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聚苯乙烯的重点设备、危险因素及防范措施

1．反应系统

由于聚合物在此系统中发生剧烈反应，因此控制该系统操作平稳非常重要，若反应失控会造成暴聚，影响产品质量，甚至会造成装置停车。

2．脱挥发及真空系统

该系统主要靠瞬间加热闪蒸使未反应单体从聚合物中分离出来，若温度太低或真空度太低则闪蒸效果不好，易产生稀料。进而影响产品质量，甚至造成停车及火灾事故。

3．挤出和造粒系统

高温熔融状态聚合物从该系统挤出，不易操作。挥发性物质从模头排出，易造成火灾爆炸事故。

(二)重点设备

1．反应器

是发生聚合反应的地方，制造非常精密，内部有搅拌，搅拌桨叶若变形则造成局部温度失控，设备损坏。

2．切粒机

切粒机基本由轴承和能转动的拉辊组成，若传动部分故障，会造成聚合物无法正常挤出成型，装置被迫降负荷或满釜停车。

3.反应系统压力调节阀

最终反应器出口进聚合物加热器之间的管线上安装了一个压力调节阀，通过该调节阀对反应系统压力的调节，使整个反应系统实现平稳，反应温度、物料流速都能得到良好的控制。铝材企业面临发展良机若该调节阀失灵，则整个系统的反应就会失控，造成停车事故，甚至导致火灾、爆炸事故的发生。

三、危险因素及其防范措施

(一)装置生产过程中的特点及不安全因素

生产聚苯乙烯的原料多为易就不能够改变量程选择旋钮；燃、易爆、有毒化学晶，由其工艺生产路线和原料特性决定了以下一些特点及不安全因素：

1．在一定温度下苯乙烯单体能自聚、甚至爆聚，从而可能导致整个生产系统出现失控现象，其后果轻者出次品，重者整个系统停车，甚至更严重。

2．多数原料易燃、易爆、有毒，因此它们的泄漏(或蒸气放出)都可能对人、环境产生不良影响，同时引起火灾和爆炸。

3．物料输送过程中可能产生静电，如处理不好，可能会产生爆炸或火灾。 ；

4．装置传动设备较多，一旦主要传动设备故障处理不好，可能会造成系统停车或更严重后果。

(二)安全措施

装置在安全生产方面主要采取了以下手段：

1．选择高精度的集散控制型DCS系统，对整个生产系统实行计算机监控、并能迅速准确的对工艺参数进行检索、跟踪处理及应急反应，以确保安全生产。

2．在整个生产系统中，设有多个软、硬联锁，当某一部位不正常时，联锁将按一定程序进行动作，以此来避免事故的发生和蔓延。

3．对系统压力进行严格控制，并在有可能超压的重点部位安装安全阀及爆破片，使期能在压力超高时将物流排放到安全的地方，确保人身及环境设备的安全。

4．对可能发生泄漏(或蒸汽放出)及火灾地区周围设有多个可燃气体检测器、自动灭火设施及报警通讯系统，一旦发生类似异常情况，便可立即采取有效的应急措施，保护人身财产的公寓安全。

