聚丙烯料倉(cāng)粉塵靜電爆炸及安全防范措施

向陽(yáng)

摘 要：在聚丙烯裝置，生產(chǎn)出的粉料和顆粒料分別利用氮?dú)夂涂諝馑椭临A存料倉(cāng)，為了使顆粒料均化，在料倉(cāng)內(nèi)還需進(jìn)行摻混，在這一過(guò)程中容易造成靜電積聚，進(jìn)而導(dǎo)致靜電放電引起爆炸事故。本文介紹了粉塵靜電爆炸的條件、特性，結(jié)合工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況，給出了針對(duì)其爆炸特點(diǎn)而采取的工程防范措施和日常管理要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：聚丙烯;粉塵靜電;爆炸;防范措施

1 聚丙烯裝置產(chǎn)品輸送系統(tǒng)簡(jiǎn)介

中國(guó)石化海南煉油化工有限公司200kt/aPP裝置采用國(guó)產(chǎn)化第二代環(huán)管液相本體聚合工藝，可生產(chǎn)25個(gè)產(chǎn)品牌號(hào)，目前主要生產(chǎn)8個(gè)牌號(hào)的產(chǎn)品：PPH-T03（MFR為2.5～3.5g/10min）、PPH-F03D（MFR為2.5～3.1g/10min）、PPH-F03G（MFR為2.9～3.5g/10min）、PPH-F08（MFR為6～9g/10min）、V30G（MFR為11～22g/10min）、Z30S（MFR為21～31g/10min）、PPH-Y38（MFR為31～45g/10min）、PPH-MN65（MFR為57～73g/10min）。裝置生產(chǎn)出的聚丙烯粉料通過(guò)汽蒸、干燥后，丙烯單體含量由2～2.5%wt降至0.03%wt，水含量由3.0%wt減少到低于0.02%wt。粉料經(jīng)氮?dú)庀∠噍斔椭翑D壓造粒系統(tǒng)，添加一定配方的添加劑后計(jì)量、混合、擠壓、造粒、篩分，生產(chǎn)出合格的聚丙烯顆粒，再由顆粒輸送系統(tǒng)風(fēng)送到900#單元，貯存、均化并將均化合格的粒料送往包裝工序，顆粒輸送介質(zhì)采用開(kāi)路空氣。900#單元用于均化、貯存聚丙烯顆粒的料倉(cāng)有6個(gè)：D20901A～F，容積約為600m3。同時(shí)擠壓造粒系統(tǒng)配有集中抽吸系統(tǒng)，將各排放點(diǎn)的添加劑和聚丙烯粉料收集并過(guò)濾，收集帶有懸浮固體的空氣和氮?dú)猓康脑谟诒苊庖虻獨(dú)夂头勰┮鸸ぷ鲄^(qū)污染，進(jìn)而發(fā)生粉塵靜電爆炸。

2 國(guó)內(nèi)外化工粉塵靜電爆炸事故信息

上世紀(jì)末國(guó)內(nèi)化工業(yè)粉體料倉(cāng)曾頻繁發(fā)生靜電爆炸事故，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1986～2000年就有70余起，2000年后又發(fā)生十余起。國(guó)外同期也發(fā)生了相當(dāng)比例的粉塵靜電爆炸，據(jù)日本消防廳統(tǒng)計(jì)，1972～1981年、1982～1991年、1992～2001年，三個(gè)十年間日本相繼發(fā)生335、258、142起粉塵靜電爆炸火災(zāi)事故[1]。近年來(lái)國(guó)內(nèi)粉塵爆炸事故又有高發(fā)趨勢(shì)，僅2014年就發(fā)生了包括“8.2昆山鋁粉爆炸特別重大事故”在內(nèi)的7起粉塵爆燃事故，其中包括3起化工企業(yè)粉塵爆炸事故：2014年2月8日，江蘇省常州市華達(dá)化工廠發(fā)生金屬粉塵爆炸;2014年4月16日，江蘇省如阜市雙馬化工有限公司發(fā)生硬脂酸粉塵爆炸事故，造成8人死亡，9人受傷;2014年6月21日，新疆烏蘇市天玉生物科技有限公司發(fā)生粉塵爆炸，引發(fā)失火[2]。

