聚氯乙烯生产过程火灾爆炸危险性分析及评价

理工学院毕 业 论 文学生姓名： 王立轲 学 号： 09L 专 业： 安全工程L091 题 目： 聚氯乙烯生产过程火灾爆炸危险性分析及评价 指导教师： 郑艳敏(助教) 评阅教师： 刘庆州（副教授） 2013 年 6 月毕 业 论 文 中 文 摘 要聚氯乙烯：全名为Polyvinyl chlorid，主要成份为聚氯乙烯，它是非常受人们喜爱的一种合成材料，这种材料在全球材料的使用量中排名仅次于第一名。在聚氯乙烯的工艺过程中，各种标准要严格的控制，要不然就会发生各种危险的事故或者导致生产的产品不纯，会产生一定的经济损失，比如测量氯化氢的纯度，转化工段要测量尾气的测定，乙炔和氯乙烯的含量 。因此需要合理的利用原材料，增大生产效率，消除对环境的破坏，确保聚氯乙烯生产的安全性，我们必须对各个流程进行分析。关键词：聚氯乙烯 道化学 安全补偿系数毕 业 论 文 外 文 摘 要Title Polyvinyl chloride (PVC) production process of fire explosion hazard analysis and evaluation AbstractFull name is Polyvinyl chlorid, ingredient for polyvinyl chloride (PVC), it is popular in the world today are popular, and also widely used a kind of synthetic material, its second in global usage in a variety of synthetic materials. In the production of polyvinyl chloride (PVC) in each section, shall strictly control the production quota, safety accidents will happen and the production of polyvinyl chloride (PVC) are not pure, not factory, result in certain economic loss, such as measuring the purity of hydrogen chloride (such as unqualified can adjust the proportion of hydrogen and hydrogen chloride), conversion to measure the content of vinyl chloride and acetylene, tail gas measurement, measuring the content of vinyl chloride and acetylene). So, in order to make full use of raw materials, reduce cost, improve production efficiency, reduce pollution, ensure the normal conduct of the process, we must analyze each process. Key Words PVC Dow chemical Compensating coefficient security 第 页 共 页 本 科 毕 业 论 文目 录1 前言11.1 聚氯乙烯的简介11.2 聚氯乙烯的分类和用途21.3 聚氯乙烯的危害32 聚氯乙烯中各工段工艺叙述42.1 氯化氢的工艺流程叙述及方框图42.2 乙炔的工艺流程叙述及方框图42.3 氯乙烯工艺流程的叙述及方框图42.3.1 氯乙烯的合成52.3.1.1 乙炔法62.3.3.2 乙烯法62.4 聚合生产流程叙述及添加剂72.4.1 聚氯乙烯的合成72.5 干燥包装工艺叙述及方框图:73 聚氯乙烯生产过程中的火灾危险有害因生产工艺因素的辨识83.1 聚氯乙烯生产中工序中存在的火灾类型及分类83.1.1电石破碎、乙炔发生、清净配制工序83.1.2VCM合成及压缩83.1.3精馏工序83.1.4聚合工序93.2 生产过程中的危险有害因素93.2.1 产品、中间产品、原材料中的危险有害因素的辨识93.2.2 工厂的选址以及总体平面设计以及建筑物构筑物等的危险因素的辨识93.2.3 辨识辅助生产设施中的危险因素93.2.4 职业危害的辨识103.2.5 安全管理方面的危害辨识104 道化学火灾、爆炸指数评价法104.1 评价单元104.2 物质系数的确定104.3 确定一般工艺危险系数F1104.4 确定特殊工艺危险系数F2114.5 计算单元的工艺危险系数F3114.6 计算火灾、爆炸指数114.7 危险系数Y的确定124.8 基本可能最大财产损失百分数的估算124.9 安全措施补偿系数124.10 实际危险危险程度134.11 评价总结145 安全对策措施145.1 设计上采取的对策145.1.1 总图的设置155.1.2 电气的设计155.1.3 消防设计155.2 技术及管理对策16结 论19致 谢20参考文献21第 22 页共 21 页 本 科 毕 业 论 文1 前言聚氯乙烯是热塑性树脂中最重要的一种，它经过成形加工、改变性质能够制成制成许多的塑料制品。