度、流量等參數(shù)編入與聯(lián)鎖系統(tǒng)相連的“操作程序”；低壓分離時(shí)除壓力應(yīng)高于0.5MPa，其他與高壓分離相同。

在后處理工段，混合、包裝時(shí)儲(chǔ)槽及風(fēng)道要用氮?dú)獗Ｗo(hù)，儲(chǔ)藏容器在使用前先要用氮?dú)庵脫Q，使用中要進(jìn)行抽氣；各種機(jī)器采用防爆型，管道用不易燃或阻燃材料制作并接地。