工業生產聚氯乙烯的危險性及安全防范措施

□文 / 公安消防部隊昆明指揮學校訓練部 范紅俊

合成高分子化合物是指由人工合成的相對分子質量在1萬以上的大分子化合物。由于這些大分子化合物通常是由一種或幾種簡單的小分子化合物經聚合反應以共價鍵連接而成的，因此高分子化合物又叫高聚物。例如，聚氯乙烯就是由許多個氯乙烯分子經聚合反應，重復連接而成的：

因為聚合過程中，能發生猛烈的反應，而且氯乙烯屬于易燃易爆的危險品，該反應又是放熱反應，加上反應是在高壓條件下進行，更加劇了反應過程的危險性，如果反應條件控制不好，極易發生事故。生產聚氯乙烯的流程

聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化劑經取代反應制成。由于其防火耐熱作用，聚氯乙烯被廣泛用于各行各業各式各樣產品： 電線外皮、光纖外皮、鞋、手袋、袋、飾物、招牌與廣告牌、建筑裝潢用品、家俱、掛飾、滾輪、喉管、玩具、門簾、卷門、輔助醫療用品、手套、某些食物的保鮮紙、某些時裝等。

生產聚氯乙烯的方法大體可分為懸浮聚合法、乳液聚合法、本體聚合法和溶液聚合法等。目前，以懸浮聚合法為主，約占PVC總產量的80%左右。此外，還有用微懸浮法生產PVC糊用樹脂，產品性能和成糊性均好。下面圖表列出這四種聚氯乙烯的基本特性：

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懸浮聚合法

使單體呈微滴狀懸浮分散于水相中，選用的油溶性引發劑則溶于單體中，聚合反應就在這些微滴中進行，聚合反應熱及時被水吸收，為了保證這些微滴在水中呈珠狀分散，需要加入懸浮穩定劑，如明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥乙基纖維素等。引發劑多采用有機過氧化物和偶氮化合物，如過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環己酯、過氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二異庚腈、偶氮二異丁腈等。聚合是在帶有攪拌器的聚合釜中進行的。聚合后，物料流入單體回收罐或汽提塔內回收單體。然后流入混合釜，水洗再離心脫水、干燥即得樹脂成品。氯乙烯單體應盡可能從樹脂中抽除。作食品包裝用的 PVC，游離單體含量應控制在1ppm以下。聚合時為保證獲得規定的分子量和分子量分布范圍的樹脂并防止爆聚，必須控制好聚合過程的溫度和壓力。樹脂的粒度和粒度分布則由攪拌速度和懸浮穩定劑的選擇與用量控制。樹脂的質量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表觀密度、孔隙度、魚眼、熱穩定性、色澤、雜質含量及粉末自由流動性等性能來表征。聚合反應釜是主要設備，由鋼制釜體內襯不銹鋼或搪瓷制成，裝有攪拌器和控制溫度的傳熱夾套，或內冷排管、回流冷凝器等。為了降低生產成本，反應釜的容積已由幾立方米、十幾立方米逐漸向大型化發展，最大已達到200m3。聚合釜經多次使用后要除垢。以聚乙烯醇和纖維素醚類等為懸浮穩定劑制得的PVC一般較疏松，孔隙多，表面積大，容易吸收增塑劑和塑化。

乳液聚合法

最早的工業生產 PVC的一種方法。在乳液聚合中，除水和氯乙烯單體外，還要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑，使單體分散于水相中而成乳液狀，以水溶性過硫酸鉀或過硫酸銨為引發劑，還可以采用“氧化—還原”引發體系，聚合歷程和懸浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化穩定劑，十二烷基硫醇作調節劑，碳酸氫鈉作緩沖劑的。聚合方法有間歇法、半連續法和連續法三種。聚合產物為乳膠狀，乳液粒徑0.05～2μm，可以直接應用或經噴霧干燥成粉狀樹脂。乳液聚合法的聚合周期短，較易控制，得到的樹脂分子量高，聚合度較均勻，適用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸漬制品。乳液法聚合的配方復雜，產品雜質含量較高。