性能优秀、常用于塑料管、板、模、片型材、人造革、电缆、绝缘带、地板砖、门框、窗框、玩具、唱片、电器材料及其它日用品。在国家未来的发展中，以后的聚氯乙烯制品将在农业、建筑、包装、汽车、机电等领域有较多的发展。合成聚氯乙烯的重要原材料是氯乙烯，因此，若是聚氯乙烯的工艺得到发展相应的将会促进氯乙烯的工艺的发展。法国人Regnauk在1835年就已经发现了氯乙烯单体，然而德国化学家F.Klate和E.Zacharis在大约百年后才找到了能够应用于工业上的聚氯乙烯和氯乙烯的合成方法，并且大量的乳液聚合却是在20年后才被Bitterfeld实现。美国的古德里奇公司在19世纪40年代发明了悬浮聚合，因此工业聚氯乙烯上制造聚氯乙烯才能够获得较快的发展，在19世纪四十年代，全球的聚氯乙烯产量大约为1.1万吨，19世纪50年代大约是22万吨，在十年后上升到145万吨，在19世纪90年代后全球的产量达到了600万吨，在本世纪初聚氯乙烯的产量已经达到了2200万吨。现在聚氯乙烯的产量正在以每年4.4%的速度增长着。从生产工艺来看，使用乙烯石油生产的占93%，使用电石的大约能占到7%。目前，美国是世界上聚氯乙烯生产量最大的国家，其产量大约是720万吨/年(有生产能力企业14家、工厂27个)。排名第二的是中国，其生产聚氯乙烯的能力大约为每年360万吨，排名第三的是日本，他生产聚氯乙烯的数量大约为每年260万吨。目前全球聚氯乙烯工艺发展都是十分的缓慢，尤其是一些发展中国家发展的相当的缓慢，然而在这一点上某些发展中国家却发展十分的迅速，从近几年来看，亚洲和非洲的聚氯乙烯发展情况，在2003年左右全球的聚氯乙烯生产量将会达到大约每年3500万吨。正是由于聚氯乙烯的这种重要性，所以聚氯乙烯生产过程中的火灾危险性应当引起我们的高度重视。本文将针对聚氯乙烯生产过程中的火灾危险有害因素做出分析和评价。1.1 聚氯乙烯的简介PVC是在我国是第一的通用型的合成树脂的材料，在全球也是仅次于第一位的合成树脂，由于它不容易燃烧，能够长时间使用，并且能够抵挡血多化学物质的腐蚀，易于加工，成品具有很好的透明性等特征，现在，PVC是最被人们所接收的的一种塑料，在我们生活中的许多领域都有很普遍的应用，它是世界上五大通用型树脂之一。PVC是世界上常量最大的塑料产品的原材料之一具有料号的耐磨性、耐腐蚀性和电绝缘性，可做低频绝缘材料，关键及泡沫制品等，因价格低廉性能优越，因而深受市场欢迎近年来经济的高速发展使得PVC的需求量逐渐增加，同时也使PVC生产和工艺改造进程大大加快1。现在，毫无疑问PVC行业已经进入了高成本的时期，在这一行所能得到的利润也并不多了，PVC的售价与其成本价格是基本相同的，并且，PVC有许多的生产工艺路线，但是低成本的工艺路线会在很大程度上影响PVC的售价。如2005年到之后的三年半，石油价格一直都居高不下，使用电石法来生产PVC的成本很低，但是因为在中国生产PVC通常使用电石，所以PVC的价格基本上不会随着C2H4和石油而波动。因此，从08年到现在，电石的价格一直都很高，但是原油的价格并不是很高，所以从生产成本来看乙烯法相对较为合算，因此，现在在市面上的PVC大概都是通过乙烯法生产的，厂家根据PVC的价格调整生产产品的多少，并及时供应市场。1.2 聚氯乙烯的分类和用途从制备的方法来看我们能够把PVC分成以下三种：高聚合度、交联的、通用型。PVC单体能够在催化剂的作用下发生聚合反应生成通用型的PVC树脂；在PVC单体的反应系统中加入一些特殊的物质能够使PVC发生聚合生成高聚合度的树脂的；通过在C2H3CL的单体中家兔一些交联剂（必须包含有双烯以及多烯）能够生成交联的树脂2。从得到氯乙烯单体的渠道，我们能够将制备方法主要分成乙烯法以及电石法。由于制备的方法不同我们可以将其分为以下几种：悬浮法、乳液法、本体法、溶液法。现在最常用的是通过悬浮法制聚氯乙烯，大概能够占到PVC总产量的百分之八十。在下图中列出了聚氯乙烯单体制备的基本特性3。图表1：聚氯乙烯树脂品 种特性悬浮法不含金属离子，有良好的电绝缘性及热稳定性乳液法颗粒较细，含杂质较多，电绝缘性及热稳定性不及悬浮法本体法含杂质极少纯度高。热稳定性和电绝缘性优于悬浮法溶液法含杂质极少纯度高，成本高，价格高。