5．对一些有毒和粉尘爆炸危险的化学品，采取使用时有除尘措施，并做好人身保护，使用后进行处理，避免危险情况的发生。

(三)正常生产中危险因素及其防范

1．停电

事故危害：可能导致装置停车，属重度危害。

事故过程：出现停电故障时，所有相关的设备将全部停止运转，导致反应系统突然中止，系统压力、温度升高，发生爆聚。

事故预防：定期检查电气系统，并确认事故电机是否在自动位置上。

应急措施：

(1)若电压在6s内恢复正常，操作工应立刻检查那些按程序自动重新启动的电机，见“应急程序”。

(2)装置运行时，事故电源系统应在自动位置上，若电源故障6．5s后没有恢复正常，将事故电机自动或手动启动。操作工应立即到现场检查和手动启动有关电机。

(3)正常电源恢复持续30min后，将开关切回到正常电源，使装置在正常电源下重新运转起来。

附：正常电源发生事故后的应急程序：

(1)将各反应器搅拌速度控制信号置于0％。

(2)将主进料调节阀切为手动，置100％全开状态。

(3)当得到电源时，启动各反应器搅拌，缓慢调节达到目标速率。

(4)按顺序检查或启动下列设备：冷、热载体系统循环泵；反应区各热载体泵；各原料进料泵；各真空系统泵；燃料油系统、加热炉系统泵和风机；加热炉；切粒系统所有设备。

(5)调整下列参数进人目标值：总进料速率、矿物油、循环液、引发剂、添加剂的进料

量；所有热载体温度及各区域热载体加热、冷却温度；切粒厂房内按切粒操作程序重新启动切粒系统。

2．停循环水事故

事故危害：中度

事故过程：循环水故障，导致装置循环水系统无水，造成冷载体换热器无法正常工作。

应急措施：

(1)循环水上水线停水，立刻打开消防水上水线到循环水上水线的阀门和循环水回水线到雨排水线的阀门，同时关循环水上水线和回水阀。

(2)若冷量不足，首先要保证冷载体换热器的用水。

(3)循环水故障长时间得不到解决，装置应考虑紧急停车。

3.停激冷水事故

事故危害：中度

事故过程：激冷水故障，冷冻站出问题造成激冷水温度上升或输送压力不足(一般应小于4℃)。

事故预防：

(1)加强冷冻站操作人员的岗位培训。

(2)精心操作，认真巡检，保证冷冻站系统正常工作。

应急措施：

(1)在激冷水温度上升或无流量造成真空系统最终冷凝器温度上升的情况下，积极查找原因，调整蒸发器压力和压缩机负荷，降低激冷水温度。若激冷水温度长时间高于10度，此时用冷却水代替激冷水。产品因残单含量超标要切到另一料仓，作为次品。

(2)若事故发生时间很长，可考虑紧急停车。

4．停仪表风事故

事故危害：重度，可导致装置停车。

事故过程：

(1)主进料调节阀全开，使主进料量迅速下降。

(2)各反应区冷载体阀全开、热载体阀全关，切粒机停止，各反应区及原料预热器处于全冷状态。

(3)若它突然丧失则压力调节阀保持在原来位置上，若慢慢丧失压力调节阀会随仪表风变小而慢慢关闭。

(4)热载体加热炉停止。

(5)启动装置内的水喷淋系统。

(6)原料罐出口的气动阀关闭。

应急措施：

(1)立即将低压氮接人代替。

(2)一旦仪表风恢复正常，停掉氮气补充管线。

(3)若仪表风短期内不能恢复，接到调度指令后进行系统紧急满釜停车。

5．热载体加热炉停炉事故

意味着党中央、国务院高度重视新材料产业发展 事故危害：重度危害，可导致反应系统和聚合物加热器、脱挥发器温度降低，时间过长将造成满釜停车。

事故过程：两台加热炉同时停止运转，原料预热器、各反应区、聚合物加热器、脱挥发器温度降低，反应器搅拌压力上升，切粒模头挤出困难，造成停车。

事故预防：

(1)正常生产时执行加热炉一开一备的规定。

(2)定时检查加热炉仪表控制及联锁系统。

(3)检查可能导致停炉的相关联锁值是否在正常范围内。

应急措施：

(1)若停炉，立即启动备用炉，使系统恢复正常。

(2)若备用炉也无法启动，立即将聚合物加热器、脱挥发器的热载体流量调节阀及旁通全开，保证温度。

(3)将冷载体温度提高到70℃尽量维持各反应区温度。

(4)若停炉时间过长，则采取满釜紧急停车措施。

6.反应器搅拌停转事故

事故危害：重度，造成产品不合格，可导致停车。

事故过程：反应器搅拌停转，导致反应系统局部甚至全部失控，造成温度升高，产品不合格。

反应失控会导致：

(1)生产高抗冲产品时，如果第一反应器搅拌停止造成反应失控，凝胶含量大增，产品性能不合格。

(2)三台反应器的搅拌造成的反应失控会产生高黏度的聚合物，使搅拌桨叶和导生盘管产生应力，易使其断裂。

(3)会造成脱挥发器高液位，给切粒岗位造成危害。

(4)由于反应失控向聚合物系统中加入的大量循环液会给开车带来困难，大饼料增多。

应急措施：

若是单台搅拌出现故障，如果是驱动搅拌的液压马达出现故障，按紧急停车程序处理。如果只是液压单元的问题，立即用备用液压马达代替该液压单元。并按切粒系统故障事故预案同步处理。

同时：

(1)将失控区冷载体阀全开，若5min后温度仍上升，打开冷载体调节阀的旁通阀，但夹套入口热载体温度不应低于80℃，否则黏度过高，若黏度太高，系统压力上升，可降低进料量但绝不可停止进料。

(2)检查冷载体集管中的压力，必要时可从0．6MPa提高到0．7MPa，同时可将冷载体温度从60℃降到50℃，并加大冷载体量。

(3)迅速降低失控区前一区的温度5℃，后一区降低3～5℃。

(4)若失控区发生在第一反应区，要把原料预热器投人事故冷却，把供料中的EB含量提高2％，从第一反应器中部以8L／rain的流量加入循环液；若失控区发生在2、3、4、5区，以8L／min的流量向第一区和失控区中加入循环液，以4L／min的流量向后一区冲人循环液(6、7、8区除外)。

(5)当聚合物温度降到比规定值高出5℃时，把温度慢慢恢复到正常，防止过冷。降温期间要注意聚合物和导生的温差，1、2、3区要小于35℃，4、5、6、7、8区要小于30℃。

