(五)原料及產(chǎn)品性質(zhì)
1.聚丙烯裝置原料
2.原料和產(chǎn)品的危險性
(1)丙烯
丙烯是一種簡單的窒息劑和麻醉劑。它是一種較溫和的麻醉劑。較高濃度的丙烯含量對生理上會產(chǎn)生影響,表現(xiàn)出來的征兆是麻木和心跳沒規(guī)率。如果空氣中氧含量少,丙烯濃度較高,將導(dǎo)致生命危險,除此之外,丙烯沒有特別大的毒性。丙烯的危害性主要是指它的極易燃性,丙烯應(yīng)遠(yuǎn)離熱源及火源,不能用火焰法去檢測易燃?xì)獾男孤?,?yīng)用皂泡法。易打火的電機(jī)或沒有防爆罩的設(shè)備不應(yīng)用在丙烯系統(tǒng),或是在這些區(qū)域范圍內(nèi)不應(yīng)有丙烯氣。如果因丙烯著火,在撲滅火焰之前,為防止丙烯氣累積,必須切斷丙烯源,一旦切斷丙烯源,則可采用常規(guī)的方法來撲滅殘火。經(jīng)壓縮的丙烯液體也有極大的危害性,液體丙烯將會迅速閃蒸,同時使溫度降低,接觸到皮膚組織后就會使人凍傷,處理液體丙烯時,要帶上面罩和手套。
(2)乙烯
乙烯也是可使人窒息的一類物料,若空氣中乙烯濃度高、氧含量低,則可造成致命危害,除此之外,乙烯沒有特別大的毒性。乙烯的危害性主要是指它的極易燃性,乙烯應(yīng)遠(yuǎn)離熱源及火源,不要能用火焰法測量可燃?xì)怏w泄漏量,應(yīng)采用皂泡法。易打火花的電機(jī)或沒有防爆罩的設(shè)備不應(yīng)用在乙烯介質(zhì)上或是在這些區(qū)域內(nèi)不應(yīng)有乙烯氣。如果因乙烯著火,在撲滅火焰之前,為防止乙烯氣累積,必須切斷丙烯源。一旦切斷乙烯源,則可采用常規(guī)的方法來撲滅殘火。經(jīng)壓縮的液體乙烯也有很大危害性。液體乙烯將迅速閃蒸,同時使溫度降低,和皮膚組織接觸后會引起凍傷。因此,和液體乙烯接觸的時要戴面罩和手套作為保護(hù),含有液態(tài)乙烯的管線溫度也會降到很低,接觸時很危險。
(3)AMOCOCD催化劑
CD催化劑暴露大氣中時(如,濺出來),其中的TiCl4將會與空氣中的水氣反應(yīng),產(chǎn)生HCl。用水去沖洗地面將會分解TiCl4且同時帶走HCl,不會引起任何劇烈反應(yīng)。如果催化劑接觸到皮膚,將會產(chǎn)生刺激;同時,它也會和皮膚中的水分反應(yīng)生成HCl,引起灼傷。人掛觸催化劑時也應(yīng)戴上面罩和手套作為防護(hù),處理HCl時也應(yīng)如此。在催化劑卸料區(qū)應(yīng)配備安全噴淋裝置和面罩。由于催化劑易與氧、水和CO反應(yīng),CD催化劑聚合后的活性明顯降低因此,在催化劑儲存和卸料時,必須在純氮保護(hù)下進(jìn)行。
(4)氫氣
氫氣是一種五色無味無毒的氣體,但如果空氣中氫氣含量增加也會引起窒息。它有一個較寬的可燃范圍,用較少的能量就能點燃經(jīng)過特別處理的氫氣—空氣混和物。點燃?xì)錃狻諝饣旌臀飼r,就會產(chǎn)生爆鳴和一種干凈、幾乎看不見的火焰。如果因氫氣著火,在撲滅之前,為防止氫氣累積,必須切斷氫氣源,一旦氫源被切斷,可采用常規(guī)的方法,如水,干粉來撲滅殘火。液態(tài)也可迅速閃蒸,同時使溫度降低,將會產(chǎn)生類似于和人體組織接觸時產(chǎn)生凍傷的效果。
(5)三乙基鋁(TEAL)
TEAL是清凈、無色的液體。TEAL屬易燃物料,含量在12%(質(zhì)量)以上時,處理不當(dāng)將是非常危險的。TEAL與氧、水及醇和酸這類含有活性氫組分的物質(zhì)接觸時將會產(chǎn)生劇烈反應(yīng)。如果將TEAL稀釋,反應(yīng)的劇烈程度就會降低。但TEAL含量在12%(質(zhì)量)以下時,被認(rèn)為是不易著火物料,但仍是屬易燃易反應(yīng)的物質(zhì)。TEAL與水和空氣反應(yīng)生成乙烷或乙醇這類易燃物質(zhì)。