聚合物的分子量不高聚氯乙烯可由乙烯、氯气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。聚氯乙烯是由氯乙烯单体（VCM）聚合而成。因为其分子中57%的质量是氯元素。所以它与其它的塑料相比，相同的质量中所耗用的石油较少，然而，因为这种塑料的相对密度较大，而且在生成氯的过程中也要耗用其它能量，使得它在很多应用领域失去了优势。使用较多的PVC生产工艺是悬浮聚合生产工艺。将纯水、液化的VCM单体、分散剂加入到反应釜中，然后加入引发剂和其它助剂，升温到一定温度后VCM单体发生自由基聚合反应生成PVC颗粒。持续的搅拌使得颗粒的粒度均匀，并且使生成的颗粒悬浮在水中。由于塑料管材的应用领域正在不断的增大，其种类也在不断的增加，除了在早期研究的供/排PVC管材、化工管材、农田排灌的管材、燃气用的聚乙烯管材之外，近几年后增加了PVC芯层的发泡管材、PVC、PE、双壁波纹的管材、铝塑复合的管材、交联PE的管材、塑钢复合的管材、聚乙烯的硅心管等等4。1.3 聚氯乙烯的危害现在，环境污染变得越来越严重了，人们现在非常关心这个问题，其中白色污染最为被人们所重视，因此许多相关政府官员都想要解决这个现实性的问题，全国都在加紧进行白色污染的治理工作。在PVC的生产过程中会使用大量的添加剂，这样就会使得PVC能够适用于各种不同的用途。一些添加剂是增塑剂，用于使塑料更加柔软，重金属是稳定剂或着色剂，而杀真菌剂使得其它添加剂免于真菌的破坏。所以PVC的生产伴随着大量的次级有毒生产。聚氯乙烯是一种塑料，添加的增塑剂、防老剂等主要辅料都带有毒性，在50度左右就会慢慢地分解出氯化氢气体，在燃烧过程中会释放出盐酸和其他有毒气体，其中有氯，它是有毒的，其加工工艺以及增塑剂可对人体的健康和自然环境造成较大的危害！在生产过程中将会产生火灾和爆炸等危险。2 聚氯乙烯中各工段工艺叙述2.1 氯化氢的工艺流程叙述及方框图叙述：氢气经过大阻火器，再经炉前小阻火器进入合成炉灯头，两者均由阀门控制，进入合成炉底部的灯头进行燃烧生成氯化氢气体，炉体内的合成气经过夹套水冷却后，再经炉外冷却水冷却至220度以下,再进入石墨冷却器冷却至45度以下,当氯气纯度合格后送入氯乙烯工段。流程图：H2+Cl2合成炉冷却器石墨冷却器除雾气进行VCM工序2.2 乙炔的工艺流程叙述及方框图叙述：桶装或袋装电石经过破碎机破碎后，由皮带机输送到到电石的大贮斗内，再经过电石的大贮斗添加料斗，经计算量取后通由石吊斗、电动葫芦、电磁振动器不断向乙炔的发生器之中添加。从乙炔发生器顶部逸出的粗乙炔气是通过电石水解生成的，经过正水封、喷淋的预冷器进入冷却塔和乙炔气柜。发生器生成的乙炔经过冷却后，在乙炔压缩机中加压，然后使用清净塔除去粗乙炔中混有的包含PH3、H2S的各种杂质，之后经过冷凝器、中和塔等消除其中的酸以及水分。最后将精制的精乙炔气体输送到氯乙烯合成转化工序。2.3 氯乙烯工艺流程的叙述及方框图叙述:将C2H2与HCl按照1:1.051.1的比例通入到混合器之中，之后将把气体经过两次冷却之后在通入到除雾器之中将水汽除掉，然后将气体通入到预加热器之中加热，将加热之后的气体通入到进入转化器（含有HgCl）进行反应，之后将气体通入到另一组转化器中，反应完成之后的粗C2H3Cl从脱汞罐脱汞出来之后输送到除沫冷却器中降低其温度，之后输送到制酸塔，之后将回收的HCl输送到水洗塔中进行水洗，之后运送到碱洗塔，使用除沫器进行清除，将其分成两部分其中之一用水洗，另一部分进行压缩，将出来后的气体输送到全凝器之中，最后将达到国家规定的尾气和废气排放除去。5将从冷凝器中出来的VCM通入粗单体贮槽，干燥后的VCM液体输送到低沸塔之中，塔釜再沸器通过热水进行对塔顶加热，将通过0度水降温后的VCM气体通入到髙沸塔之中，将通过0度水降温VCM通入到成品冷凝器之中，最后将液态的氯乙烯通入到单体贮槽贮存进行送聚合工段。流程图:盐酸盐酸缓冲罐乙炔沙封+预冷器气体混合器冷却器（主要成分为石墨）过滤器（拥有多个孔）预热器转化器除Hg器冷却器水洗塔碱洗塔分离器冷却器单压机机后冷却器全凝器水分离器加料槽低沸塔高沸塔冷却器单体贮槽2.3.1 氯乙烯的合成PVC是由VCM聚合而成的，因此VCM的质量和成本直接关系到聚氯乙烯的生产。VCM在20世纪末实现了了工业大规模的生产，主要的工艺路线有三条，其中早期主要通过电石法生产，后期采用乙烯法，现在全球市场大部分VCM都是由乙烯平衡氧化法制成的。近期国内电石市场整体趋稳，生产企业开工负荷较低，多维持限产状态，虽然供给面压力较前期略有缓解，但产能过剩问题仍可谓国内电石产品的老生常谈。随着天气的转冷国内部分地区（内蒙、宁夏）出现降雪。但对运输并没有太大影响，可是由于下游需求受到制约，市场成交价格上行受阻，行情回暖略显乏力，僵持局面持久。宏观方面：美国大选结束后，全球目光聚焦美国财政悬崖问题。根据现在的情况我们可以看出，财政悬崖只有到今年底才能够变得明朗。今年11月到12月金融市场必然有着很大的不稳定性。