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南京化工职业技术学院 毕 业 论 文 题目 间歇式丙烯液相本体聚合工艺安全现状分析 姓 名 所在系部 化学工程系 专业班级 工业环保与安全技术 指导教师 年 月 1. 工艺流程介绍和安全分析1.1 工艺流程介绍丙烯贮罐丙烯输送丙烯精制聚合釜投料升温加氢气加催化剂加活化剂反应回收聚合出料闪蒸处理闪蒸放料成品包装丙烯回收图1-2间歇式丙烯液相本体聚合工艺流程图 流程描述：来自炼油厂的98（v/v）丙烯通过管线送入丙烯贮罐储存备用，通过丙烯泵向装置上的聚合釜投料，投料前的丙烯先通过脱水塔、脱硫塔等精制系统后达到聚合级要求，向聚合釜投丙烯的同时手工加入催化剂、活化剂、DDS和氢气，投料完毕关闭所有投料阀门后向夹套送热水（80左右），升温引发反应，反应过程中可以通过向夹套和内冷管中送7工艺水来控制反应的速度，反应结束后对未反应的丙烯单体进行回收，回收的单体经过压缩、冷凝后返回丙烯贮罐可以再次参加聚合反应；回收结束后打开聚合釜下料阀向已经处理好达到要求的闪蒸釜喷料，喷料结束后及时关闭下料阀，可以进行下一釜的投料生产；进入闪蒸釜中的聚丙烯粉料中混有大量丙烯单体等可燃气体，通过尾气回收和负压回收尽量降低丙烯的损失，然后向闪蒸釜内反复数次通入氮气驱赶可燃气体，直到其中的可燃气体含量达到工艺指标要求，才可以向料仓出料，或直接包装。【1】导致突发性事故的因素主要有自然灾害因素和企业生产过程内部因素。1.2 安全分析该聚合法的基本原理：主要是将聚合级丙烯加到聚合釜里在催化剂、活化剂、第一组分和氢气的作用下，通过夹套升温引发反应生成聚丙烯粉料。由于本厂所采用的是间歇式丙烯液相本体聚合的聚合工艺，而该聚合工艺又有如下的弊端：1.聚合反应的反应热会不断的积聚，可能引起爆聚。2.原料和产物在聚合设备中，摩擦引起高电位静电，引起爆炸。3.反应体系粘度高，分子扩散困难反应温度不易恒定，所得聚合产物多分散性程度大，相对分子质量分布宽。当然，以上只是我们小组发现的主要矛盾，其他还有一部分问题可以在生产中实践解决。公司采用的是由我国自行研发的间歇式丙烯液相本体聚合工艺。2.各个厂区设备分布以及各自的安全分析2.1球罐区2.1.1球罐的安全分析丙烯具有易燃、易爆、破坏力强的特点，在储存与运输过程中存在着潜在的危险。对液化石油气泄漏后发生火灾爆炸的模拟情况进行分析，并提出了一系列加强丙烯球罐操作的措施和防灾的对策，以确保丙烯球罐的安全稳定运行。化石油气球罐是按三类压力容器进行设计、制造、安全、管理、使用的，一般情况下质量是能保证的。但在使用过程中，往往由于某种原因而出现泄漏问题，或罐体焊缝开裂，或在与其连接的管线焊缝处开裂、甚至发生断裂等。一旦发生这样的情况，就会出现大量的、带有一定压力的液化石油气从断裂处向外喷出，迅速扩散，形成可燃性蒸气云或爆炸性气体混合物，遇到明火立即发生燃烧爆炸，给周围造成难以估计的危险和破坏。【2】爆炸上下限存在的范围相对较宽，爆炸力接近理论计算值。在泄漏量大，泄漏速度快的情况下，可燃气扩散速度相对较慢（周围空气不够用，可燃气多），爆炸上下限存在的范围相对较窄，实际爆炸力与理论计算值相差较远。这个罐区存在的事故有灌区的火灾，跑、冒、滴、漏等泄露。2.1.2防止跑、冒、滴、漏等泄露事故1严防球罐超温、超压、超装。2加强巡检，重点检查球罐的液位、压力、温度变化情况，检查现场有无泄漏点，发现问题及时处理。/球罐首次收料时，罐内应充入氮气，以防液化石油气进罐后因压力低突然汽化，造成球罐低温脆裂而大量泄漏。3. 加强球罐的切水管理，杜绝边收料边切水。