新闻中心

聚丙烯产品料仓闪爆原因分析及对策措施pdf

时间:2019-09-26 04:18

  1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

  维普资讯 ★ 石油化工安全技术 ★ 2003年第 19卷第 6期 PETROCHEMICAL SAFETY TECHN0L0GY 37 聚丙烯产品料仓 闪爆原因分析及对策措施 吴俊禄 季云彬 (上海石化股份公 司塑料部安全环保处,200450) 摘 要 :通过二次聚丙烯产品料仓 闪爆案例,从安全技术角度上进行 闪爆原因的初步分析,并 提 出了八点对策和防范措施。 关键词 :聚丙烯 料仓 闪爆 对策措施 Reason ofDeflagration ofP0lypr0pyleneProduct Storehouseand ItsCountermeasures W uJunlu JiYunbin (SafetyandenvironmentProtectiondivisionofplasticsDepartmentof ShanghaiPetrochemicalStockCo.,Ltd.,200450) Abstract Takingtwoeasesofdeflagrationofpolypropyleneproductstorehouse,itsreasonwasanalyzedprelimi— narilyattheangleofsafetytechnolyogy.Eightitemsofitscountermeasuresandproventionmeasureswere brightforward. Keywords:Polypropylene,Deflagrationofstorehouse,Countermeasure 石化集 团公司从 1998年指令青 岛安全研究所将 1 引言 此问题作为一个重要课题,进行 了3年左右时间 近几年来,随着我国石化行业的迅猛发展,聚 的调研,该课题在今年五月份通过 了全 国专家的 烯烃生产装置越来越多,生产规模也越来越大,单 评审和技术鉴定。 套装置年产能力从原来的几 千吨发展到现在 的 2 常见聚烯烃料仓闪爆的原因分析 一 、 二十万吨。同时生产工艺技术也越来越成熟。 然而引人注 目的是聚烯烃生产过程 中料仓 闪爆 的 常见聚烯烃料仓 的闪爆有 以下三种情况 :粉 事故却越来越频繁 。虽然这些料仓 闪爆事故大部 尘引起的闪爆 ;可燃气体引起的闪爆 ;粉尘加可燃 分都未引发整个装置停车,但 由于闪爆毁坏 了料 仓设备,并引起料仓 内物料的熔融降级等,其所造 收稿 日期 :2003—07—16 成的直接和间接经济损失是 巨大的。因此,对聚 作者简介 :吴俊 禄,男,安全 管理高级工程师。现任上 海 烯烃料仓 闪爆的危险性正 日益引起石化系统的专 石油化工股份有 限公 司塑料事 业部安全 环保处 副处长。 家和工程技术人员的关注和分析研究。为此,中 电线 维普资讯 盘 安全技术 ★ 2003年第 19卷第6期 气体综合引起的闪爆 。但不管何种情况引起的闪 发生爆炸 。这是 由于有惰性的气体使爆炸性混合 爆,都必须同时具备三个条件 ,即粉尘云或可燃气 物的分子与氧分子隔绝,形成一种不燃烧的 “屏障” 体达到爆炸极限浓度 ;含有一定氧含量的空气和 阻止氧化反应的进行的缘故。因此,在紧急危险 具有一定点火能力的着火源 。 下,可以在料仓中充入惰性气体来防止料仓爆炸 。 2.1 爆炸性物质(粉尘、可燃气体)生成原因及其 2.3 点火源及最小点火能的分析 危险性 导致爆炸性物质发生爆炸的火源有 明火、电 首先,聚烯烃料仓在粒料输送过程中,由于切 加热、辐射冲击波、电弧、危险温度、静 电等 。