因此市场的风险性很大。业内人士一定要细心操作。因此单独的电石法将会逐渐退出市场，乙烯平衡氧化法将成为主要的之VCM的方法2.3.1.1 乙炔法乙炔法中的原料主要是来自电石水解精制生成的乙炔，所以又称为电石法。乙炔与氯化氢在催化剂为氯化汞的条件下可以发生反应而生成VCM该法的优点为乙炔法氯乙烯工艺流程较短,技术较成熟,但生产能力相对较小。我国具有十分丰富的煤炭资源，因此生产电石的成本较低适合在我国大量的生产。但是电石法也具有很大的缺陷。例如电石会消耗大量的电资源，并且生产过程中的催化剂氯化汞也会造成环境污染，因此此法正在逐渐被其他方法所代替。2.3.3.2 乙烯法乙烯法是用乙烯和氯气为原料生成氯乙烯的工艺。该工艺可以分为两个步骤：第一个为乙烯与氯气加成生成二氯乙烷，第二步是二氯以为裂解生成生成氯乙烯。采用乙烯法来生产PVC的成本相对较高，即使乙烯法所使用的电量没有电石法所使用的多，科室乙烯法的前期投资很大，并且设备的更新换代快。并且此法中氯气的利用率不高，且存在大量的副产品氯化氢。目前的解决方法有联合法、氯化氢转化法、平衡氧化法。联合法是将乙烯法与乙炔法相结合，是使乙烯法中的副产品氯化氢作为乙炔法中的原料来实现利用，从而提高了氯气的利用率。此法适合在初期用于电石原料向石油系原料变化。生产企业可以利用电石资源和乙炔生产装置，从而迅速提高氯乙烯的生产量。但是该法也存在着严重的缺点，该方法工艺过程复杂，基建投资过大成本较高。氧化氢转化法在传统乙烯合成工艺加入氧化过程，乙烯在铜作为催化剂的条件下经过氧化反应生成二氯乙烷，二氯乙烷在裂解生成乙烯和氯化氢将生成的氧化氢氧化成氯气继续参加反应，从而解决氯化氢的利用问题。因此该方法具有很大的优越性。平衡氧氯化法是将氯氧化过程与乙烯直接氯化的过程结合在一起，两个过程所生成的二氯乙烷一并进行裂解得到氯乙烯，及时平衡氧氯化法。这种方法既不产生氯化氢，并且原料的利用率也很高，生产上的安全性也高，是目前最经济合理的方法。这种方法是目前世界上主要的VCM生产方法。我国节能与综合利用司在2010年发布的聚氯乙烯行业清洁生产技术方案中，在新建PVC企业级电石法PVC企业及电石法PVC企业改造过程中推广聚氯乙烯氧化法。预计到2012年底，乙烯氧氯化法原料的产量约占pvc总产量的百分之十四。而采用二氯乙烷主体联合法原料路线的产量占百分之十六，这种方法在东南沿海地区具有很大的优势。但是我国的乙烯资源匮乏，对乙烯氧氯化生产乙烯的工艺带来了很大的障碍。2.4 聚合生产流程叙述及添加剂叙述:将纯水通入到高纯水的贮槽，将高纯水泵运送到单体计量槽，以便能够精确的同期VCM单体，将VCM工段中的产物输送到单体计量槽，将各种已经提前量还的添加剂放入聚合釜中，并且要持续不断地搅拌一定的时间，在搅拌结束之后开启热水泵，然后其中的热水输送到内冷管和釜夹套之中，直到温度达到反映规定的为止，用水将反应过程中生成的热量带走排除，在反应进行过程中，当压力低于规定的数值时，就可以进行出料了。2.4.1 聚氯乙烯的合成工业上在生产聚氯乙烯中有四种常用的方法分别为：悬浮聚合法、乳液聚合法、本体聚合法和溶液聚合法6。本文针对乙炔法合成氯乙烯和悬浮法生产聚氯乙烯的工艺进行危险性的分析并对当前的安全工作提出了合理化的建议和安全对策7。2.5 干燥包装工艺叙述及方框图叙述:将聚合过程中的产物通入到沉降槽中，之后在输送到供料槽内，其中浆料是从供料槽中产生的，然后在通过过滤器输送到换热器之中，在温度达到80度以后，需要将浆料经过一些装置运送到小沉析槽之中，然后再由一些装置运输到离心机之中，在装置里将其脱水之后就可以通入到干燥塔之中了。将符合标准的空气由鼓风机添加到预热器通将其升高温度到130-135度的范围内，之后将其在干燥塔中与浆料相互接触，然后将接触完全的产物输入到干燥器中进行干燥，把干燥的之后的树脂和气流一同添加到分离器之中将其中符合标准的产品进行包装处理流程图 :聚合釜排放槽料浆槽贮槽进料泵节能器气提塔出料泵节能器干燥器离心料浆槽进料泵离心机搅拢气液干燥铜干燥床分离器分离器-旋振筛料仓-大料仓-包装线-对外销售3 聚氯乙烯生产过程中的火灾危险有害因生产工艺因素的辨识工业化生产聚氯乙烯的过程，包括原料、设备和生产工艺等都是不可避免的存在一些危险有害因素。安全第一，预防为主，时刻做好危险有害因素的辨识以及危险性的评价。对加强安全生产监督工作有着十分重要的意义。本单元将会详细的介绍聚氯乙烯生产过程中的各种危险有害因素。并在此基础上运用道化学火灾、爆炸危险性评价方法对其中可能存在的各种危险有害因素进行评价。 PVC生产主要生产场所及存在火灾危险分析聚氯乙烯装置的主要危险场所为：乙炔发生、VCM转化、VCM压缩、VCM精馏、VCM储存、气柜、供料及回收、聚合工段等。这些生产工段中使用和产生的物料多数具有易燃、易爆特性。乙炔气、氯乙烯等都是极易燃烧、爆炸的物质，且其引燃引爆的因素多。