(6)注意系统压力，压力调节阀要在自动方式位置。若压力增高可手动开大开度，然后再打自动(要注意压力调节阀开的太快，聚合物闪蒸到部分冷凝器中)。

(7)让每个反应器的底部先恢复到规定温度，慢慢将搅拌转数恢复到规定值。

(8)注意脱挥发器液面，脱挥发器温度应保持在230℃，聚合物加热器在230℃。若挤出不通，提高真空到80mmHg(10．6kPa)，把聚合物挤出，脱挥发器液面小于10％。

(9)待失控物料到达7区后，加快MFR分析频率，1次／小时，直到MFR恢复正常为止以指数变化决定更换产品料仓。

(10)待以上工作恢复正常时要检查通往各区循环液的阀门应关闭；曾经启动和关闭的设备应恢复到原来状态如热载体泵、冷却器、调节阀等；输送管线的热载体加热阀应关闭。

液压单元故障排除后立即切换回正常状态，启动拉条。若是两台及以上反应器搅拌停转，则采取紧急停车程序。

7．切粒系统故障

事故危害：重度，可导致停车。

事故过机械设备程：切粒机无法正常运转，造成脱挥发物器液面上升，被迫降负荷或满釜停车。

事故预防：工艺和维修人员加强对该系统的巡检，出现异常及时解决。

应急措施：

(1)若切粒机一条线停，立即判断故障原因，及时解决。

(2)脱挥发物器液面达到15％时，将生产负荷降到7t／h或以下。此时可适当提高聚合物加热器／脱挥发物器温度。

(3)脱挥发物器液面达到30％时，按紧急停车程序处理。

8．压力调节阀PV-3157故障

事故危害：重度，可导致停车。

事故过程：导致反应系统压力波动、脱挥发物器液面升高或反应系统压力骤然升高。

应急措施：

(1)若是压力变送器信号不稳，把阀打到控制室手动操作。

(2)若是仪表风故障造成或气动活塞致动器不稳定，关掉信号，现场手动操作手轮来控制压力。

(3)若阀开度停止在某一开度上，立刻切换到现场手动操作，阀手动操作时应密切注视系统压力。

9．物正极材料3元材料及钴酸锂价格却出现大幅上涨料泄漏事故

事故危害：重度，会导致火灾、爆炸事故发生。

事故过程：

(1)因仪表失灵造成的罐溢出。

(2)开停车期间由于操作不慎造成的跑料。

(3)由超压造成的密封处漏或罐、管线破裂，将导致火灾爆炸、中毒事故。

事故预防：

(1)认真巡检，仪表工应确认液位计正常。

(2)认真执行压力容器定期检验制度。

应急措施：

(1)现场康明斯报警；

(2)隔离泄漏源；

(3)绝对禁止火源，机动车严禁人内；

(4)立刻检查堤堰及排放阀，使之处于隔离状态；

(5)若需要停车，按紧急停车程序停车；

(6)立刻把泄漏物料收集到容器中；

(7)若热载体加热炉泄漏，打开消防水使水雾打人热载体蒸汽中，驱散蒸汽云；

(8)采用带压堵漏或打卡子的办法堵漏。

10．料仓静电爆燃

事故危害：重度，可引起爆鸣、火灾、爆炸事故。

事故过程：料仓内粉尘积聚过多会产生静电过多及爆炸，严重的会炸坏料仓。

事故预防：

(1)每个料仓及粒料输送管线都有静电接地，定期检查静电接地处于完好；

(2)对切粒除尘系统进行除尘改造，有效去除粉尘。

应急措施：

(1)发生事故后，立即判断事故位置，若有火灾立即报火警；

(2)视事故程度决定切换料仓或紧急停车。

(四)聚苯乙烯装置事故案例

由于聚苯乙烯生产过程比较平稳，温度、压力都不是很高(230℃、0．3MPa左右)，因此发生事故的可能性很小。但是由于苯乙烯聚合的特性，在反应过程中若温度控制不好有可能产生“爆聚”现象，造成设备损坏和停车事故。同时脱挥发系统若发生故障，会造成聚合物无法正常挤出，下面介绍的是某装置曾经发生的火灾事故[3]。

1990年1月28日，某聚苯乙烯装置在建成投料试车中，因真空系统一台泵故障，使真空系统联锁停车。造成脱挥发物器中未反应的苯乙烯和乙苯单体无法从系统中脱除，形成汤料。8：25分装置虽满釜停车，但汤料仍通过聚合物挤出泵逐渐漏向模头。9：15分因模头温度较高(约210℃)，苯乙烯和乙苯挥发到切粒厂房空间中，厂房内逐渐呈白雾状，气味也逐渐增大，值班长找来分析工用测爆仪测定模头附近可燃性气体浓度为37％，立即将人员撤出。9：25分北线模头着火，并迅速扩散到南线，10：00分大火基本被扑灭，未造成人员伤

亡，直接经济损失上万元。经过分析，事故原因为：未反应的苯乙烯和乙苯单体从模头溢出，挥发到切粒厂房内形成局部可燃性气体成为第一着火物，又因模头温度高达230℃，乙苯和苯乙烯穿过模头瞬间变成气体喷出，产生静电造成火灾事故。

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