聚合工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計指導方案

1、聚合工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計指導方案1919目錄1 概述11.1 聚合工藝11.2 聚合反應類型11.2.1 本體聚合11.2.2 溶液聚合21.2.3 懸浮聚合21.2.4 乳液聚合21.2.5 縮合聚合21.3 聚合關(guān)鍵設(shè)備和重點監(jiān)控單元21.4 聚合工藝涉及的主要危險介質(zhì)31.4.1 原料31.4.2 其他原料-引發(fā)劑31.4.3 產(chǎn)品和中間產(chǎn)品31.5 山東省主要聚合工藝和產(chǎn)品42 危險性分析42.1 固有危險性42.1.1 火災危險性42.1.2 爆炸危險性52.1.3 中毒危險性52.2 工藝過程的危險性52.2.1 高活性的單體易發(fā)生氧化、自聚、熱聚反應62.2.2 高壓設(shè)備和管道內(nèi)

2、物料易泄漏 ,形成爆炸性混合物72.2.3 聚合反應若溫度控制不當 ,易發(fā)生暴聚72.2.4 催化劑的性質(zhì)增大過程的危險性72.2.5 原料含雜質(zhì)引發(fā)危險82.2.6 聚合產(chǎn)物具有潛在的危險性82.2.7 聚合后處理過程中 ,在設(shè)備內(nèi)可能形成爆炸性混合物82.2.8 靜電危險性分析83 重點監(jiān)控的工藝因素及控制要求93.1 溫度的控制93.2 壓力控制93.3 嚴格控制原料純度93.4 正確使用催化劑103.5 反應時按投料順序和投料配比準確投料，總物料不應超量。103.6 反應釜攪拌速度的控制103.7 回流比的控制103.8 冷卻水的壓力、流量控制113.9 異常狀態(tài)下報警及聯(lián)鎖控制114

3、 推薦的安全控制方案114.1 各工藝參數(shù)的控制方式114.2 工藝系統(tǒng)控制方式124.2.1基本監(jiān)控要求124.2.2 控制系統(tǒng)的選用原則：134.3 安全控制方式134.4 其他安全設(shè)施145 通用設(shè)計要求145.1 收集產(chǎn)品工藝資料155.2 確定改造范圍155.3設(shè)備選型155.4 提交方案155.5 與建設(shè)方技術(shù)交底，提交改造圖紙，簽署設(shè)計變更。166 典型工藝安全控制系統(tǒng)改造設(shè)計方案166.1工藝簡述166.2 該裝置聚合工藝危險性分析166.2.1 固有危險性分析166.2.2 工藝過程危險性分析166.3 某企業(yè)產(chǎn)品乳化劑安全控制方案綜述176.4 某企業(yè)產(chǎn)品乳化劑安全控制方案

4、附圖、附表177 聚合工藝安全控制系統(tǒng)設(shè)計指導方案附表、附圖187.1 山東省主要聚合工藝和產(chǎn)品情況187.2 聚合工藝主要控制參數(shù)情況187.3 安全控制系統(tǒng)設(shè)計企業(yè)需提供的資料清單187.4 某企業(yè)乳化劑產(chǎn)品工藝管道及儀表流程圖187.5 某企業(yè)乳化劑產(chǎn)品控制系統(tǒng)邏輯框圖187.6 某企業(yè)乳化劑產(chǎn)品控制、報警聯(lián)鎖一覽表187.7 某企業(yè)乳化劑產(chǎn)品自控設(shè)備表188 聚合工藝典型案例分析18為了指導全省涉及聚合工藝有關(guān)企業(yè)的安全控制系統(tǒng)改造工作，指導有關(guān)設(shè)計單位相應的安全控制系統(tǒng)設(shè)計工作，并為各級安監(jiān)部門依法監(jiān)督檢查有關(guān)企業(yè)的安全控制系統(tǒng)改造工作提供參考，依據(jù)國務(wù)院安委會辦公室關(guān)于進一步加強危