球罐切水采用密闭切水系统，切水时先切至切水罐，切断与球罐的联系后，再由切水罐往外切水。4. 罐区域的可燃性气体报警仪和球罐的超压、超液位报警仪进行定期检查和测试，确保其处于良好的工作状态，以便及时发现问题。5. 加强球罐附件的检查和维护，特别是安全阀、液位计等，确保其完好。6. 对球罐进行定期检测，有些液化石油气含有较高的硫化氢等含硫物，易使罐内壁腐蚀。以及早发现球罐存在的缺陷，防止液化石油气泄漏事故的发生。【3】2.1.3罐区的防灾对策1. 为预防液化石油气罐区泄漏引起火灾爆炸事故，首先必须加强对罐区的科学管理，避免液化石油气泄漏。同时一旦泄漏，也应有相应的防灾措施，及时处理，防止酿成更大事故。2. 针对我车间液化石油气球罐及周围油罐的情况，提出以下防灾对策措施3. 加强液化石油气球罐泄漏事故预案的演练，使车间相关人员熟悉事故处理步骤，万一有事故发生时，努力将事故消灭在萌芽状态。4. 保持球罐区域地面有一定的坡度。液化石油气球罐发生火灾时，罐体很可能受到破坏，罐内液石油气大量流于罐区内，如液体不能及时排出，就会聚焦在球罐低部燃烧，造成火热扩大、灾害升级。为使罐区内聚焦的液化石油气及时排除，罐区内的地面坡度采用为宜，一般不应小于有这样坡度的地面，聚焦在罐区内的液化石油气能迅速排出，确保罐区的安全。5. 保持水喷淋设施处于良好的备用状态。水喷淋系统是液化石油气球罐的有效防火措施6. 及时降压。液化石油气球罐为高压容器，发生火灾时比普通常压油罐更危险。所以，当球罐发生火灾时应及时采取降压措施，以减少球罐爆炸的危险性。当球罐着火时，要尽快降低罐内压力，以保护其安全。降压可通过在紧急放空线上安装气罐阀来进行遥控操作。增设注水线，并保护注水设施处于备用状态。大量事故表明，球罐底部的法兰、阀门等密封点最易发生泄漏。球罐增设注水线后，一旦底部发生泄漏，就可通过注水线往球罐内注水。因水的密度比液化石油气要大得多，水沉降在罐底，这样从泄漏点漏出的物料是水，而不是液石油气，这就为泄漏点的处理提供了方便和安全。7. 在球罐进出料线上设立快速切断阀。设立快速切断阀后可遥控关闭阀门，及时切断液化石油气的进出，有效地控制事故的蔓延，为事故处理提供保障。8. 增强球罐支架的耐烧强度。建议在罐体的钢支架之外用耐火材料全部进行保护，以增加支架的耐烧性能。9. 在液化石油气罐区设置相应的蒸汽幕设施。蒸汽幕是一种新型的防火设施，其特点是可以有效地防止蒸气云蔓延，稀释可燃气浓度，防止其扩散，为火灾的扑救创造良好的条件。10. 对更换设备要严把进货质量关，这是防止事故发生的基础，关键是防止泄漏，所有液化石油气容器、管道以及其它附件必须符合安全质量要求。11. 严格按规定对球罐系统进行检测，由于液化石油气中硫含量较高，对设备内壁有一定的腐蚀，且还可能引起钢材的脆裂，为此，要防微杜渐，发现隐患及时处理。【4】2.2储氢区2.2.1氢气存储的安全法则1供氢室宜布置在厂区的边缘，车辆出入方便的地段，并尽可能靠近主要用氢地点。2供氢室应采用独立的单层建筑，其耐火等级不应低于二级。不得在建筑物的地下室、半地下室设供氢站。当实瓶数量不超过60瓶时，可与耐火等级不低于二级的用氢厂房或耐火等级不低于二级的非明火作业的丁、戊类厂房毗连，但毗连的墙应为无门、窗、洞的防火墙。 供氢站与其他建筑物相邻面的外墙均为非燃烧体，且无门、窗、洞及无外露的燃烧体屋檐，其防火间距可按本表减少25%。 固定容积可燃气体贮罐，应按其水容量(米3)和工作压力(公斤力/厘米2)的乘积，按本表水槽式贮罐的要求执行。 供氢站与架空电力线的防火间距，不应小于电线杆高度的1.5倍。 