(五)原料及产品性质
1.聚丙烯装置原料
2.原料和产品的危险性
(1)丙烯
丙烯是一种简单的窒息剂和麻醉剂。它是一种较温和的麻醉剂。较高浓度的丙烯含量对生理上会产生影响,表现出来的征兆是麻木和心跳没规率。如果空气中氧含量少,丙烯浓度较高,将导致生命危险,除此之外,丙烯没有特别大的毒性。丙烯的危害性主要是指它的极易燃性,丙烯应远离热源及火源,不能用火焰法去检测易燃气的泄漏,应用皂泡法。易打火的电机或没有防爆罩的设备不应用在丙烯系统,或是在这些区域范围内不应有丙烯气。如果因丙烯着火,在扑灭火焰之前,为防止丙烯气累积,必须切断丙烯源,一旦切断丙烯源,则可采用常规的方法来扑灭残火。经压缩的丙烯液体也有极大的危害性,液体丙烯将会迅速闪蒸,同时使温度降低,接触到皮肤组织后就会使人冻伤,处理液体丙烯时,要带上面罩和手套。
(2)乙烯
乙烯也是可使人窒息的一类物料,若空气中乙烯浓度高、氧含量低,则可造成致命危害,除此之外,乙烯没有特别大的毒性。乙烯的危害性主要是指它的极易燃性,乙烯应远离热源及火源,不要能用火焰法测量可燃气体泄漏量,应采用皂泡法。易打火花的电机或没有防爆罩的设备不应用在乙烯介质上或是在这些区域内不应有乙烯气。如果因乙烯着火,在扑灭火焰之前,为防止乙烯气累积,必须切断丙烯源。一旦切断乙烯源,则可采用常规的方法来扑灭残火。经压缩的液体乙烯也有很大危害性。液体乙烯将迅速闪蒸,同时使温度降低,和皮肤组织接触后会引起冻伤。因此,和液体乙烯接触的时要戴面罩和手套作为保护,含有液态乙烯的管线温度也会降到很低,接触时很危险。
(3)AMOCOCD催化剂
CD催化剂暴露大气中时(如,溅出来),其中的TiCl4将会与空气中的水气反应,产生HCl。用水去冲洗地面将会分解TiCl4且同时带走HCl,不会引起任何剧烈反应。如果催化剂接触到皮肤,将会产生刺激;同时,它也会和皮肤中的水分反应生成HCl,引起灼伤。人挂触催化剂时也应戴上面罩和手套作为防护,处理HCl时也应如此。在催化剂卸料区应配备安全喷淋装置和面罩。由于催化剂易与氧、水和CO反应,CD催化剂聚合后的活性明显降低因此,在催化剂储存和卸料时,必须在纯氮保护下进行。
(4)氢气
氢气是一种五色无味无毒的气体,但如果空气中氢气含量增加也会引起窒息。它有一个较宽的可燃范围,用较少的能量就能点燃经过特别处理的氢气—空气混和物。点燃氢气—空气混和物时,就会产生爆鸣和一种干净、几乎看不见的火焰。如果因氢气着火,在扑灭之前,为防止氢气累积,必须切断氢气源,一旦氢源被切断,可采用常规的方法,如水,干粉来扑灭残火。液态也可迅速闪蒸,同时使温度降低,将会产生类似于和人体组织接触时产生冻伤的效果。
(5)三乙基铝(TEAL)
TEAL是清净、无色的液体。TEAL属易燃物料,含量在12%(质量)以上时,处理不当将是非常危险的。TEAL与氧、水及醇和酸这类含有活性氢组分的物质接触时将会产生剧烈反应。如果将TEAL稀释,反应的剧烈程度就会降低。但TEAL含量在12%(质量)以下时,被认为是不易着火物料,但仍是属易燃易反应的物质。TEAL与水和空气反应生成乙烷或乙醇这类易燃物质。
当和人体组织接触时,TEAL会迅速与人体中水分反应引起灼伤,当处理或连接贮罐时应采取特殊的保护措施。
TEAL着火时,最有效的灭火方法是使用干粉灭火器,也可以用蛭石、沙土或二氧化碳灭火,火灭之后要进行检查确认,因为有可能重燃。避免吸入从TEAL罐排的汽化物,也不要接触液体,否则会造成灼伤。溅出的物质不要用高压水冲洗,如果必须用水处理TEAL时,要特别注意,将冲洗水排至污水池中进一步处理。
(6)二异丁基二甲氧基硅烷(DIBDMS)及二异丙基二甲氧基硅烷(DIPDMS)