再加上生产过程中出现的不安全因素，使本装置具有一定的火灾危险性。一旦这些物料泄漏，遇到点火源可能会导致火灾爆炸事故的发生。3.1 聚氯乙烯生产中工序中存在的火灾类型及分类3.1.1电石破碎、乙炔发生、清净配制工序在此阶段容易发生甲类的火灾，其中容易导致火灾和爆炸事故的物质主要是C2H2和CaC2。因此我们必须采取必要的预防措施来防止事故的发生。比如在一些容易发生可燃气体泄露危险的场所设置可燃气体报警器，以及要对全部的设备都做防静电处理，最后要做好通风换气的工作3.1.2VCM合成及压缩在这个过程很容易发生甲类火灾。在这个阶段比较危险的物质是VCM，因此我们应当做好防范对策，比如对全部的设备在安装时要进行接地处理，以及在比较高的地方经避雷处理。3.1.3精馏工序这个工序的火灾等级是甲类。在这个工序中主要粗在的危险有害因素是VCM。因而我们必须要做好防范对策，可以加那个生产的产地设在露天，设备的静电处理，以及尾气必须要经过吸收达到标准后才能够排放到空气中。3.1.4聚合工序聚合阶段的火灾等级为甲类。在此过程中存在的主要危险物质是VCM。我们需要做好预防措施以防止火灾、爆炸事故的发生。例如在厂房内设立可燃气体报警器，再加料时必须要密闭加料，在开釜前必须进行抽真空的处理，并且做好防静电的处理措施。3.2 生产过程中的危险有害因素3.2.1 产品、中间产品、原材料中的危险有害因素的辨识 聚氯乙烯的生产过程之中，危险物质是很多的。例如，C2H3Cl、HCL、H2、C2H2、烧碱、Cl2等，应该通过物质的质稳定性、物理化学性与危险的特性、化学活性、作用的方式、消防的措施、急救的措施、操作处置与的贮存、泄漏应急的措施、运输的信息、个体的防护以及各种可能的的危险的物质进行辨识，对于易燃、易爆的氢气和有毒的Cl2、NH3、C2H3Cl进行重点识别，根据重大危险源辨识识别企业是否存在安全隐患及危险存在的位置9 。3.2.2 工厂的选址以及总体平面设计以及建筑物构筑物等的危险因素的辨识在聚氯乙烯生产过程中存在着很严重的火灾、爆炸危险因素。因此要全面的预测和控制危险，工厂位置的选择、总体设计、建筑物构筑物方面的危险因素的辨识应当根据工程的地质、地势、自然的灾害、周边的环境、气象的条件、运输条件、抢险救援等方面的特点。辨识与分析总平面布置中的危险有害因素主要是从如何布置功能分区、应对高温、排除有害物质、减少噪声、控制易燃易爆设施的布置、控制安全距离、预测风向等。比如：在电解工段和氯氢工段等有可能出现跑氢事故的地方的是否应该安排盐水、蒸发工段在多年风向下风向。分析和辨识建筑物和构筑物是通过考虑建构筑物的结构、防止火灾、防止爆炸、工厂的朝向、楼房采光、货物的运输通道以及开门等进行识别10。3.2.3 辨识辅助生产设施中的危险因素水站，锅炉系统以及电力系统这些是聚氯乙烯的生产中的辅助生产设施，对辨识这些系统中危险因素锅炉以及压力系统交配电系统等的生产单元进行辨识，并重点针对机器和工艺设施条件。3.2.4 职业危害的辨识粉尘、中毒、噪声、振动、非电离辐射、高温、低温等危害是聚氯乙烯生产过程中的主要危害，我们应当针对就他们存在的位置、危害的主要方式和影响以及预防对策进行辨识。3.2.5 安全管理方面的危害辨识应当安全生产管理制度，特种作业人员培训、强化事故应急救援预案、重大危险源管理制度、监控措施以及日常安全管理、建立健全安全生产管理组织机构，并对其他的方面逐一进行辨识，防止遗漏危险因素。通过对聚氯乙烯生产过程中危险有害因素和各种，把事故扼杀在萌芽时，这才是确保聚氯乙烯生产安全的重要保障11。4 道化学火灾、爆炸指数评价法4.1 评价单元对项目评价分割单元：氯乙烯聚合过程4.2 物质系数的确定根据（DOW第七版）的规定，应选用火灾危险性较大或含量较大的物质作为代表物，氯乙烯物质系数为2412。4.3 确定一般工艺危险系数F1基本危险系数：给定值为1由于氯乙烯聚合生成聚氯乙烯为中等放热反应，故其系数为0.5物料处理与运输：（DOW）中规定：对NF=3或NF=4的易燃液或气体，存放于库房或露天时的系数取0.85，氯乙烯易燃性NF=4，故氯乙烯存放在露天或仓库的危险系数选0.85。由于聚氯乙烯的生产过程为封闭环境且在闪点以上处理易燃气体（处理量小于等于4540kg），故其危险系数为0.33。聚氯乙烯生产过程为封闭环境且在沸点以上处理易燃气体（处理量小于等于4540kg），在车间中中安装了合理的通风装置故其危险系数为0.3。整个操作区面积大于925m2，但是通道不符合要求故其危险系数为0.35排放和泄漏控制：聚氯乙烯生产的排放和泄露属于一般情况，故选危险系数为0.5。一般工艺危险系数F1=1+0.85+0.33+0.3+0.35+0.5=3.33。4.4 确定特殊工艺危险系数F2基本危险系数：1.00。毒性物质：毒性物质的危险系数为0.2NH。氯乙烯NH=1 故选危险系数为0.4。由于聚氯乙烯的在爆炸极限内，且在闪点以上，故其危险系数为0.5。