5、險化學品安全生產(chǎn)工作的指導意見（安委辦200826號）、國家安全監(jiān)督總局關(guān)于公布首批重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄的通知（安監(jiān)總管三2009116號）、山東省安監(jiān)局關(guān)于推進化工企業(yè)自動化控制及安全聯(lián)鎖技術(shù)改造工作的意見（魯安監(jiān)發(fā)2008149號），制定本方案。1 概述1.1聚合工藝聚合的概念：將若干個分子結(jié)合為一個較大的組成相同而分子量較高的化合物的反應過程為聚合。聚合是一種或幾種小分子化合物變成大分子化合物（也稱高分子化合物或聚合物，通常分子量為1×1041×107）的反應，涉及聚合反應的工藝過程為聚合工藝。聚合反應是一個放熱反應，要求在特定的溫度、壓力下進行，反應的速度除了

6、受引發(fā)劑（催化劑）量的影響外，將隨著溫度的升高而加速，因此及時導出反應熱是聚合反應中的關(guān)鍵問題，然后隨著反應的進行，物料的性質(zhì)有顯著的變化，從而影響流體流動過程和傳遞過程，因此，聚合過程有可能出現(xiàn)反應失控和暴聚現(xiàn)象。1.2 聚合反應類型聚合工藝的種類很多，按聚合方法可分為本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合、溶液聚合等。按照反應類型可分為加成聚合和縮合聚合兩大類。1.2.1 本體聚合本體聚合是在沒有其他介質(zhì)的情況下，用浸在冷卻劑中的管式聚合釜或在聚合釜中設(shè)盤管、列管冷卻進行的一種聚合方法，如乙烯的高壓聚合、甲醛的聚合等。1.2.2溶液聚合溶液聚合是選擇一種溶劑，使單體溶成均相體系，加入催化劑或引發(fā)劑后

7、生成聚合物的一種聚合方法。1.2.3懸浮聚合懸浮聚合是用水作分散介質(zhì)的聚合方法。它是利用有機分散劑或無機分散劑，把不溶于水的液態(tài)單體，連同溶在單體中的引發(fā)劑經(jīng)過強烈攪拌，打碎成小珠狀，分散在水中成為懸浮液，在極細的單位小珠液滴(直徑為01um)中進行聚合，因此又叫珠狀聚合。國際上的研究熱點-分散聚合是懸浮聚合的特例：以水作分散介質(zhì)，借助于無機鹽的沉析作用和水溶性分散劑的穩(wěn)定作用，將水溶性單體聚合成水溶性高分子分散體，形成微米級分散體系。1.2.4乳液聚合乳液聚合是在機械強烈攪拌或超聲波振動下，利用乳化劑使液態(tài)單體分散在水中(珠滴直徑0001001um)，引發(fā)劑則溶在水里而進行聚合的一種方法。1

8、.2.5縮合聚合縮合聚合也稱縮聚反應，是具有兩個或兩個以上功能團的單體相互縮合，并析出小分子副產(chǎn)物而形成聚合物的聚合反應。1.3 聚合關(guān)鍵設(shè)備和重點監(jiān)控單元聚合工藝的關(guān)鍵設(shè)備是聚合釜和粉體聚合物料倉。聚合釜是帶有夾套或盤管，用于加熱或冷卻反應物的壓力容器，往往設(shè)有機械攪拌裝置。由于在聚合反應中，物料形態(tài)發(fā)生變化，從而影響物料的流動和傳熱過程，因此需安裝機械攪拌裝置。在聚合釜上設(shè)置安全閥和防爆片。當聚合釜設(shè)置安全閥時，在安全閥進口管段上應安裝爆破片，或用惰性氣體或蒸汽吹掃。粉體聚合物料倉：當帶電粉體周圍的電場強度超過介質(zhì)（如空氣）的擊穿場強時，因介質(zhì)產(chǎn)生的電離而使帶電粉體上的靜電荷沿擊穿通道釋放