本體聚合法

聚合裝置比較特殊，主要由立式預聚合釜和帶框式攪拌器的臥式聚合釜構成，聚合分兩段進行。單體和引發劑先在預聚合釜中預聚1h，生成種子粒子，這時轉化率達8%～10%，然后流入第二段聚合釜中，補加與預聚物等量的單體，繼續聚合。待轉化率達85%～90%時，排出殘余單體，再經粉碎、過篩即得成品。樹脂的粒徑與粒形由攪拌速度控制，反應熱由單體回流冷凝帶出。此法生產過程簡單，產品質量好，生產成本也較低。生產中的危險性分析

第一，聚氯乙烯生產過程接觸到的有害物質有氯乙烯、二氯乙烷、氯氣等，其中尤以氯乙烯、二氯乙烷更具危險性，如果發生突然泄漏或操作失控情況，會發生火災爆炸和人員中毒事故。

第二，氯乙烯聚合屬于連鎖聚合反應，通常分為鏈的引發、鏈的增長、鏈的終止三個階段，其中第一階段是吸熱反應，需要加熱，而鏈的增長階段是劇烈的放熱反應，需要不斷將釜內產生的熱量及時移出，如果控制不當，就會引發燃燒爆炸事故。

第三，反應釜的攪拌機穿出釜體，很容易造成反應釜內物料泄漏，從而引發火災爆炸事故。

第四，與聚合釜相關的附屬裝置有串入氯乙烯等可燃氣體的可能，如果處置不當，也會引發爆炸事故。

第五，聚合物的粘壁和間歇操作上造成聚合崗位毒物危害的最大問題，目前一般都采用人工清理方法，這種方法勞動強度大，操作時間長，而且在清理過程中會對釜體造成損害，給下次清理帶來更大的困難，如此形成惡性循環，不可避免地埋下事故的隱患。安全防范措施

加強對聚合釜反應溫度的嚴格控制。在反應釜的側面設置加熱蒸汽管和冷卻水的進出口管，可以根據反應釜內反應溫度情況分別向夾套內通入加熱蒸汽或冷卻水，溫度控制采用串級調節系統。為了移走反應熱，還應該設置可靠的攪拌系統。

設置溫度自動控制系統。按照釜內溫度情況自動調節冷水和蒸汽流量，以控制聚合溫度，并根據冷卻水溫度變化和因結垢影響傳熱系數的變化，以及由此引起的反應加速情況作相應的自動調節控制，確保聚合反應在受控狀態下安全運行。

防止裝置泄漏。針對攪拌機穿出釜體外易發生泄漏情況，應設置可靠的密封裝置。一般應該采取具有水封的填料函密封和機械密封裝置。

加強設備的維修及檢測。聚合釜及相關裝置的檢修，在施工前應該對檢修裝置進行徹底置換，經分析檢測合格后，方可進行施工作業。

改善和提高設備安全。對聚合物的粘壁問題，應從各個方面進行研究探索，加強日常檢查，對檢查出的隱患進行原因分析，制定相應的整改措施并及時處理。

完善安全生產制度。建立和落實安全生產制度至關重要，制定安全生產操作規程，要求職工嚴格遵守操作規程，堅決杜絕違章操作現象。加強對職工的安全教育，提高安全業務素質。一要加強中層干部的安全培訓，實行資格認證；二要抓好職工轉崗及崗位安全培訓，使職工上標準崗、干標準活，實現規范化作業；三是嚴格“三級安全”教育管理，必須保證教育時間和教育效果，嚴防走過場，切實提高職工的自我保護意識和防范化解事故的能力。

總之，對于工業合成聚氯乙烯應遵紀遵章文明生產，充分認識其危險特性，加強安全生產意識，同時要建立健全應急救援技能培訓。按國家有關規定，配備足夠的應急救援器材，并保持完好；組織從業人員進行應急救援預案的培訓，定期演練，評價演練效果。還應建立定期的培訓和考核機制，以達到不斷更新從業人員的危險化學品知識，提高作業技能的目的，從而降低危險化學品因人為因素發生事故的概率。