由于该单元采取了防腐措施，故取该单元系数为0.1。接头处和填料处的泄露可以得出该系数为0.3。根据反应器内氯乙烯的量，可计算得该系数为0.5。转动设备单元系数取0.5。特殊工艺危险系数F2=1+0.4+0.5+0.1+0.3+0.5+0.5=3.3。4.5 计算单元的工艺危险系数F3单元的工艺危险的系数F3是通过一般工艺的危险系数F1以及特殊工艺的危险系数F2的乘积，即F3=F1F2=3.333.3=10.989。由于该评价方法中F3的取值为1-8所以计算火灾爆炸危险指数是应选取F3=8。4.6 计算火灾、爆炸指数火灾、爆炸指数可以用来对生产过程中的有可能发生事故所造成的破坏度进行分析的一种指标。这个指数是单元的工艺危险的系数F3以及物质系数MF的乘积，即F&EI=F3MF=248=192。F&EI（不为0的整数）危险程度危险等级1到60之间最轻61到96之间较轻97到127之间中等128到158之间很大超过159非常大由上表可知聚氯乙烯生产过程是等级为，危险等级是非常大13。4.7 危险系数Y的确定暴露半径（R） R=F&EI0.256=1920.256=49.152m暴露面积（S） S=R2=3.1449.1522=7586单元危害系数（DF）根据DOW法查找单元损害系数-物质危害系数图的DF=0.88，他表示在单元的影响区域之内，一旦要是发生火灾、爆炸，有百分之八十八的部分将遭到破坏。4.8 基本可能最大财产损失百分数的估算根据评价方法规定的原则，聚氯乙烯的生产过程中的基本可能的最大财产损失是0.880.82=0.7216。4.9 安全措施补偿系数在建造化工厂时，对于一些重要的要点要进行考虑，必须要符合国家的相关法律法规。不仅要考虑以上提到的那些，而且经验得出的安全对策也是很重要的14，这样能够预防严重的危险事故，同时也可以降低事故发生的概率以及可能造成的严重后果。工艺的控制、物质的隔离和防火措施这几种共同组成了安全措施，安全补偿系数是C1，C2，C315。工艺控制补偿系数（C1）a、应急电源本单元有事故应急电源，补偿系数是0.98。b、冷却在生产装置上安装了的备用冷却系统，在正常使用的冷却系统的发生故障时备用系统能够提供正常系统多一半的冷却水，因此它补偿系数是0.97。C、紧急停车设备在生产过程中若是出现了意外的情况，设备能够进行停车操作，因此它的补偿系数是098。D、计算机的控制在系统内装有计算机来控制生产，但是关键的工艺单元仍然是通过人来操纵的，所以它的补偿系数是099。E、操作指南或操作规程0.91-0.99。正确的操作指南，完整的操作规程是保证正常作业的重要因素，该站各单制定了完善的操作规程，故选补偿系数为0.95。以上各值相乘得C1=0.980.970.980.990.95=0.88。物质隔离补偿系数C2备用的泄料设备在发生意外情况是备用的储槽能够接受物料，并且不会导致不必要的危险，因而其补偿系数是098。远距离的控制阀在发生意外时操作人员能够进行远距离的控制来实现切断电源，并且每年至少会更新换代一次，因而其系数是 0.96。排放系统本单元排放设施齐全，故其系数是0.91。连锁系统本单元有连锁系统，故其系数是0.98。由以上系数相乘可得C2=0.960.980.910.98=0.89。防火措施的补偿系数C3钢制结构: 这个单元的钢结构的防火涂层的高度应该超过10m，并且其补偿系数是0.95；消防水的供应系统：本单元的消防水一般可以可供应4 小时，他的补偿系数是0.94 ；手提式的灭火器材：该单元装备了一定量的手提式的灭火器， 其补偿系数是0.95；电缆的保护：甲胺产品的工艺流程等：火灾爆炸中应用道化学进行危险性评价对应用单元的电缆采用16 号钢板的金属罩进行保护，他的补偿系数是0.98;上面的数值相乘可以得到：C3=0.831 16。所以安全措施补偿措施系数C=C1C2C3=0.880.890.831=0.65。4.10 实际危险危险程度F&EIC=1920.65=124.8通过安全措施补偿之后，聚氯乙烯生产过程的危险等级从级降为级, 实际的危险程度是“中等”。7.6实际中的最大的财产损失百分数0.72160.65=0.469可见，虽然在影响的区域内最大的可能财产损失百分数是72.16%，但是这个单元采取必要的安全措施之后，实际中的最大财产损失能够降到46.9%，从这可以表明采用的防火、防爆安全技术措施之后是非常有效地。4.11 评价总结本篇关于聚氯乙烯生产过程中的火灾危险性的评价中并没有计算到最大可能的财产损失，这是由于道化法中计算得到最大的可能财产损失以及最大的可能停工天数根据美国20世纪80代的当地的生活水平作为标准的，这和我们现在的的标准是有很大的差距的，因此通过该方法所得到的结果是没有太大意义的。据此我们可以看出我们据算出来的实际最大财产损失只具有参考价值。