丙烯酸樹脂反應釜火災爆炸事故的定量分析

董影超

摘 要：本文結合某樹脂企業的具體案例，介紹了丙烯酸樹脂生產車間布置及工藝設置情況。針對反應釜潛在的火災爆炸危險性，采用道化學分析法對反應釜進行定量分析。該反應釜火災爆炸指數為192，傷害半徑49.15m，傷害面積0.8×104m2，其危險等級非常大。用已采取的安全措施對該單元安全進行補償，經補償后火災爆炸指數為10.3.68，危險等級屬“中等”，實際最大可能財產損失可降低47%。

關鍵詞：丙烯酸樹脂;反應釜;道化學;火災爆炸

1 引言

丙烯酸樹脂反應為聚合反應，其主要危險為由于迅速聚合集聚放熱而壓力升高導致爆炸，而且超壓導致的爆炸可能引起次生的火災事故。故本文采用美國道化學公司的火災、爆炸危險指數評價法，對樹脂反應釜進行風險評價，使操作管理者了解樹脂反應釜的危險程度，便于后期的安全管理。

2 案例基本情況

某樹脂公司位于市規劃的化工區內，丙烯酸樹脂車間總體四層，鋼筋混凝土框架結構，耐火等級二級。其西側為生產區，東側為輔助區，二者之間采用耐火極限大于等于4h的混凝土抗爆墻相隔。生產區一層主要進行成品的灌裝;二層設置1個30m3丙烯酸樹脂反應釜;三層為滴加罐，四層為計量罐。輔助區為品控室及操作控制室。

生產區設置可燃氣體報警器及防爆事故通風裝置，其內電氣設施均為防爆型，地面采用不發火花地面。

車間外設置排水溝，事故情況下，事故水可通過排水溝排入廠區事故水池，統一由有資質單位進行處理。

廠區整體有消防水供應系統，消防水壓<690kPa，車間設置全自動泡沫噴射系統，其內配備了手提式或移動式干粉滅火器。

工藝設置：

生產丙烯酸樹脂使用的原料主要為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸丁酯、甲苯和過氧化苯甲酸叔丁酯。

首先按工藝配方先將溶劑抽入反應釜內;開啟冷卻水，開攪拌，打開導熱油升溫（先通氮氣趕走空氣）至120℃。按工藝配方稱量好滴加物料，抽入滴加罐，開始滴加混合單體，速度均勻，在規定時間內滴完。單體滴完后，控制在120～180℃保溫1～2h，追加引發劑，保溫1～2h后，降溫過濾后包裝。

反應釜材質為SUS304，操作壓力在0.4MPa左右，反應釜設計壓力0.9MPa。

反應釜采用PLC的自動控制系統，對所有重要的工藝參數，包括反應釜溫度、壓力、重量、攪拌電機電流、廢氣濃度等均設報警及聯鎖控制。具體如下：

①反應釜采用溫度和壓力的報警和聯鎖、緊急切斷物料供應系統;

②反應壓力為0.4MPa，反應釜內壓力達到4.5MPa時自動開啟氣動閥瀉壓到廢氣管線;

③反應釜攪拌控制聯鎖，攪拌器配備應急電源;

④反應釜設置安全閥和爆破片，以防止壓力超高造成反應釜破壞造成的泄漏;

⑤反應釜可以通過停止加入引發劑、冷卻等方式終止反應。

3 運用道化學對該企業工藝反應的定量分析

3.1 定量分析過程

現將反應釜作為分析的危險單元。該反應釜涉及的物質主要為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸丁酯、甲苯和過氧化苯甲酸叔丁酯。

上述物質均具有易燃易爆危險性，其物質系數和特性見表1。

通過比較，選取物質系數較高且燃燒熱較大的物質苯乙烯的物質系數值進行分析，即反應釜工藝單元MF=24。

3.1.1 確定一般工藝過程危險系數F1和特殊工藝過程危險系數F2

按照第七版所規定的取值原則，結合裝置的實際情況，反應釜單元危險系數分析和火災、爆炸指數分析結果見表2。

根據火災、爆炸危險指數（F&EI）與危險等級對照表（表3）劃分的標準進行判斷，反應釜單元F&EI=192，危險等級是非常大。

3.1.2 安全措施補償系數的確定

安全補償措施系數見表4。

補償后火災爆炸指數為103.68，危險等級是中等。

單元危害系數：由F3=8，MF=24，查相關資料得該單元危害系數為0.89。

假設該評價單元影響區域內的財產價值（裝備、設施等的總投資）為A萬元，以此計算出最大可能的財產損失A1萬元和實際可能的財產損失A2元。

3.1.3 最大可能財產損失A1

A1=影響區域內的財產價值A×單元危害系數×0.82

=A×單元危害系數×0.82

=A×0.89×0.82=0.73A（萬元）

3.1.4 實際最大可能財產損失A2

A2 =最大可能財產損失A1×C（安全措施補償系數）

= 0.73A×0.54

=0.39A（萬元）

3.2 分析結果

從計算結果可以看出，丙烯酸樹脂反應釜的火災爆炸指數為192，其危險等級是非常大。一旦反應釜內的物料發生火災、爆炸事故，將會把以反應釜為中心，半徑49.15m以內區域范圍的設備、設施暴露在本單元發生的火災、爆炸環境中，可造成的最大財產損失為0.73A萬元。經補償后火災爆炸指數降低為103.68，危險等級屬“中等”，實際最大可能的財產損失降到0.39A萬元。因此，通過采取安全措施對該單元進行安全補償，可以使財產損失降低47%。

4 結論

通過對丙烯酸樹脂反應釜的定量計算分析可以看出，設置有效的安全聯鎖及安全保障措施是十分必要的。

參考文獻：

[1]楊昆，孫世群，郭樹松.道化法在火災爆炸危險性評價中的應用[J].安徽化工，2007（03）.

[2]王曉.乙腈罐區道化法火災危險性分析[J].安全，2010（04）.