而引 粒刀磨损钝化等原因,可能形成带尾粒子,在风送 起烯烃类料仓爆炸的点火源极大部分是 由于静 电 管道中摩擦碰撞形成爆炸性粉尘进入料仓。料仓 放 电引发 的。 中爆炸性粉尘在料仓空间悬浮 。当粉尘含量达到 一 般 电阻率越高的物质积聚静 电就越多,而 一 定程度即爆炸下限浓度时,在引爆源点燃的情 电阻率在 16~10Qcm数量级 以下者,即使产生 况下,会发生爆炸 。此时,在放 出大量热能的 同 静电也可在瞬间消散 。当大于 10Qcm 时,可称 时,爆炸生成物体积瞬间迅速膨胀而产生很大压 为静 电的非导体 。在 10n~10 Qcm 间易带 电且 力,致使沉积在附近设备 、管道和设施上的爆炸性 危害大。大于 10 Qcm则较难产生静 电,但一旦 粉尘飞扬起来,又一次与空气混合并被爆炸生成 产生就难消除。聚烯烃 (如 PE、PP)的电阻率在 物点燃而产生二次爆炸 。另外,需要注意的是造 10nQcm 以上,是容易产生静 电的非导体物质 。 成粉尘爆炸并不一定要在整个空间形成爆炸危险 聚烯烃颗粒从切粒、离心干燥、管道输送到掺 的浓度,局部形成足够的浓度就有可能引起爆炸 。 合过程 中都处于流动状态,并且颗粒在流动状态 其次,聚烯烃物料在聚合造粒过程 中,总会有 中总是和管壁、设备内壁发生碰撞和摩擦,同时颗 少量的可燃气体 (如乙烯、丙烯等)挥发份,随粒子 粒之间也彼此碰撞和摩擦。由于固体摩擦产生的 被风送到料仓 中。这些可燃气体组分在料仓从粒 热能容易使 电子在界面上移动,当两个物体相接 子 中不断逸出,导致料仓中可燃气体积聚的可能。 触时,有一些 电子从相对来说疏 电子的物体表面 当可燃气体的浓度达到其爆炸极限时,在引爆源 穿过分界面 向相对来说亲 电子的另一物体表面, 点燃的情况下,也会发生爆炸 。 这样在两种物体分界面附近就形成了偶 电层。此 第三,如果料仓 中存在粉尘、可燃气体等两种 时两种物体在运动过程 中的迅速分离,就形成了 以上爆炸物质时,其混合后所形成的爆炸性混合 正的和负的带 电体,这就是静 电的产生随着产生 物爆炸的危险性将 比各单种物质形成的爆炸性混 的静 电电荷不断积累,当周 围空气 中电场强度超 合物具有更高的危险性 。其缘 由在于它相当于各 过一定值时,将产生不同形式的静 电放 电现象。 单种爆炸性物质形成的爆炸性混合物点燃爆炸过 其放 电形式主要有 电晕放 电、刷型放 电、粉堆沿面 程的叠加。而且,两种 以上爆炸性物质混合形成 放 电、火花放 电、传播性刷型放 电等,其 中除电晕 的爆炸性混合物的爆炸下限,比它们各单种物质 放 电能量较小 以外,其余放 电能基本上都能达到 形成的爆炸性混合物的爆炸下限都要低 。根据 中 lmj以上 。因此有可能引燃爆炸性物质 (如表 1)。 国石化总公司安全技术研究所有关试验 ,在聚乙 静 电火花放 电基本上与 电容器的火花放 电机理相 烯粉尘料形成的粉尘云中分别加入不同含量的可 同,所以静 电放 电能量可用下式计算: 燃气体形成杂混合物时,其最小点火能量随可燃气 W =1/2C、,r 体含量增加而减小,危险性的增加显而易见。 注:w :放电能量;c:系统电容;y:放电时的静电电压 2.2 空气 中的氧含量对料仓闪爆的影响 3 PP装置料仓闪爆原因的初步分析 引起料仓爆炸的另一必要条件是空气中的氧 含量,氧气浓度 的减小会大大缩小爆炸性混合物 3.1 塑料事业部两次料仓闪爆事故经过 的爆炸极限范围。一般讲 ,当爆炸性混合物 中加 2000年 2月 12日21:15分,PP装置 2D903B 入一定程度 的惰性气体时。