从道化法的分析和评价中， 我们可以看出: 在应用必要的安全措施之后, 这套生产装置的危险等级由级降为级, 实际的危险程度以及实际中的最大可能财产损失将会大大降低，该生产装置基本上是安全的，人们可以接受它的危险程度，在应用道化法进行分析以及评价, 要特别关注以下几个方面：( 1) 评价单元的合理选择。在一些比较复杂的工艺布局上面，我们绝对不能只是通过简单的划分工艺， 一定要抓住其中比较关键的工艺单元，并工艺流程进行全面了解,从而确定合适的评价单元。( 2)对于特定参数或环境因素要进行全面考虑。评价的工艺单元中存在易燃、化学活泼性物质时，需要加入对物质的量的考虑， 并且要对不同温的度下物质系数( MF) 的温度进行修正。( 3) 评价系数选择标准的统一建立。在对评价单元中安全补偿措施评价中的具体系数进行选择时，由于个人的选择标准是不尽相同的，因此导致的结果也不尽相同，我们需要建立一个有统一评价系数的选择标准。5 安全对策措施5.1 设计上采取的对策5.1.1 总图的设置PVC的主要分为C2H2设备区、C2H3Cl设备区、PVC聚合设备区。并且安装了相配套的安全设施和公共设施。因此，在设计防火规范时必须符合石规、建规要求，在各个设备之间，建筑为为甲类的防火间距设必须要大于30m，别的建筑物与构筑物之间的距离必须要超过25m17。在设计时，必须要在厂区的周围留下9m的厂道路， 用来当做运输道路和消防应急道路，在生产装置之间必须留下超过6m的消防道路和检修道路，在装置内部设置超过4m的消防车道路。工厂道路必须是环形的，以便在发生火灾事故时能够从不同的角度进行救火。5.1.2 电气的设计在工厂中的各种设备都必须配有应急照明和应急疏散照明，应急照明和疏散照明都使用自身携带的蓄电池照明灯具。由爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范我们可以知道，工程区域可以分成2区爆炸危险场所，在有可能发生爆炸事故的时候必须对其发生火灾以及爆炸事故的原因加以分析和考虑，所有的电器设备都必须要安装上隔爆型或者是增安型的防暴器。但是在架设电缆时通常是使用增安型的防暴器的18。5.1.3 消防设计（1）在进行消防设施设计时必须严格的遵守法律法规，牢固树立“预防为主，防消结合”的观念，建立一些必要的消防体系，确保生产过程的安全进行。要以火灾发生的可能性及造成后果的严重性作为评定依据，制定消防对策和措施，主要通过水来进行消防灭火，但是配备移动性的灭火器也是必不可少的。（2）参照石油化工企业设计防火规范要求设置消防给水系统，在装置四周设置室外消火栓，在各楼层配备室内消火栓和灭火器、按要求设置消防水泵房和消防水池。根据石规有关单层仓库消防设计的内容，在存放聚氯乙烯的仓库之中必须要有自动喷水型的灭火装置，在不同温度的仓库内设置不同的灭火装置。在火灾控制室内应当配有容量超过512的、使用总线制的智能火灾报警系统，其他的报警器主要都安装在中控室、变配电之内。5.2 技术及管理对策(1)通过控制HCL中游离的氯含量，来防止过量的氯气与乙炔反应生成易燃易爆的气体。HCl中游离的氯含量增高的原因包括：HCL比例不恰当；炉压的波动；氯气使压力出现改变；破坏炉头，产生不完全燃烧；人员操作的不恰当等等。我们要是想要控制HCL中游离氯的量，必须从以下几个方面考虑，第一为保证氢气、氯气的质量，氢气纯度：(H298，0204，H2O95，H207，H2O003)。在规定的时间检查气体纯度，如是各方面都允许的话可以安装线控制，时刻留意气体量的改变，适当的采用一些合适的措施进行必要的调节,第二为选择合适的氯气分子与氢气分子的比例Cl2：H2=1：(1.051.1)，也就是说氢气要比氯气多出大约百分之五到百分之十。在现场的人员必须经常留意反应地温度、氯气和氢气的流量、火焰的颜色等，以及要保持流量处于一个相对稳定的状态。要经常针对游离的氯的量用定性或定量分析方法进行检测19。(2)对于HCL气体和C2H2气体再进入混合器时要保持一定的比例，绝对不能够让C2H2超过规定的量，避免多余的C2H2与转化器中转化触媒氯化汞发生反应，形成易爆的乙炔汞，从而形成爆炸。乙炔气的质量指标是：不含磷，纯度、硫等杂质。控制分子比C2H2：HCL=1：(10511)，即氯化氢气体过量510。混合器出口温度应当配有超温报警装置，在温度超过规定时能够立刻减少C2H2的量，如果环境允许应当将混合器温度与乙炔气流量用自动联锁调节。C2H2和HCL的比例应应当能够自动调节，以免当C2H2超过规定的之后和氯化汞反应形成容易发生爆炸的乙炔汞。(3)使转化器的转化率增大，来防止转化器中O2与未转化C2H2的量相比增大，当遇到C2H2时将会生成爆炸性的气体，当遇到高温时就会发生强烈的爆炸。能够使转化率发生改变的原因多种多样的，例如触混合气的流速过快、媒活性的减弱等。经常要检查转化器的安全运行情况，当发现转化率变小时，必须在恰当的时间换成减少物料流量或触媒，以便增大转化率。