3 粉塵靜電爆炸的特性及過(guò)程

石化企業(yè)中聚烯烴料倉(cāng)產(chǎn)生靜電是固有隱患，是很難徹底排除的，靜電、粉塵、氣體等諸多因素共同作用，很容易引起粉塵靜電爆炸。在生產(chǎn)和管道輸送聚丙烯粉料過(guò)程中，粉料與金屬容器或者管道的器壁相互摩擦或緊密接觸后會(huì)迅速剝離，由于各自吸引電子的能力大小各不相同，就會(huì)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移：失去部分電子的一物帶正電，獲得部分電子的另一物帶負(fù)電，并且聚丙烯粉料電阻率較大，攜帶的電荷如果得不到及時(shí)泄漏，產(chǎn)品儲(chǔ)存于料倉(cāng)中時(shí)，其攜帶的靜電也就同時(shí)積聚于料倉(cāng)產(chǎn)品當(dāng)中。

當(dāng)由于不正當(dāng)操作行為或極端天氣原因?qū)е鹿に囘^(guò)程失誤或失控時(shí)，就會(huì)引起密閉空間內(nèi)氣體或微細(xì)粉塵意外增多，這是料倉(cāng)爆炸的觸發(fā)因素或?qū)Щ鹚鳌ＭǔＮ覀儼蚜叫∮?6um的固體懸浮物稱為粉塵，無(wú)論是在粉料料倉(cāng)還是顆粒料倉(cāng)中，都存在一定濃度的聚丙烯粉塵，該粉塵與可燃?xì)狻⒖諝饣旌希瑧腋∮诹蟼}(cāng)中，其點(diǎn)火能量較低，并且粉塵濃度或者是可燃?xì)鉂舛壬邥r(shí)，點(diǎn)火能量會(huì)進(jìn)一步降低，當(dāng)?shù)椭亮蟼}(cāng)中靜電放電的能量后，就會(huì)被靜電放電能量點(diǎn)燃，引起粉塵著火爆炸。多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點(diǎn)，與可燃性氣體爆炸相比，雖然粉塵爆炸壓力上升比較緩慢，但粉塵爆炸會(huì)呈現(xiàn)出跳躍式和爆炸連續(xù)性的特點(diǎn)。粉塵爆炸形成后，隨著爆炸的連續(xù)，反應(yīng)速度和爆炸壓力也持續(xù)加快和升高，跳躍式發(fā)展，產(chǎn)生爆震，二次爆炸比第一次爆炸破壞性更為嚴(yán)重，釋放的能量大，具有很強(qiáng)的破壞力[3]。

4 安全防范措施及料倉(cāng)日常管理要點(diǎn)

研究表明，靜電引起的著火爆炸要經(jīng)歷靜電產(chǎn)生和積聚、放電、點(diǎn)燃聚烯烴粉塵這3個(gè)階段，日常生產(chǎn)操作采取相應(yīng)的防范措施控制住這3個(gè)環(huán)節(jié)，就能降低靜電導(dǎo)致的料倉(cāng)著火爆炸概率，也就保障了裝置安全。

4.1 減少靜電的產(chǎn)生和積聚

要嚴(yán)格規(guī)范靜電接地系統(tǒng)，防止較大能量的靜電放電，在料倉(cāng)內(nèi)不能出現(xiàn)不接地的孤立導(dǎo)體，要定期檢查可能出現(xiàn)孤立導(dǎo)體的設(shè)備或部件，如排風(fēng)過(guò)濾的緊固件、管道或軟連接管的緊固件、振動(dòng)篩的軟連接、臨時(shí)接料的手推車(chē)或器具等，料倉(cāng)內(nèi)一旦發(fā)現(xiàn)有金屬異物，應(yīng)盡快取出。

要定期檢查和清理料倉(cāng)內(nèi)粘壁料和塊狀料等，料倉(cāng)器壁粘料應(yīng)控制在2mm內(nèi)，超過(guò)4mm時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理。要對(duì)料倉(cāng)安全附件如安全閥、爆破板、防爆門(mén)等定期檢查和維護(hù)，嚴(yán)禁安全附件超期使用，不得使用已經(jīng)變形、開(kāi)裂、夾料的安全閥、爆破板、爆破門(mén)等。