3供氢室厂房的防爆设计应按TJ1674建筑设计防火规范(试行)的有关规定执行。其中泄压面积与房间容积的比值，不应小于其上限值。 4供氢站屋架下弦的高度不宜小于4米(集装瓶站房的高度不宜小于6米)。 5房顶应做成平面结构，防止出现积聚氢气的死角。地坪尽可能做到平整、耐磨、不发火花，且与装卸平台等高。 6汇流排间、空瓶间和实瓶间的布置应符合下列要求： （1）汇流排间、空瓶间和实瓶间应分别设置(集装瓶站房除外)。汇流排间可以通过门洞与空瓶间或实瓶间相通，但各自必须有独立的出入口。 （2）当实瓶数量不超过60瓶时，空瓶、实瓶和汇流排可布置在同一房间内，但实瓶、空瓶应分别存放。空(实)瓶与汇流排之间的净距不宜小于2米。 （3）汇流排间、空瓶间和实瓶间不应与仪表室、配电室和生活间直接相通，应用无门、窗、洞的防火墙隔开。如需连通，应设双门斗间，门采用自动关闭(如弹簧门)，且耐火极限不低于0.9小时。 （4）空瓶间和实瓶间应有支架，栅栏等防止倒瓶的设施。 （5）汇流排间、空瓶间和实瓶间内通道的净宽应根据气瓶的搬运方式确定，一般不宜小于1.5米。 （6）汇流排间应尽量宽敞。汇流排宜靠墙布置，并特设固定气瓶的框架。 （7）实瓶间应有遮阳措施，防止阳光直射气瓶。 （8）空瓶间和实瓶间应设气瓶装卸平台。平台的高度由气瓶运输工具确定，一般高出室外地坪0.4-1.1米，平台的高度为1.5-2米。平台上的雨篷和支撑应采用非燃材料。 7集装瓶站房应设防爆起重设施。 （1）室内必须通风良好，保证空气中氢气最高含量不超过1%(体积比)下同。 建筑物顶部或外墙的上部设气窗(楼)或排气孔。排气孔应朝向安全地带，室内换气次数每小时不得小于三次，事故通风每小时换气次数不得小于七次。 （2）电气设备的选型、配线和接地应符合国家爆炸危险场所电气安全规程的有产规定。 （3）供氢室应有防雷措施。 （4）按GB289482安全标志的规定在供氢站周围设置禁火标志。【5】 2.3聚合区2.3.1聚合釜1.在主反应区聚合釜有以下几个安全隐患：(1)聚合热过大时的散热问题；(2)聚合反应过程产生的静电；(3)聚合釜搅拌电机噪声。2.控制措施聚合釜和热水管线等应采取有效的隔热措施，使其表面温度低于60，或设置机械防护装置以隔离高温区域，并设置警世标识。（1）消除静电危害的措施：将放料口可燃气和聚丙烯粉尘迅速排送到室外, 使之不能达到爆炸浓度；为了消除阀芯的静电, 在阀杆盘根箱填加两道铅垫或采用导电密封材料盘根, 使阀芯静电很快导出, 消除了静电放电和电击人现象；在闪蒸釜放料口安装了AJS22 型全自动粉体静电消除器。静电消除器由控制器和离子发生器两部分组成。控制器属于隔爆型电气设备, 离子发生器属于正压通风型防爆设备；强化安全生产管理，严格执行安全生产规章制度。严格控制闪蒸放料包装时的可燃气含量, 可燃气含量小于0.18% 后才能放料包装。由于是间歇操作, 为了避免失误, 制定了传票、传牌制, 物料到哪个工序, 操作票就传到哪个工序。各种工艺参数、分析数据、操作过程在操作票上填写清楚, 操作员核准、签字后才能进行操作。操作人员着装要合格, 包装人员工作前要接触零电位扶杆, 消除人体带电。（2）防噪声措施 ：本工艺过程的噪声主要由聚合釜搅拌电机、减速机、丙烯压缩机、丙烯泵等动设备产生，以及在回收丙烯时产生的气流噪声， 针对机器所产生的噪声，应设置隔声操作室，同时加强个人防护，工人到高噪声设备区时应佩戴耳塞，可在高噪声区域入口处设置耳塞箱，并设置警示标识。 2.3.2闪蒸釜1.在闪蒸釜的以下几个安全问题：（1）闪蒸釜内爆燃；（2）闪蒸釜静电；(3)电机噪音。2.控制措施：改进闪蒸工艺：闪蒸釜用N 2 置换时, 原来是从釜上部通入N 2, 从釜上部排空管排出。