(4)对聚合釜的温度和压力要加以控制，从而确保聚合釜不会因为超压、超温，导致聚合釜的炸裂。聚合反应为一种放热反应，如果处理不恰当可能会导致聚合釜发生危险。导致聚合釜发生超压超温现象的原因主要包括：首先为人员的操作处理不恰当或工艺配方不适合，从而导致了装料系数的变大超过了正常范围，气相空间变小，或者由于添加了过量的引发剂，使得反应变得过于激烈；其次为冷却水减少，反应过程中生成得到热量不能够被及时的带走释放；然后为由于仪表发生故障而引发的误差；然后是由于搅拌器出现了问题而使得热量不能够被及时的带走，从而可能会引起爆炸；最后的要是发生断电事故可能会引起超压超温现象。因而，操作人员应当谨慎的操作，保证装料的系数能够在8590的范围之内，绝对不能够添加过多的引发剂。每一台冷却水泵都应该配备备用泵，电源必须按照二级以上用电负荷来配电。要时刻留意搅拌机电流的改变，若是出现电流突然变小，必须马上检查是否搅拌棒发生了破裂现象，设备必须经常进行定期的巡检，现场仪表指示刻度与DCS仪表要相互要保持一致，确保在发生热电偶失灵之后不会导致误动作，保证温度的波动不能够超过0.220。(5)对于安全规章和措施要严格执行，从而避免聚合釜发生泄漏现象，致使C2H3Cl的单体发生高速喷出的现象，并与空气发生反应生成爆炸性气体从而引起空间爆炸。试压检查应在进料之前进行，以避免阀门、垫片、轴封、法兰等处发生泄漏现象。在进行厂房设计应该保留有足够的防爆面积，以及在进行设备的选型及安装时要对防雷、防静电、防爆要求充分考虑。(6)本质安全化。本质安全是指设备本身所具备的安全基础指数，是安全生产的基础。本质安全必须从设备的设计抓起，不断的改进，减少乃至杜绝因设备本身的故障可能导致的事故，以保证人员不受侵害。 (8)工艺流程与控制。加强工艺管理，调控指标，并且进一步完备并执行生产中的各种操作规程和预防措施。要通过加强巡检，以便及时发现生产中的问题，加强对员工的培训和考核力度，加强员工的素质以及实际操作水平。如反应物料的比例及流量进行严格监测21 。(9)设备的处理与控制。在设备选材上应当尽量合理，细心维护，并且要对特别关注那些关键设备，要保证设备的工况以及运行保持良好，从而减少不必要泄漏，减少发生火灾爆炸和中毒的可能性22 。(10)安全措施与安全处理。对安全设施的投资要加大，在动火时必须要进行动火作业处理，事故处理预案应当制定多套不同的，并且要在一段规定的时间内进行事故演练，在一些危险的地方要进行24小时的录像监测；在容易发生气体爆炸的危险地点，应当设置必要的可燃性气报警仪23。对于车间内的安全管理应当加强，要在车间上安装合理、充足的水喷雾系统和消防设施，增强车间的安全性，并且要做好日常巡查和检查。对于气相泄漏的应急演练应当加强，要经常查看消防泡沫、消防水炮的是否正常工作 。(11)增大安全补偿系数。在安全补偿措施要多花些时间，如在压力较高的位置，在进行承压部件的设计和使用时，提高一个压力等级能够有效地防止泄漏。对于各单元的装置设备的密封点应该进行严格的管理,在选用阀门时应当采用无外漏波纺管型的阀门，法兰连接处、截止阀可以用唇焊式密封垫片，能够有效地避免有毒物质的泄露。重视安全补偿措施设备的完好和投用情况，如失去这些安全补偿，装置的风险将会增大24 。(11)劳动保护。车间内应当配有足够的急救药品和防毒设备，从而能够有效地减少危险事故发生时的人员损伤。结 论该论文对乙炔法生产聚氯乙烯过程中的各种危险性进行了简单的分析从生产流程出发对可能的危险物质进行了必要的分析和归纳 ，这些物质主要引起火灾和中毒事故。因此提出了必要的预防措施。此外本文还运用道化学分析了四个主要的生产步骤中的危险因素，确定危害系数，确定最大可能的财产损失，得出乙炔发生单元，氯乙烯合成单元与聚合单元具有中度危险性。在加强安全技术规程方面通加强防火防爆措施、防静电措施和防中毒措施来进一步对技术规程进行完善。安全管理方面同样提出了预防事故发生的措施。对聚氯乙烯生产过程进行危险性分析，可以得知再生产过程中存在着大量的危险、有害因素，这些都可能导致火灾、爆炸事故发生。据上分析，可得到如下建议。（1）注意危险原料的防护。过程中涉及到的危险物质，要时刻注意设备的密闭性，防止泄露。（2）定期对高温高压设备将进行检修、调试。（3）加强安全管理是必不可少的。（4）用于在生产中保护工人的设备一定要齐全。致 谢在三个月的时间内我将这篇论文完成了，虽然在此期间我遇到了很多的困难，但是由于有老师和同学的帮助都一一的克服了。在这里我要特别感谢指导我写论文的郑艳敏老师，正是由于他无私付出而又不求回报的帮助，以及夜以继夜的为我批改论文我才能够完成这篇论文。除此之外，我还要感谢图书馆老师在我翻查资料时给予热心帮助。在此我向各个老师以及师兄妹表示感谢！对于文章中所引用的参考文献中的作者表示感谢。要是没有他们的文章我也很难能够完成这篇论文。对于我身边的同学我要表示感谢，在在我写论文过程中热心的帮助我，给我提供了许多好的想法