氯乙烯聚合工艺过程的危险源辨识[整理]

氯乙烯聚合工艺过程的危险源辨识

张悦 景国勋

摘要：氯乙烯聚合生产过程中有很多危险因素，这些因素可以引起事故，导致工艺停止生

产、装备损坏、甚至重大人员伤亡，造成不可估量的损失和巨大的影响。运用系统安全理论和方法，在氯乙烯聚合生产过程中对主要危险源，生产过程和危险作业单元进行危险源辨识，在蒙德法基础上提出每一个工艺单元都应当进行危险源辨识，从而确定最需要进一步分析和评估的生产单元，通过不同的评价方法得到更加精确的评价结果，这对化工企业的危害识别和风险评估具有重大的借鉴意义。

关键词：危险源辨识 氯乙烯聚合 蒙德评价方法简介

前言

随着中国现代化建设，以及国家经济发展迅速的，各种生产工艺需要越来越多的聚氯乙烯，从而促进聚氯化生产快速增长，氯乙烯的聚合生产已经成为安全生产中的高危行业。在这个过程中有许多潜在的风险因素，其中包括主要控制聚合反应引起的闪燃、聚合反应失控或火灾，爆炸和氯乙烯泄漏引起的中毒。一旦发生意外，这可能导致生产停止，设备损坏，巨大的经济损失，重大人员伤亡，甚至产生社会和环境的的影响。因此，如果应用危险源辨识，可以提示氯乙烯聚合，甚至整个化工行业的安全生产的发展，有针对性地确定危险因素，在VC聚合生产过程中具有重大的理论研究价值和应用前景。

有人提出，应在化工生产中进行重大危险源辨识，在本文中，根据生产装置的工艺单元的特点，通过材料、生产技术和手工操作，并指出每个生产单元应在蒙德评价方法的基础上定性的分析，以确定需要进一步的分析和评价的重点单元。

1.悬浮法制作PVC

精制的氯乙烯单体在一定的配方下在聚合釜中和引发剂，分散剂和水通过搅拌发生反应，偶氮化合物或过氧化物为引发剂，纤维素醚和聚乙烯醇被用着分散剂，水做分散和传热介质，成为悬浮悬浮聚合PVC树脂。把悬浮液分离后离心、洗涤、脱水、空气干燥、流体干燥、筛分和包装。2.生产工艺流程

聚合过程采用70.5立方米的锅炉，利用分布式控制系统（DCS）进行恒温操作和自动控制。通过一定的程序把纯净水，VCM和各种添加剂加入到聚合釜中，在一定的温度和压力条件下氯乙烯发生聚合反应，产生聚氯乙烯，然后把PVC浆输送到储罐中，并在汽提塔中把VC从PVC颗粒中分离出来，然后干燥，包装入库。由压缩机压缩和冷凝回收未反应的VC单体。PVC生产过程中如图1.

3.危险源辨识

3.1识别危险物质

VC是VC聚合生产过程中比较大的危害，其危险特性的主要参数如表

表1 主要材料的危险参数

名称 溶点 沸点 闪点 自然温度 爆炸极限 饱和蒸汽压毒性

力

VC

/0C -159.8

/0C -13.4

/0C <-50

/0C 415

表2 主要材料的危险特性和参数

名称

可能的危险因素

危险材料的分类

VC

它是可燃物质，能与空气混合形成爆炸混合物，遇到高温或明火，会引起燃烧和爆炸，在没有抑制剂的情况下可以大幅度聚合燃烧。其蒸气比空气重，能扩散到较远和低洼的地方，遇到明火会发生回燃。如果它还可以通过呼吸道和皮肤进入人体，会引起昏迷甚至死亡。

3.2.1 VC聚合的装置

可燃气体

/% 3.6-31.0

/(KPa0C-1） 346.53/25

最低毒性

在聚合装置的主反应是，VC和引发剂、分散剂和水在搅拌的情况下反应，偶氮化合物或过氧化物作引发剂，纤维素醚个PVA作为分散剂，水为分散和传热介质，这种反应属于聚合。该单位的主要危险因素如下。