9、，從而產(chǎn)生靜電放電。粉體放電類型有5種：火花放電（包括人體放電），刷形放電，電暈放電，堆表面放電，傳播型刷形放電。1.4 聚合工藝涉及的主要危險介質(zhì)1.4.1 原料聚合反應所涉及的主要介質(zhì)具有自聚和燃爆危險性。如：聚合原料主要是聚合所用單體和引發(fā)劑，其中單烯烴聚合所指的單體包括液態(tài)的乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯、環(huán)氧乙烷等，二烯聚合所指的單體主要包括丁二烯、苯乙烯、丙烯腈、乙烯、丙烯等都屬于甲類或乙A類火災危險性易燃氣體或易燃液體。其中環(huán)氧乙烷、苯乙烯、氯乙烯等具有一定的毒性，環(huán)氧乙烷屬于高度危害，氯乙烯屬于極度危害，其余大多屬于輕度危害，如乙烯、苯乙烯等。1.4.2其他原料-引發(fā)劑聚合反應涉及

10、到的其他原料主要為聚合所用引發(fā)劑，引發(fā)劑一般是不穩(wěn)定物質(zhì)，有的為強氧化劑，有的可分解爆炸，有的易自燃，如過氧化物、偶氮化合物、烷基鋁和三氟化硼等。1.4.3 產(chǎn)品和中間產(chǎn)品聚合工藝涉及到的產(chǎn)品主要有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、合成纖維、滌綸、錦綸、維綸、腈綸、尼龍、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、醋酸乙烯乳液、丙烯酸乳液、醇酸油漆、聚酯涂料、環(huán)氧涂料粘合劑、丙烯酸涂料粘合劑、聚四氟乙烯、聚醚多元醇等，這些產(chǎn)品大多比較安全，其火災危險性較低，若產(chǎn)品為粉體狀，則易引起靜電危害，進而引發(fā)粉塵爆炸。1.5 山東省主要聚合工藝和產(chǎn)品山東省主要的聚合工藝有聚乙烯生產(chǎn)；聚丙烯生產(chǎn)；聚苯乙烯生產(chǎn)；聚氯乙

11、烯生產(chǎn)；合成纖維生產(chǎn)；滌綸生產(chǎn)；錦綸生產(chǎn)；維綸生產(chǎn)；腈綸生產(chǎn)；尼龍生產(chǎn)等；丁苯橡膠生產(chǎn)；順丁橡膠生產(chǎn)；丁腈橡膠生產(chǎn)等；醋酸乙烯乳液生產(chǎn)；丙烯酸乳液生產(chǎn)等；醇酸油漆生產(chǎn)；聚酯涂料生產(chǎn)；環(huán)氧涂料粘合劑生產(chǎn)；丙烯酸涂料粘合劑生產(chǎn)等；四氟乙烯懸浮法、分散法生產(chǎn)聚四氟乙烯；四氟乙烯（TFE）和偏氟乙烯(VDF) 聚合生產(chǎn)氟橡膠和偏氟乙烯-全氟丙烯共聚彈性體（俗稱26型氟橡膠或氟橡膠-26）等。主要聚合工藝和產(chǎn)品詳見附表一。2 危險性分析2.1 固有危險性固有危險性是指聚合反應中的原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品等本身具有的危險有害特性。2.1.1火災危險性參加聚合反應介質(zhì)的自聚和燃爆危險性：單烯烴聚合單體包括液態(tài)的

12、乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯等，都屬于甲類火災危險性易燃液體。 二烯聚合所指的單體主要包括丁二烯、雙環(huán)戊二烯、苯乙烯、丙烯腈、乙烯、丙烯等都是易燃物質(zhì)，其蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物。有些單體的儲存溫度低于沸點，所以需要在氮氣保護下儲存。有些單體是在壓力下儲存，在向儲罐投單體前，應徹底用氮氣置換。除乙烯、丙烯外其他單體都有自聚的特性，生成聚合物后容易堵塞輸送管道。二烯烴（丁二烯、雙環(huán)戊二烯）不僅能自聚，而且還能生成過氧化物，這是一種有爆炸危險的不穩(wěn)定物質(zhì)。單烯烴聚合反應的引發(fā)劑（催化劑）一般是不穩(wěn)定物質(zhì)，有的為強氧化劑，有的可分解爆炸，有的易自燃，與空氣或其他物質(zhì)接觸可發(fā)生激烈的化學反應，甚至引