4.2 減少料倉(cāng)中粉塵和可燃?xì)夥e聚

要嚴(yán)格遵守工藝指標(biāo)做好原料精制、催化劑配置等關(guān)鍵操作，保持聚合反應(yīng)的平穩(wěn)性。嚴(yán)格控制低壓閃蒸系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、脫氣倉(cāng)等粉料揮發(fā)份處理系統(tǒng)的工藝條件，并要定期取樣檢測(cè)揮發(fā)份，粉料干燥系統(tǒng)烴含量AI531保持≤1%，含量超標(biāo)及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)或采取整改措施。

要保證造粒系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，控制粒料產(chǎn)品外觀，出現(xiàn)帶尾巴料或碎屑時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整和維護(hù)，加強(qiáng)顆粒篩S20803的檢查和清理，同時(shí)保持抽吸、抽濕系統(tǒng)正常運(yùn)行，必要時(shí)要更換切刀和研磨模板，減少其中的毛絮和粉塵等，防止顆粒料倉(cāng)內(nèi)樹(shù)脂粉塵濃度上升。

要定期對(duì)靜電的消除設(shè)施如靜電消除器、管線和料倉(cāng)的靜電連線進(jìn)行檢查和測(cè)試，確保能夠有效消除靜電積聚。定期檢測(cè)料倉(cāng)內(nèi)可燃?xì)鉂舛龋坏┥a(chǎn)有較大波動(dòng)，發(fā)現(xiàn)粉體可燃?xì)夂砍瑯?biāo)，立即采取措施加強(qiáng)脫氣效果，防止可燃?xì)庠诹蟼}(cāng)內(nèi)積聚。

要嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)料、摻混、出料的操作程序，進(jìn)料和摻混之間應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，中間不應(yīng)停留過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，以免積聚過(guò)大的揮發(fā)氣體。料倉(cāng)儲(chǔ)存時(shí)間嚴(yán)格控制在72h內(nèi)，杜絕粉料長(zhǎng)時(shí)間停留在粉料倉(cāng)內(nèi)，禁止粉料倉(cāng)邊進(jìn)邊出操作，防止可燃?xì)庠诜哿蟼}(cāng)內(nèi)脫吸聚積。

4.3 保證粉料氮?dú)廨斔拖到y(tǒng)和料倉(cāng)的氣密性

要嚴(yán)格控制粉料氮?dú)廨斔拖到y(tǒng)的氧含量，體積不得高于10%，及時(shí)補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

要嚴(yán)格控制好粉料處理系統(tǒng)干燥氮?dú)獾臒N含量，烴含量指標(biāo)體積比不得大于1.0%，每月對(duì)高低融指兩個(gè)牌號(hào)的產(chǎn)品抽樣分析揮發(fā)份，低融指產(chǎn)品不大于300ppm，高融指產(chǎn)品不大于600ppm。

要保持脫氣倉(cāng)的反吹流量，保證脫氣效果。定期檢查料倉(cāng)過(guò)濾器、注意風(fēng)機(jī)入口以及管道，防止堵塞導(dǎo)致排氣不暢，提高料倉(cāng)氣體凈化能力。

5 結(jié)語(yǔ)

料倉(cāng)粉塵靜電爆炸一度是制約聚烯烴安全生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，經(jīng)過(guò)好多年的研究改進(jìn)，已經(jīng)取得了可觀的效果，除了在工藝操作和設(shè)備改造方面消除隱患外，如今又有新的研究和成果，如料倉(cāng)內(nèi)采用具有防靜電功能的高料位報(bào)警器[4]、料倉(cāng)采用非平衡式雙極性離子風(fēng)靜電消除器、料倉(cāng)過(guò)濾器處增設(shè)負(fù)壓引風(fēng)機(jī)[5]、料倉(cāng)底部增設(shè)環(huán)管式反吹風(fēng)管等新技改措施，有效的起到粉塵靜電爆炸防控，實(shí)現(xiàn)裝置的本質(zhì)安全。

參考文獻(xiàn)：

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[5]劉繼臻.聚烯烴工業(yè)粉塵靜電爆炸的危險(xiǎn)與應(yīng)對(duì)策略[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2011，07（03）：93-97.