为了防止出现死角, 改成从釜下部通入N 2。为使闪蒸操作更安全, 除严格控制可燃物含量外, 又采取N 2 保压放料包装, 使釜内氧气含量降到安全浓度范围内, 提高了闪蒸釜操作的安全性。放料口安装静电消除器在闪蒸釜放料口安装了AJS22 型全自动粉体静电消除器。静电消除器由控制器和离子发生器两部分组成。控制器属于隔爆型电气设备, 离子发生器属于正压通风型防爆设备。该设备一般有两种工作模式: 计算机反馈控制离子注入式; 静电场自动平衡离子注入式。根据具体配置自动在两种工作模式之间转换, 系统配置由带电介质、工艺状况、使用目的等因素决定。2.4回收区2.4.1中压回收安全操作本区是整个工艺中易燃、易爆、中压操作区，在安全上属于甲级防火、Q-2级防爆，应做好防火，防爆工作。必须严格遵守岗位操作规程及安全生产制度，严禁违规操作。本岗位所属设备、管线应保证密封性，杜绝跑、冒、滴、漏现象的发生。经常检查设备安全设备，并保证其完好。非本岗位人员不得私自进行操作，操作者不得擅自离岗。操作人员必须熟悉本岗位使用的消防器材的使用方法，经常检查，保证完好。除大修外，压缩机等设备的各种维修均应在氮气的正压保护之下进行，以防系统混入空气，造成含氧量过高。防止混合丙烯出现闪爆现象，这就要注意尽量控制丙烯浓度不在爆炸极限范围内，丙烯的爆炸极限为211.，并且要控制火源。丙烯回收装置的防火间距按工艺装置即可，防火间距具体是依据标准。3.安全对策措施与建议3.1、防毒措施在项目初步设计时，对产生粉尘、毒物的生产过程和设备，应考虑机械化、自动化和密闭化，定期检查设备和工艺管道，使其处于完好状态，杜绝由于设备、阀门和管线的跑、冒、滴、漏而导致有害物质泄漏的发生； 对于拟建项目的聚丙烯粉料最好采用自动包装工艺，以减少工人接触聚丙烯粉尘的机会；如现已建成的未采用自动包装的装置可考虑增设自动包装系统； 在精制系统更换和装填氧化铝等易产生粉尘的时候，要督促工人佩戴防尘口罩、安全帽、手套等个体防护用品； 小本体聚丙烯装置宜采用露天框架结构建筑，以利于自然通风，促进装置泄漏的丙烯等有害物质的扩散。 本工艺的催化剂分装和投料都是手工操作，且催化剂颗粒细、流动性好，因此更需要为操作工人配备防尘口罩，防护手套等个人防护用品。 在产生硫化氢、丙烯等的区域应设置有毒气体自动报警装置。 在可能发生活化剂、固碱化学性灼伤的区域应设置事故喷淋装置和冲淋洗眼器，冲淋洗眼器服务半径小于15米，并应设置不断水的供水设备。 在装置易产生有害物质的区域或岗位应设置警示表示和中文警示说明，在警示说明中载明产生职业危害的物质、种类、后果以及应急救治措施等。3.2聚丙烯生产的消防安全措施为了确保具有高危险的聚丙烯生产安全,工程建设中除严格执行国家有关技术标准、规范外,还应采用如下有针对性的措施。（1）整个装置按生产工艺安全要求,配置安全阀、热卸压阀、压力控阀,对主要设备和配置管进行限压保护,重要部位加设警报装置。（2）在环管反应器部位设有放空装置,紧急情况下,烃类物质排至火炬系统进行焚烧。（3）环管反应器内设有氮气自动灭火系统,反应器内一旦出现超温现象,进料系统闸阀可自动切断,并向器内喷出氮气灭火。（4）在各加料斗用氮气将加入的物料与空气隔离,并在聚合反应中加入抗氧剂,降低含氧量,抑制爆炸。（5）消防组织及灭火预案。聚丙烯车间应设有义务消防组织,可设30名义务消防队员,并制定消防工作条例、消防设施管理制度、安全用火管理等十三项消防安全制度。制定各种可能发生火灾的灭火预案及装置区、烷基铝单元、制氧站单元、聚合精制单元等灭火战术,分别就灭火计划调动车辆、人员布局、配备