13、起爆炸，如過氧化物、偶氮化合物、烷基鋁和三氟化硼。2.1.2 爆炸危險性如烯烴聚合所需單體丁二烯、雙環(huán)戊二烯、苯乙烯、丙烯腈、乙烯、丙烯等易燃物質(zhì)的蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，有些單體的儲存溫度低于沸點，所以需要在氮氣保護下儲存，有些單體是在壓力下儲存的，在向儲罐投單體前，應徹底用氮氣置換。除乙烯、丙烯外其他單體都有自聚的特性，生成聚合物后容易堵塞輸送管道。二烯烴（丁二烯、雙環(huán)戊二烯）不僅能自聚，而且還能生成過氧化物，這是一種有爆炸危險的不穩(wěn)定物質(zhì)。2.1.3 中毒危險性環(huán)氧乙烷、苯乙烯、氯乙烯等反應物具有一定的毒性。如環(huán)氧乙烷屬于高度危害，氯乙烯屬于極度危害，其余大多屬于輕度危害，如乙烯、

14、苯乙烯等。2.2 工藝過程的危險性（1）本體聚合：這種聚合方法往往由于聚合熱不易傳導散出而導致危險。例如在高壓聚乙烯生產(chǎn)中，每聚合1kg乙烯會放出3.8MJ的熱量，倘若這些熱量未能及時移去，則每聚合1的乙烯，即可使釜內(nèi)溫度升高1213，待升高到一定溫度時，就會使乙烯分解，強烈放熱，有發(fā)生暴聚的危險。一旦發(fā)生暴聚，則設(shè)備堵塞，壓力驟增，極易發(fā)生爆炸。 （2）溶液聚合這種聚合方法在聚合和分離過程中，易燃溶劑容易揮發(fā)和產(chǎn)生靜電火花。溶液聚合是單體溶于溶劑中形成均相體系 ,在催化劑的作用下，反應生成聚合物。此聚合方式所采用帶攪拌的設(shè)備能保證反應體系熱量分布均勻，但是因大量使用易燃可燃液體作為溶劑，其燃

15、燒爆炸危險性大。（3）懸浮聚合這種聚合方法在整個聚合過程中，如果沒有嚴格控制工藝條件，致使設(shè)備運轉(zhuǎn)不正常，則易出現(xiàn)溢料，如若溢料，則水分蒸發(fā)后未聚合的單體和引發(fā)劑遇火源極易引發(fā)著火或爆炸事故。（4）乳液聚合這種聚合方法常用無機過氧化物(如過氧化氫)作引發(fā)劑，如若過氧化物在介質(zhì)(水)中配比不當，溫度太高，反應速度過快，會發(fā)生沖料，同時在聚合過程中還會產(chǎn)生可燃氣體。 （5）縮合聚合縮合聚合是吸熱反應，但由于溫度過高，也會導致系統(tǒng)的壓力增加，甚至引起爆裂，泄漏出易燃易爆的單體。聚合過程中的火災爆炸危險性具體分析如下：2.2.1 高活性的單體易發(fā)生氧化、自聚、熱聚反應聚合原料單體基本上為由碳氫構(gòu)成的不