（1）引起聚合反应的引发剂存储温度应低于90C，必须与其他物质分开，不能有明火和其他热源，否则引起爆炸

（2）用于聚合反应中的VC是易燃，有毒的，明火会引起爆炸事故。如果人体吸入泄露到空气中大量的VC，它可以引起头晕、乏力等，逐步发展为精神错乱，站立不稳，四肢痉挛，呼吸衰弱，最后意识丧失，甚至死亡。

（3）在输送氯乙烯，管道压力会越来越高，如果管道泄露，遇到明火极易发生火灾和爆炸

事故。

（4）在惰性气体混合聚合釜中，聚合釜的压力将急剧上升，在反应过程中，导致漏水，甚至发生爆炸事故。

（5）聚合反应时放热反应，如果引发剂过量，反应速度过快，温度和压力会急剧上升，冷却水被大量蒸发，产生的热量不能及时的消除，很容易发生过温，过压，甚至爆炸。如果冷却水供应装置发生故障，冷却水流量的压力过低或水温过高，通过反应产生的热量大于出去的热量，同时会发生反应失控。如果搅拌发生故障，由反应发生的热量不能及时的被分散，同样的也会引起爆炸事故。

（6）如果用-350C含有Cl离子的冷却盐水，它会引起设备腐蚀。3.2.2 PVC分离单元

无论是解析或扩散，VC在纸浆中穿过固体PVC膜层，扩散到水和低浓度的VC中，VC可以溶解在水中。VC解吸过程中纸浆的高度，水的压力不断减少的情况下会有部分VC气体蒸发，树脂颗粒均匀，多孔性，具有膜等。主要危险因素的单元如下。

（1）在把VC从PVC分离过程中时，会用到蒸汽和气体加热打破水液层的静压阻力。如果蒸汽泄漏或与蒸汽管道接触，很有可能会造成烫伤。

（2）如果汽提塔的顶部和底部温度很低，这会影响PVC和产品的质量

（3）长期使用汽提塔，可能会导致塔中有结垢，这会影响材料的输送，并引起材料的凝结，最终影响正常的生产和压差增加。

（4）在汽提塔运行了一段时间后，然后利用采样及分析气柜中的VC是否达标，否则就会产生混合爆炸性气体，引起爆炸事故。3.2.3 VC的压缩和回收

70.5立方米汽提塔的转换率一般是在80%，所以又大量的未反应的VCM需要回收。因为在早期回收的过程中高压气体VC是直接进入冷凝器中变成液体的VC，在回收生产过程的后期阶段压力降低，VC运送到压缩机冷凝器中，通过提高压力，继续回收VC直到达到极限。单元的主要危险因素如下。

（1）如果回收VC的管道或设备发生泄漏，遇到明火或热源有可能引发火灾和爆炸事故。

（2）在循环气中的氧含量较高的情况下，当它进入回收单体气柜可能会引起爆炸事故。

（3）在回收过程中的聚合抑制剂含量低，导致管道淤积，从而影响回收利用和排水，液体单体流入气柜中，造成潜在的安全问题和影响聚合生产产量。

（4）冷凝器污染严重，影响气体VC的冷却，导致大量的气体VC回收到气柜中，造成潜在的安全问题和影响聚合产量。

（5）当冷却水温度过高，其压力过低，会影响凝结，并有可能引起爆炸事故。

3.3 辨识经营单位的危险

VC聚合的生产过程中涉及到许多设备,更苛刻的工艺参数要求,所以在生产过程中许多危险都直接或间接地从人为错误,最终引起火、爆炸、或中毒事故的发生。运行中主要的危险分析如表3。

表3 经营单位危险特性分析

序号 异常现象 1

事故原因 事故类型

火灾，爆炸，中毒

单体管道阀门打开失败，管道和阀门泄漏故障 泄漏

2 聚合釜泄压力不足和缺乏检查，设备运行发生故障 火灾，爆炸，中毒

漏

3

聚合釜超冷却水不足，冷却水温度过高，引发剂、粗颗压

4

风箱泄漏

粒和悬浮物太多，自我调控失效，聚合性爆炸 压力不足和缺乏检查，异常放电，恢复系统故障

5

压缩机泄机械密封泄漏 漏

6

单体容器压力不足和缺乏检查，材料过多 泄漏

爆炸

火灾，爆炸

火灾，中毒

火灾，爆炸，中毒