DIBDMS及DIPDMS是一种清净的、易燃液体,如果有物料溅出,应立即切断着火源。DIBDMS和DIPDMS是稳定化合物,但和水或氧化物会发生反应。硅烷与水反应生成甲醇,因此,如果有溅出物时,不应用水处理,取而代之的方法是用沙子、石灰和蛭石覆盖和吸收。遇到着火,伴随生成带有刺激性、毒性的气体副产物,所以应采取适宜的保护措施。DIBDMS和DIPDMS对人体和眼睛有刺激性,任何可接触的区域都应配有冲洗水,吸人一定量后将引起头痛和头晕。
(7)聚丙烯粉料和粒料
在输送过程中聚丙烯粉料爆炸和着火原因通常是聚合物细粉或气体浓度值远高于规定燃烧范围。在造粒过程和粒料输送过程产生的聚合物细粉和规格相同的聚丙烯粉料类似,具有易爆的物性。聚合物细粉最低的爆炸浓度是0.1%-0.2%(质量)。气相法工艺生产的粉料是很粗的,它产生爆炸和着火的可能性就低一些。残留在聚合物粉料中的易挥发组分是单体乙烯和丙烯。在93℃下,空气中丙烯的最低爆炸浓度是2.4%(质量)。在密闭容器中聚丙烯粉料或粒子丙烯含量超过0.002%(质量)时就可以引起燃烧。从脱气仓中出来的粉料中丙烯含量低于0.1%(质量);经过挤压造粒系统的高温处理后,残留的丙烯含量将显著降低,不致于引起操作危险。
静电是聚丙烯料仓着火或爆炸最可能引发的原因,有效的静电接地方法可降低静电的影响,向系统中加一些蒸汽增加相对湿度来减少静电。然而,在输送和储存系统中采取这些方法防止静电的产生并不是绝对有效的,因此,需要使用惰性气体输送粉尘类物质。同时,隋牲气体还可以有效的防止聚丙烯粉料降解。当初次开车时输送种子粉料时,氮气作为载气。如果是人工装填粉料,应使用非金属的容器。凡是这种情况,反应器都应预先置换。聚丙烯粉料在容器中通过时,将会产生一些聚合物细粉。如果必须进入容器中操作,无论是身体全部进入还是半身进人,都需要带防尘面罩以防吸入细粉。进一步来说,在容器壁上任何残留的催化剂都可能对皮肤产生刺激,经过对聚合物的脱活处理,危险性明显降低。
(六)装置三废
由于高效载体催化剂的采用气相法工艺的开发应用,气相法聚丙烯装置成为非常环保的装置。由于在单体中聚合,并且未反应的丙烯循环回反应,使装置内的烃类泄漏点大大减少,由于阀门和法兰制造标准的提高,使得向空气中泄漏的挥发性有机物量大大减少。催化.剂不需从产品脱除,也不用去除无规物,这极大地减少了三废的排放。气相法工艺的聚丙烯装置工艺产生的三废量已很少,聚丙烯装置成为非常清洁环保的石油化工装置,而操作水平、设备运行可靠性及原料质量成为影响三废产生的主要因素,装置的三废主要如下:
1.废固体
废固体主要有精制用废吸附剂和废树脂两种。
废精制吸附剂包括脱硫剂、脱砷剂、脱氧剂以及脱水用3A分子筛等,其种类和量取决于原料规格和催化剂水平,如界区原料为合格的聚合级原料则无须设立精制工段。废催化剂一般埋收处理或回收处理。
废树脂的产生源于造粒水平与操作水平。主要由于造粒机开车及运转不正常时产生的不合格PP树脂,一般作为副产品出售。
2.废液
废液主要有以下几种:催化剂单元产生的废催化剂,需用氢氧化钠溶液加以中和,形成:废催化剂液体,一般送出装置进行处理;还有一种废液是夹带污油(机械用润滑油、密封油等)的地面污水(冲洗水或雨水),含油量取决于油的泄漏情况,这些泄漏的油一般要在装置采取措施收集起来,送污水场处理。
3.废气
聚合单元进行检修开停车过程以及日常的设备维修,进行的可燃气置换的排放是废气的主要来源,因误操作,外来因素等导致的安全阀起跳或设备紧急排放,也是造成废气的来源之一。
气相法聚丙烯工艺,由于采用蒸气失活残余催化剂和热氮气干燥处理聚合物,脱气仓排出的含烃类气体和氮气、蒸气的混合气,一般送火炬烧掉。也有采用膜分离的方法回收其中的丙烯,但是丙烯的纯度较低,丙烯的利用比较困难。
二、重点部位及设备
(一)重点部位
从装置的平稳生产和安全角度考虑,聚丙烯装置共有液体丙烯储罐、第一反应器顶部分离器、第二反应器顶部分离器、第一反应器、第二反应器等五个危险部位。其中液体丙烯储罐储存来自界区的液体丙烯、第一反应器顶部分离器、第二反应器顶部分离器分别储存两个反应器的原料丙烯和循环丙烯,这三个储罐如果发生泄漏或者火灾,将产生巨大危害。在第一反应器、第二反应器中存在大量粉料和气相丙烯,反应器是在高压条件下操作,聚合反应是剧烈的放热反应,一旦反应器失控,会发生严重的安全事故。