16、飽和烴 ,性質(zhì)活潑 ,在高溫下容易發(fā)生氧化、自聚和熱聚反應。例如丁二烯在一定條件下 ,能在設(shè)備內(nèi)生成性質(zhì)極不穩(wěn)定的丁二烯過氧化物、端基聚合物和自聚物。過氧化物易分解爆炸;自聚物則能在設(shè)備中迅速積累增加 ,致使設(shè)備或管道脹裂 ,大量物料流出 ,引起燃燒和爆炸。2.2.2高壓設(shè)備和管道內(nèi)物料易泄漏 ,形成爆炸性混合物聚合過程是在較高溫度和壓力條件下的密閉設(shè)備和管道中進行的 ,其原料包括溶劑及其他助劑 ,絕大部分屬于易燃易爆物質(zhì) ,數(shù)量大、爆炸極限寬、閃點低和易揮發(fā)。生產(chǎn)過程中 ,可燃物料泄漏常有發(fā)生。易燃氣體或液體蒸氣一般比空氣重 ,泄漏出來后往往沉積于地表、溝渠及廠房死角 ,并且長期積聚不散 ,

17、與空氣易形成爆炸性混合氣體 ,碰到火源便會發(fā)生燃燒甚至爆炸。2.2.3 聚合反應若溫度控制不當 ,易發(fā)生暴聚聚合反應均為放熱和熱動力不穩(wěn)定過程，當熱量來不及導出時會出現(xiàn)“暴聚”現(xiàn)象，反應失去控制而引發(fā)爆炸事故。例如：每kg乙烯聚合時可能產(chǎn)生約 3500kJ 的熱量，而乙烯物料的比熱在聚合反應的溫度和壓力下約為 2.6kJ/ kg·，如果乙烯聚合轉(zhuǎn)化率每升高1%，則反應物料溫度因反應熱會升高 1213；此熱量若得不到及時移出，當體系溫度升到350以上時，乙烯便會發(fā)生爆炸性分解。環(huán)氧乙烷聚合時放出85125kJ/mol 熱量，而其蒸發(fā)熱僅為 25.5kJ/mol，所以環(huán)氧乙烷聚合時，容器

18、中能產(chǎn)生相當高的環(huán)氧乙烷蒸氣壓力，從而引起爆炸。2.2.4催化劑的性質(zhì)增大過程的危險性聚合過程所使用的催化劑，有的為強氧化劑，有的易分解爆炸，有的易自燃。如三乙基鋁，三異丁基鋁 ,異戊基鋁 ,一氯二乙基鋁與二乙基鋁的等分子混合物等與空氣接觸立即燃燒 ,遇水易爆炸。催化劑三氟化硼和空氣接觸也會發(fā)生劇烈反應 ,冒白煙。過氧化物催化劑遇高溫則會發(fā)生分解、爆炸。聚合過程中催化劑加入過量 ,引發(fā)劑的比例過高 ,聚合反應速度加快 ,產(chǎn)生的反應熱不易導出 ,還可能導致暴聚。2.2.5 原料含雜質(zhì)引發(fā)危險原料中的某些雜質(zhì)，對聚合有催化作用或能引起不良副反應，其結(jié)果會使聚合過程變得無法控制。高壓聚乙烯生產(chǎn)中，原

19、料乙烯不純，尤其是含乙炔量過高，壓縮時就易聚合放熱而發(fā)生爆炸。丁二烯中含氧量為500ppm時 ,就會產(chǎn)生端基聚合物。2.2.6 聚合產(chǎn)物具有潛在的危險性聚合產(chǎn)物粘性大 ,設(shè)備和管道常有被其粘堵的可能性。采用管式聚合器的最大問題是反應后的聚合產(chǎn)物粘掛管壁發(fā)生堵塞 ,引起管內(nèi)壓力和溫度變化 ,甚至因局部過熱引起物料裂解 ,成為爆炸事故的原因。此外 ,從生產(chǎn)裝置中清理出來的自聚物、熱聚物遇空氣容易自燃。2.2.7聚合后處理過程中 ,在設(shè)備內(nèi)可能形成爆炸性混合物聚合反應完畢后 ,聚合器內(nèi)除聚合體外 ,還有未反應完的單體、溶劑、乳化劑、催化劑等易燃易爆物 ,若后處理不當 ,會引發(fā)危害。例如用氣體壓出聚氯