可使爆炸性混合物不 料仓发生一次闪爆 。2000年 9月 16日7:40分, 维普资讯 QQ圣±茎 盎蔓 塑 盘 堡壅量.鐾 烯产品料仓闪爆原因分析及对策措施 表 1 不同静电放电引燃几率比较 因素 : (1)通过对二次闪爆事故的分析,闪爆事故均 发生在生产高指数产品牌号,因此对不同牌号产 品挥发份进行分析测试发现,其挥发份随着指数 增加而增加 (如表 2) 表 2 聚丙烯粒子挥发份统计 PP装置 2D903E料仓又发生一次 闪爆 。这两次 闪爆均未造成停车,PP装置继续生产,事故也未 造成人员伤亡。 3.2 闪爆原因分析 2000年 2月 12 日,PP装 置 第 一 次料 仓 (D903B)闪爆发生后 ,塑料部领导立即组织安全 、 设备、工艺和生产装置等有关人员组成事故调查 组,对 闪爆事故进行认真分析,并对后工段挤 出 也就是说,高指数牌号产品在生产过程 中容 机、料仓等系统 (RF802、D903A、D807、W801)进 易吸附可燃气体并在料仓中挥发出来。 行 了4次可燃气体浓度检测,均未测到可燃气体 。 (2)另外对料仓在均化过程 中的粉尘进行收 由于PP装置 自1990年投产 以来,风送料仓系统 集秤重,发现粒子在均化 3~4h收集到的粉尘量 运行一直非常稳定,并经过有关科研部 门几次对 大约在 0.5~6Kg之间,如按料仓容积 575m3的 料仓进行安全方面的专题测试,料仓 内基本未测 50%计算,料仓 内可达到的粉尘浓度 21(g/ms)。 到过可燃气体存在,但在送料过程 中测到 了大量 当然,料仓 内的粉尘是否到达危险状态与粉尘在 静 电积聚。超过 了聚丙烯粉尘的最小点火能量 。 料仓中随气流的分布情况和粉尘颗粒大小等有 根据当时的生产情况,分析可能性原因是 2PP装 关。根据计算,料仓中的粉尘浓度有可能达到爆 置 1999年底增量技术改造后,因使用 国产催化剂 炸极限。 产生细粉较多;特别在产生高指数牌号时产生的 (3)对挤 出机上部进料储槽 D803和成品粒 粉尘量 明显增多;其它如切粒刀钝化、模板不平造 料储槽 D903内的可燃气体浓度进行跟踪测试, 成切出的粒子带尾多,在系统输送 中形成较多的 发现料仓 内不定期出现大量可燃气体,再结合工 粉尘以及在粒料干燥效果不好时,采用增加均化 艺参数的分析,特别对 D501料位控制 曲线分析, 时间,更增加了料仓中粉尘的含量,从而得出粉尘 又发现 当D501料波动大,料位在瞬时过零 的时 引起 闪爆的结论。据此于是采取了调换切粒刀、 候,在 D803和 D903内均可测到浓度很高的可燃 更换挤出机模板、减少均化时间来减少粉尘产生 气体 。图1为 2000年 9月 19日D501料位 36小 量等安全防范措施。 时波动曲线日,PP装置料仓 (D903E)第 二次发生闪爆 。事故调查组经过认真分析,认为 对第一次闪爆事故分析结论其原因分析不全面和 对料仓 内到底是否存在可燃气体在认识上存在误 区。为此,调查组在装置 的共 同配合下对 PP生 产全过程进行 了分析和对 D803D903料仓 内可 燃气体进行跟踪测试。发现引发闪爆主要有以下 囝 1 波动 曲线汽蒸器 的设计功能看,在 D501 4 防止PP料仓闪爆对策和防范措施 内直通蒸汽的 目的是为了使聚丙烯粉料在 F301 汽提基础上,进一步对夹带的粉料气孔 内的丙烯 (1)由于 D501料位的波动和汽蒸效果直接 单体在 130~3高温下蒸发回收;同时利用D501料 影响到料仓 中可燃气体 的含量,因此必须优化 位来隔绝 和阻止丙烯 单 体进 入 后 系统。 由于 D501的工艺参数,适 当提高 D501料位,增加蒸 D501料位波动大甚至出现零料位,导致 D501汽 气流量,以稳定D501料位和提高汽蒸效果。 