(二)重点设备
气相法聚丙烯装置重点设备主要为循环气压缩机、丙烯加料泵、急冷液加料泵、沉降器顶部压缩机、尾气压缩机、粉料输送风机、挤压造粒机组、粒料输送压缩机等设备。除此之外,还有一些重要阀门如:两反应器的温度控制调节阀、压力控制调节阀、气锁器系统的阀门、粉料出料线上的阀门、粉料输送旋转加料阀、粒料输送旋转加料阀等,一旦这些设备和阀门出现故障,会引起装置生产波动或者减产停产,处理不当会引起恶性事故的发生。
1.循环气压缩机
气相法聚丙烯装置在两个反应器都有循环气压缩机,循环气通过位于反应器底部的8个循环气喷嘴向反应器通人循环气,来保持反应器床层的悬浮程度,循环气压缩机出现故障停止,反应器失去循环气,只能短时间维持生产,必须立即启动备台,如果备台不能启动,装置只能进行停工处理。
2.丙烯加料泵
来自界区的液体丙烯储存在丙烯储罐中,利用丙烯加料泵将丙烯储罐的丙烯增压后输送至所有丙烯用户,丙烯用户包括两反应器的原料丙烯、设备的冲洗丙烯、催化剂系统冲洗丙烯以及气相丙烯储罐的原料,急冷液泵故障停止后,由于丙烯储罐的压力达不到各丙烯用户的压力,所有的丙烯用户失去丙烯供应,将会造成反应原料丙烯无法供应,催化剂喷嘴堵塞、设备失去丙烯冲洗、压缩机失去气相丙烯冲洗,粉料输送系统无法运行等一系列问题。
3,急冷液泵
两个反应器通过加入液体丙烯汽化带走热量从而达到控制反应器的温度。急冷液通过12个注入口喷洒在粉料床层上,急冷液加入反应器后,汽化带走聚合反应放出的反应热。急冷液通过急冷液泵输送至反应器进行温度控制,如果反应器温度过低会造成冷凝液增多,影响粉料的混合均匀性和流动性。反应器温度过高又会引起聚合物熔融,堵塞反应器出口管线,从而使反应器停车。因此急冷液泵是聚合单元的重要设备,一旦急冷液泵故障,反应器失去撤热,温度会迅速上升,需要立即中止反应。
4.沉降器顶部压缩机/尾气压缩机
气锁器系统出料后粉料夹带大量气相丙烯,这些气相丙烯通过沉降器顶部压缩机压缩后冷凝回收利用,此压缩机设计单台操作,如果发生故障,气锁器系统无法运行,第二反应器进行停车,单反应器维持生产。尾气压缩机将第二反应器出料过程中粉料夹带的气相丙烯压缩后冷凝回收,如果发生故障,整个聚合单元必须全线停车。
5,粉料输送风机
聚合单元生产的粉料,经过氮气和蒸汽混合气体脱除剩余活性后,经过粉料输送压缩机由脱气仓输送至挤压造粒单元,粉料输送风机发生故障后,聚合单元生产的粉料无法输送至造粒单元,挤压造粒单元只能停车待料,聚合单元粉料脱气仓可以维持三个小时的粉料缓冲量,如果长时间不能恢复,聚合单元必须停车。
6.挤压造粒机组
挤压造粒机组把聚合单元经过脱气脱活、脱挥发分处理的粉料加入助剂进行稳定,然后熔融、过滤,造成粒料。挤压造粒机组主要由混炼机、齿轮泵、切粒机、震动筛、干燥器和辅助系统构成,聚丙烯粉料和助剂在混炼机中充分混炼、熔融和均化,熔融聚丙烯经齿轮泵增压,熔融聚丙烯经过切粒机进入切粒室,旋转的切刀将聚丙烯切成小颗粒。聚丙烯颗粒经过脱水、干燥、筛分后输送至包装单元,挤压造粒机组是聚丙烯装置的最后一道工序,也是最重要的工序之一,如果挤压造粒机组发生故障,无法生产聚丙烯粒料,只能生产聚丙烯粉料。
7.重要阀门
气相法聚丙烯装置自动化程度非常高,装置大量使用调节阀和电磁阀,这些阀门工作状态对生产的影响非常大,温度、压力调节阀直接决定生产的平稳控制;每个气锁器系统由十几个电磁阀组成,通过程序控制电磁阀来完成粉料的输送,其中的部分阀门发生故障后,输送系统无法运行;出料管线上的电磁阀发生故障后,粉料无法从反应器排出;粉料输送旋转阀和粒料输送旋转阀发生故障后,分别会造成聚合单元和造粒单元的停车。