装置（聚丙烯）粉尘危害性分析及对策措施

    　　一、 装置概述

    　　辽宁抚顺石化分公司聚丙烯装置引进HIMONT（现BASELL）环管生产技术，采用二环一气工艺布置，为连续本体法生产，设计能力达6万t/a，经扩建后达到9万t/a。聚合级丙烯从装置外引入，经齐格勒-纳塔催化剂的引发，在液相丙烯中生产粉状的聚丙烯产品。在环管反应器生成的粉状聚丙烯产品经高、低压闪蒸后进入汽蒸干燥单元，在氮气保护下，经风送系统送至造粒单元，在造粒单元添加各种助剂后进行水下切粒，最后经掺混后包装出厂。工艺流程示意图见图1。

    　　图1 聚丙烯生产工艺流程图

    　　


    　　二、 聚丙烯特性

    　　聚丙烯是丙烯单体在一定温度和压力下通过特殊催化剂作用聚合而成的热塑性物质，具有可塑性和很好的耐热性，加工性能良好，具有优良的电绝缘性，有很好的化学和热化学稳定性。

    　　聚丙烯本身无毒，但聚丙烯粉末吸入量过多，人体肺部会产生不适，严重时会引起尘肺病。一般空气中的允许浓度为10mg/m3，空气中达到一定浓度（≥20 mg/m3）容易产生粉尘爆炸。由于聚丙烯粉料、粒料运输过程中易形成静电积聚，人与之接触需防静电伤人，以及静电放电、局部温度过高而达到聚丙烯爆炸条件引发爆炸。

    　　三 、问题的提出

    　　在聚丙烯正常的生产过程中，时常有粉尘闪燃、自燃、闪爆的事情发生，如：事故排放罐粉尘闪燃；粒料仓碎屑闪燃；粒料仓粉尘闪爆，粉料结块，堵塞出口；事故排放罐粉尘自燃；汽蒸罐细粉结块引起装置停车；管线粘壁粉尘燃烧；丙烯缓冲罐粉尘闪燃。

    　　该公司在该问题上最严重的一次是1998年5月21日D902料仓闪燃，由于闪燃瞬间产生的气浪将料仓的锥型仓顶鼓变形，仓内出现大饼料，堵塞输送管道影响正常生产，技术人员透过锥形顶部人孔观察，见仓内时有弧光放电。如何彻底解决聚丙烯粉料的静电闪燃问题，成为该公司的一个重要研究课题。

    　　四、 聚丙烯料仓粉体闪燃现象原因分析

    （一） 料仓粉体放电形式

    　　当带电粉体周围的电场强度超过介质（如空气）的击穿场强时，因介质产生的电离而使带电粉体上的静电荷沿击穿通道释放，从而产生静电放电。粉体放电类型有5种：火花放电（包括人体放电），刷形放电，电晕放电，堆表面放电，传播型刷形放电。具体见图2、图3。

    　　图2 聚生烯生产过程中的静电放电形式

    　　

    　　图3 聚生烯生产过程中的静电放电形式

    　　

    （二） 料仓粉体放电几率

     以上这些放电不仅与荷电物料的性质有关，也与茶电介质的形态，放电目标的性质、形状、尺寸等因素有关。因此它们的放电条件、几率、能量大小各不相同。从引燃的几率来说，还要涉及燃烧物料的性质（最小点火能、爆炸极限等），危险几率最高的是可燃气与粉尘相混合的料仓，这不仅是因为堆表面放电比较频繁，而且与料仓中的可燃气关系密切。火花放电能量虽然比较大，但只要避免尖端突出物和孤立导体的存在，注意生产过程微细粉尘控制，火花放电引燃几率就会降低。传播型刷形放电主要发生在4～8mm厚绝缘涂层或粘壁料，且局部绝缘破坏的情况下。

    　　五、 对策及防范措施

    （一） 防护原则

    　　落实生产过程中气体和微细粉尘控制的管理，确保料仓中混合物料的最小点火能高于堆放面放电能量。去除或抑制料仓中的可能诱发火花放电和传播型刷形放电的条件。消除刷形放电和堆放面放电。

    　（二）安全防护措施

    　　聚丙烯生产装置粉料输送系统与储存系统的设备、容器必须接地，接地点必须均匀分布，间距不得大于18cm。接地电阻值不得大于10Ω。接地引下线必须采用断接卡连接方式，断接卡的接触电阻不得大于0.03Ω。断接卡必须用2个大于M10的螺栓连接。

    1. 输送系统和储存系统的所有管线必须接地。

    2. 所有的法兰、阀门必须进行跨接。

    3. 料仓和其他容器内壁有粘壁粉料时，要及时处理。

    4. 坚决消除料仓和其他容器内有金属突出物、孤立导体以及绝缘体等现象。

    　　5. 日常生产过程中要维护好净化风系统，保证料仓或其他容器内的净化时间和操作程序。

    　　6. 必须保证脱气系统的挥发性气体脱除率和汽蒸脱活系统的正常控制，避免料仓内大量可燃气体和残存活性物质超标。

    　　7. 经常检查料仓和其他容器设备的过滤器，坚决避免过滤器堵塞现象。

    　　8. 聚丙烯装置内所有过滤器必须是防静电过滤器。

    　　9. 聚丙烯装置的粉料干燥系统必须是热氮干燥，禁止采用热空气干燥。

    　　10. 装置的粉料输送采用氮气输送。

    　　11. 粉料料仓物料入口处使用离子流静电消除器，进行静电消除。

    　　12. 严格控制料仓内的可燃气体浓度以及微细粉尘浓度。

    　　13. 在日常生产操作中要杜绝以下现象：

    ① 误操作，关错风阀；

    ② 风机故障，没有即时投用备用风机；

    ③ 掺混前风停时间过长；

    ④ 处理不合格物料操作不规范；

    ⑤ 设备内漏，物料处理方法不当；

    ⑥ 边进料、边出料操作；

    ⑦ 料位超高；

    ⑧ 分配阀故障，误投或漏料；切粒机断刀或失稳运动（转速或间隙不当）。

    （三） 对聚丙烯装置的生产特点和事故类型采取的具体措施

    1. 放料过程中，避免用黑金属工具敲击。

    2. 对于类似料仓碎屑的闪爆，给料仓罐增设了防静电设施，并定期检测效果。

    3. 针对汽蒸罐细粉结块引起装置停车原因，增加了脱活剂的注入，避免残余活性再次反应，彻底根除了汽蒸罐堵塞的原因。

    4. 针对事故排放罐放料过程中的粉尘闪燃及自燃现象，采取事先蒸汽蒸煮的办法，达到脱活、去烃的目的，在放料过程中用环形蒸汽喷射，达到保护的目的。

    5. 在管线拆除时出现火情的现象，主要是管壁上粘有很厚的粉尘，当动火切割时，管壁上的粉尘引起着火，解决方案是在进行切割时同时通入少量的蒸汽和氮气。

    6. 彻底进行蒸煮后，再进行氮气置换。

    六、 效果检验

    　　5年来，抚顺石化分公司在聚丙烯防静电方面做了大量的工作，采取了很多行之有效的措施，基本上遏止住了聚丙烯粉料静电闪燃现象的发生。