蒸分离效果差,丙烯单体随粉料进入干燥造粒系 (2)严格工艺规程和安全操作规程,操作人员 统并在料仓 中逐步挥发和积聚。 加强对 D501料位的监测和控制,并随时观测现 (5)进_步分析 D501料位波动原因,发现与 有的烃类检测仪 (AI530)变化情况,以便及 时采 生产 中使用的催化剂有关。当使用球型催化剂如 取有效措施 ,防止可燃气体进入后系统。 FT-4S(进 口)时,D501料位能正常建立并十分稳 (3)在 由D502底部送料管至 D803氮气循环 定,而当使用粉状催化剂如N—Cat(国产)时,D501 系统增设安装烃类检测仪,连续检测 D803内可 料位建立困难,常处于极低料位,波动也较大。从 燃气体浓度,当可燃气体浓度达到一定危险值时 FT-4S产品和N-Cat产品粒径分析,用 FT.4S生 及时用新鲜氮气置换。 产的粉料粒径分布较宽,大粒径 占20%,40~60 (4)特别在生产高指数牌号时,粉粒子 中容易 目占45%,粉料为球型微孔产品,易蓬松堆积,因 吸附丙烯单体并经造粒后在料仓中挥发,而且粒子 此单位量与蒸气接触面积大,料位控制和汽蒸分 的硬度也较小,在风送过程 中容易产生粉尘。料 离效果好 。而用 N—Cat生产粉料的为晶状物粒产 仓 中较易形成可燃气体和粉尘组成的爆炸性混合 品,粒径 60%以上分布 40~60目,大的和小的相 物。因此,建议尽量不要使用N-Cat(国产)催化剂; 对少,堆积密度较 FT-4S产品大而结实。因此单 并在工艺条件允许范围内,进一步缩短产品均化时 位量与蒸汽接触面积小,料位控制和汽蒸分离效 间,减少粉尘产生,同时定期清洗料仓中的粉尘。 果差。所以在使用不同的催化剂时,必须调整工 (5)在产品料仓 内增加氮气注入系统,以便在异 艺参数如蒸汽流量等来调整和提高D501料位汽 常情况下采用氮封和槽内充氮,减少槽 内氧含量。 蒸分离效果。 (6)定期检查和测试风送系统防静 电跨接和 (6)通过对工艺流程 的检查,发现经过增量改 接地 电阻。 造后在干燥系统增设的烃类检测仪 (AI530)未投 (7)在料仓底部增加抽气通风系统,强制消除 用,而这套检测仪是外商对 PP增量改造后,为防 或减少料仓 内的可燃气体含量 。 止可燃气体大量进入后系统增加的安全防范措 (8)在料仓顶部增设操作平台,并接入公用管 施 。这样便导致因 D501料位波动,大量丙烯单 线如氮气、消防水、工业水等,便于对料仓顶部设 体进入干燥造粒系统未能及时发现的情况。 备的维修、安全检查和紧急施救 。 (7)经 向兄弟单位学习了解发现,他们在相 同 5 结束语 装置增量改造 中,对 D502设备进行高度和体积 放大,以此来增加对可燃气体 的分离效果。但我 以上仅仅针对 中石化上海石化股份公司塑料 厂在 PP装置增量达 40%改造中,未对 D502设备 事业部聚丙烯装置料仓 闪爆原因和防治对策进行 进行改造,客观上造成因 D501设备容积不够导 分析和探讨,此项工作还在继续进行过程 中。如 致对可燃气体的分离效果 比改造前差 。 使用进 口和国产不同类型催化剂,对带入后系统 综合 以上分析,得出聚丙烯料仓二次闪爆的 可燃气体浓度的影响;挤 出造粒后粒子 中可燃气 原因是 :料仓 中的粉尘和 因工艺操作、设备等因 体的逸 出量和产品牌号的关系;成品料仓是否要 素,使夹带在粒子 中的丙烯单体在料仓 中逐步挥 增加抽气风机 ;减少料仓中粉尘的措施等都有待 发积聚,并和粉尘混合形成爆炸性混合物,遇静 电 于进一步分析、研究和论证。所 以说防止聚燃烃 放 电发生爆炸 。 料仓 闪爆的工作是一项大量而又长期的任务。

环亚