當(dāng)和人體組織接觸時,TEAL會迅速與人體中水分反應(yīng)引起灼傷,當(dāng)處理或連接貯罐時應(yīng)采取特殊的保護(hù)措施。
TEAL著火時,最有效的滅火方法是使用干粉滅火器,也可以用蛭石、沙土或二氧化碳滅火,火滅之后要進(jìn)行檢查確認(rèn),因為有可能重燃。避免吸入從TEAL罐排的汽化物,也不要接觸液體,否則會造成灼傷。濺出的物質(zhì)不要用高壓水沖洗,如果必須用水處理TEAL時,要特別注意,將沖洗水排至污水池中進(jìn)一步處理。
(6)二異丁基二甲氧基硅烷(DIBDMS)及二異丙基二甲氧基硅烷(DIPDMS)
DIBDMS及DIPDMS是一種清凈的、易燃液體,如果有物料濺出,應(yīng)立即切斷著火源。DIBDMS和DIPDMS是穩(wěn)定化合物,但和水或氧化物會發(fā)生反應(yīng)。硅烷與水反應(yīng)生成甲醇,因此,如果有濺出物時,不應(yīng)用水處理,取而代之的方法是用沙子、石灰和蛭石覆蓋和吸收。遇到著火,伴隨生成帶有刺激性、毒性的氣體副產(chǎn)物,所以應(yīng)采取適宜的保護(hù)措施。DIBDMS和DIPDMS對人體和眼睛有刺激性,任何可接觸的區(qū)域都應(yīng)配有沖洗水,吸人一定量后將引起頭痛和頭暈。
(7)聚丙烯粉料和粒料
在輸送過程中聚丙烯粉料爆炸和著火原因通常是聚合物細(xì)粉或氣體濃度值遠(yuǎn)高于規(guī)定燃燒范圍。在造粒過程和粒料輸送過程產(chǎn)生的聚合物細(xì)粉和規(guī)格相同的聚丙烯粉料類似,具有易爆的物性。聚合物細(xì)粉最低的爆炸濃度是0.1%-0.2%(質(zhì)量)。氣相法工藝生產(chǎn)的粉料是很粗的,它產(chǎn)生爆炸和著火的可能性就低一些。殘留在聚合物粉料中的易揮發(fā)組分是單體乙烯和丙烯。在93℃下,空氣中丙烯的最低爆炸濃度是2.4%(質(zhì)量)。在密閉容器中聚丙烯粉料或粒子丙烯含量超過0.002%(質(zhì)量)時就可以引起燃燒。從脫氣倉中出來的粉料中丙烯含量低于0.1%(質(zhì)量);經(jīng)過擠壓造粒系統(tǒng)的高溫處理后,殘留的丙烯含量將顯著降低,不致于引起操作危險。
靜電是聚丙烯料倉著火或爆炸最可能引發(fā)的原因,有效的靜電接地方法可降低靜電的影響,向系統(tǒng)中加一些蒸汽增加相對濕度來減少靜電。然而,在輸送和儲存系統(tǒng)中采取這些方法防止靜電的產(chǎn)生并不是絕對有效的,因此,需要使用惰性氣體輸送粉塵類物質(zhì)。同時,隋牲氣體還可以有效的防止聚丙烯粉料降解。當(dāng)初次開車時輸送種子粉料時,氮?dú)庾鳛檩d氣。如果是人工裝填粉料,應(yīng)使用非金屬的容器。凡是這種情況,反應(yīng)器都應(yīng)預(yù)先置換。聚丙烯粉料在容器中通過時,將會產(chǎn)生一些聚合物細(xì)粉。如果必須進(jìn)入容器中操作,無論是身體全部進(jìn)入還是半身進(jìn)人,都需要帶防塵面罩以防吸入細(xì)粉。進(jìn)一步來說,在容器壁上任何殘留的催化劑都可能對皮膚產(chǎn)生刺激,經(jīng)過對聚合物的脫活處理,危險性明顯降低。
(六)裝置三廢
由于高效載體催化劑的采用氣相法工藝的開發(fā)應(yīng)用,氣相法聚丙烯裝置成為非常環(huán)保的裝置。由于在單體中聚合,并且未反應(yīng)的丙烯循環(huán)回反應(yīng),使裝置內(nèi)的烴類泄漏點大大減少,由于閥門和法蘭制造標(biāo)準(zhǔn)的提高,使得向空氣中泄漏的揮發(fā)性有機(jī)物量大大減少。催化.劑不需從產(chǎn)品脫除,也不用去除無規(guī)物,這極大地減少了三廢的排放。氣相法工藝的聚丙烯裝置工藝產(chǎn)生的三廢量已很少,聚丙烯裝置成為非常清潔環(huán)保的石油化工裝置,而操作水平、設(shè)備運(yùn)行可靠性及原料質(zhì)量成為影響三廢產(chǎn)生的主要因素,裝置的三廢主要如下:
1.廢固體
廢固體主要有精制用廢吸附劑和廢樹脂兩種。
廢精制吸附劑包括脫硫劑、脫砷劑、脫氧劑以及脫水用3A分子篩等,其種類和量取決于原料規(guī)格和催化劑水平,如界區(qū)原料為合格的聚合級原料則無須設(shè)立精制工段。廢催化劑一般埋收處理或回收處理。
廢樹脂的產(chǎn)生源于造粒水平與操作水平。主要由于造粒機(jī)開車及運(yùn)轉(zhuǎn)不正常時產(chǎn)生的不合格PP樹脂,一般作為副產(chǎn)品出售。
2.廢液
廢液主要有以下幾種:催化劑單元產(chǎn)生的廢催化劑,需用氫氧化鈉溶液加以中和,形成:廢催化劑液體,一般送出裝置進(jìn)行處理;還有一種廢液是夾帶污油(機(jī)械用潤滑油、密封油等)的地面污水(沖洗水或雨水),含油量取決于油的泄漏情況,這些泄漏的油一般要在裝置采取措施收集起來,送污水場處理。
3.廢氣
聚合單元進(jìn)行檢修開停車過程以及日常的設(shè)備維修,進(jìn)行的可燃?xì)庵脫Q的排放是廢氣的主要來源,因誤操作,外來因素等導(dǎo)致的安全閥起跳或設(shè)備緊急排放,也是造成廢氣的來源之一。
氣相法聚丙烯工藝,由于采用蒸氣失活殘余催化劑和熱氮?dú)飧稍锾幚砭酆衔铮摎鈧}排出的含烴類氣體和氮?dú)?、蒸氣的混合氣,一般送火炬燒掉。也有采用膜分離的方法回收其中的丙烯,但是丙烯的純度較低,丙烯的利用比較困難。
二、重點部位及設(shè)備
(一)重點部位
從裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)和安全角度考慮,聚丙烯裝置共有液體丙烯儲罐、第一反應(yīng)器頂部分離器、第二反應(yīng)器頂部分離器、第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器等五個危險部位。其中液體丙烯儲罐儲存來自界區(qū)的液體丙烯、第一反應(yīng)器頂部分離器、第二反應(yīng)器頂部分離器分別儲存兩個反應(yīng)器的原料丙烯和循環(huán)丙烯,這三個儲罐如果發(fā)生泄漏或者火災(zāi),將產(chǎn)生巨大危害。在第一反應(yīng)器、第二反應(yīng)器中存在大量粉料和氣相丙烯,反應(yīng)器是在高壓條件下操作,聚合反應(yīng)是劇烈的放熱反應(yīng),一旦反應(yīng)器失控,會發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。
(二)重點設(shè)備
氣相法聚丙烯裝置重點設(shè)備主要為循環(huán)氣壓縮機(jī)、丙烯加料泵、急冷液加料泵、沉降器頂部壓縮機(jī)、尾氣壓縮機(jī)、粉料輸送風(fēng)機(jī)、擠壓造粒機(jī)組、粒料輸送壓縮機(jī)等設(shè)備。除此之外,還有一些重要閥門如:兩反應(yīng)器的溫度控制調(diào)節(jié)閥、壓力控制調(diào)節(jié)閥、氣鎖器系統(tǒng)的閥門、粉料出料線上的閥門、粉料輸送旋轉(zhuǎn)加料閥、粒料輸送旋轉(zhuǎn)加料閥等,一旦這些設(shè)備和閥門出現(xiàn)故障,會引起裝置生產(chǎn)波動或者減產(chǎn)停產(chǎn),處理不當(dāng)會引起惡性事故的發(fā)生。
1.循環(huán)氣壓縮機(jī)
氣相法聚丙烯裝置在兩個反應(yīng)器都有循環(huán)氣壓縮機(jī),循環(huán)氣通過位于反應(yīng)器底部的8個循環(huán)氣噴嘴向反應(yīng)器通人循環(huán)氣,來保持反應(yīng)器床層的懸浮程度,循環(huán)氣壓縮機(jī)出現(xiàn)故障停止,反應(yīng)器失去循環(huán)氣,只能短時間維持生產(chǎn),必須立即啟動備臺,如果備臺不能啟動,裝置只能進(jìn)行停工處理。
2.丙烯加料泵
來自界區(qū)的液體丙烯儲存在丙烯儲罐中,利用丙烯加料泵將丙烯儲罐的丙烯增壓后輸送至所有丙烯用戶,丙烯用戶包括兩反應(yīng)器的原料丙烯、設(shè)備的沖洗丙烯、催化劑系統(tǒng)沖洗丙烯以及氣相丙烯儲罐的原料,急冷液泵故障停止后,由于丙烯儲罐的壓力達(dá)不到各丙烯用戶的壓力,所有的丙烯用戶失去丙烯供應(yīng),將會造成反應(yīng)原料丙烯無法供應(yīng),催化劑噴嘴堵塞、設(shè)備失去丙烯沖洗、壓縮機(jī)失去氣相丙烯沖洗,粉料輸送系統(tǒng)無法運(yùn)行等一系列問題。
3,急冷液泵
兩個反應(yīng)器通過加入液體丙烯汽化帶走熱量從而達(dá)到控制反應(yīng)器的溫度。急冷液通過12個注入口噴灑在粉料床層上,急冷液加入反應(yīng)器后,汽化帶走聚合反應(yīng)放出的反應(yīng)熱。急冷液通過急冷液泵輸送至反應(yīng)器進(jìn)行溫度控制,如果反應(yīng)器溫度過低會造成冷凝液增多,影響粉料的混合均勻性和流動性。反應(yīng)器溫度過高又會引起聚合物熔融,堵塞反應(yīng)器出口管線,從而使反應(yīng)器停車。因此急冷液泵是聚合單元的重要設(shè)備,一旦急冷液泵故障,反應(yīng)器失去撤熱,溫度會迅速上升,需要立即中止反應(yīng)。
4.沉降器頂部壓縮機(jī)/尾氣壓縮機(jī)
氣鎖器系統(tǒng)出料后粉料夾帶大量氣相丙烯,這些氣相丙烯通過沉降器頂部壓縮機(jī)壓縮后冷凝回收利用,此壓縮機(jī)設(shè)計單臺操作,如果發(fā)生故障,氣鎖器系統(tǒng)無法運(yùn)行,第二反應(yīng)器進(jìn)行停車,單反應(yīng)器維持生產(chǎn)。尾氣壓縮機(jī)將第二反應(yīng)器出料過程中粉料夾帶的氣相丙烯壓縮后冷凝回收,如果發(fā)生故障,整個聚合單元必須全線停車。
5,粉料輸送風(fēng)機(jī)
聚合單元生產(chǎn)的粉料,經(jīng)過氮?dú)夂驼羝旌蠚怏w脫除剩余活性后,經(jīng)過粉料輸送壓縮機(jī)由脫氣倉輸送至擠壓造粒單元,粉料輸送風(fēng)機(jī)發(fā)生故障后,聚合單元生產(chǎn)的粉料無法輸送至造粒單元,擠壓造粒單元只能停車待料,聚合單元粉料脫氣倉可以維持三個小時的粉料緩沖量,如果長時間不能恢復(fù),聚合單元必須停車。
6.?dāng)D壓造粒機(jī)組
擠壓造粒機(jī)組把聚合單元經(jīng)過脫氣脫活、脫揮發(fā)分處理的粉料加入助劑進(jìn)行穩(wěn)定,然后熔融、過濾,造成粒料。擠壓造粒機(jī)組主要由混煉機(jī)、齒輪泵、切粒機(jī)、震動篩、干燥器和輔助系統(tǒng)構(gòu)成,聚丙烯粉料和助劑在混煉機(jī)中充分混煉、熔融和均化,熔融聚丙烯經(jīng)齒輪泵增壓,熔融聚丙烯經(jīng)過切粒機(jī)進(jìn)入切粒室,旋轉(zhuǎn)的切刀將聚丙烯切成小顆粒。聚丙烯顆粒經(jīng)過脫水、干燥、篩分后輸送至包裝單元,擠壓造粒機(jī)組是聚丙烯裝置的最后一道工序,也是最重要的工序之一,如果擠壓造粒機(jī)組發(fā)生故障,無法生產(chǎn)聚丙烯粒料,只能生產(chǎn)聚丙烯粉料。
7.重要閥門
氣相法聚丙烯裝置自動化程度非常高,裝置大量使用調(diào)節(jié)閥和電磁閥,這些閥門工作狀態(tài)對生產(chǎn)的影響非常大,溫度、壓力調(diào)節(jié)閥直接決定生產(chǎn)的平穩(wěn)控制;每個氣鎖器系統(tǒng)由十幾個電磁閥組成,通過程序控制電磁閥來完成粉料的輸送,其中的部分閥門發(fā)生故障后,輸送系統(tǒng)無法運(yùn)行;出料管線上的電磁閥發(fā)生故障后,粉料無法從反應(yīng)器排出;粉料輸送旋轉(zhuǎn)閥和粒料輸送旋轉(zhuǎn)閥發(fā)生故障后,分別會造成聚合單元和造粒單元的停車。