20、乙烯聚合物料時 ,若氣體為壓縮空氣 ,則空氣中的氧會與物料中殘存的氯乙烯形成爆炸性混合物。2.2.8靜電危險性分析大多聚合產(chǎn)品，如聚氯乙烯、橡膠、合成纖維及樹脂類物質(zhì)等，其電阻率大都在1012歐厘米左右（10111014），最易產(chǎn)生靜電，又由于在聚合產(chǎn)品輸送過程至粉體聚合物料倉以及由料倉分裝的過程，都很容易產(chǎn)生靜電，易引起靜電起火或爆炸，影響產(chǎn)品質(zhì)量，妨礙生產(chǎn)和傷害人體等危害。針對具體的聚合工藝，建議采用危險與可操作性分析HAZOP或預先危險分析（PHA）或事故樹分析（ETA）等風險評價方法，對整個工藝過程的危險性進行分析。是設(shè)計應有別于安評3 重點監(jiān)控的工藝因素及控制要求3.1 溫度的控制嚴

21、格控制單體的溫度，防止單體自發(fā)聚合。設(shè)備和儲罐應設(shè)置有效的單體冷卻裝置，防止局部形成過熱。避免設(shè)備存在“死角”而長期積料。儲存單體量不能過多，時間不得過長，避免形成自聚物及過氧化物。在貯罐中，要有計劃地加入抑制劑，或高溫季節(jié)（夏秋兩季）使用冷卻水噴淋降溫，及時終止和破壞活性中心，防止聚合物生成。 聚合反應釜應有可靠的冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)一般由夾套冷卻、盤管冷卻和攪拌冷卻等組成，應有多個水源，兩路電源。聚合反應在開始階段或進行過程中都有發(fā)生暴聚的可能性。反應時按投料順序和投料配比準確投料，總物料不應超量。反應前期要防止升溫過快，當反應加速后，放熱量逐漸增加，要及時冷卻降溫。在反應過程中，要十分注意溫

22、度和壓力的變化。將聚合反應釜內(nèi)溫度與聚合單體流量、引發(fā)劑加入量、聚合反應釜夾套冷卻水形成控制關(guān)系。3.2 壓力控制在聚合反應過程中，隨著反應溫度的升高，壓力也不斷升高。如果發(fā)生暴聚，壓力急劇升高。除了在聚合設(shè)備上安裝安全閥、防爆膜外，必須考慮壓力報警并與切斷進料、緊急泄放、加入抑制劑聯(lián)鎖。3.3 嚴格控制原料純度 原料應有嚴格的質(zhì)量檢驗制度，保證原料中不含對聚合有引發(fā)作用或能引起不良副反應的雜質(zhì)。例如生產(chǎn)聚乙烯的原料乙烯，純度要求大于99.99%，其中乙炔百分含量低于0.01，并不含氧化性催化雜質(zhì)。丁二烯儲罐的含氧量須在0.1%以下才能進料，儲存過程中含量在0.3%以下。3.4 正確使用催化劑

23、在配制催化劑過程中，必須注意安全。在搬運物料時要輕拿輕放，防止撞擊發(fā)生危險。烷基鋁等要防止與空氣接觸發(fā)生自燃和遇水受潮發(fā)生爆炸，過氧化物要防止遇高溫分解發(fā)生爆炸燃燒。嚴格控制催化劑的添加量，其加入量還需根據(jù)物料的溫度進行調(diào)節(jié)，溫度高時，加入量適當減少，溫度低時，加入量適當增加。3.5 反應時按投料順序和投料配比準確投料，總物料不應超量。反應前期要防止升溫過快，當反應加速后，放熱量逐漸增加，要及時冷卻降溫。在反應過程中，要十分注意溫度和壓力的變化。對于管式反應器，通常采用控制有效直徑的方法調(diào)節(jié)物料流速，在聚合管開始部分，插入具有調(diào)節(jié)功能的調(diào)節(jié)桿，避免初期反應的突然爆發(fā)。當溫度大幅度上升，或發(fā)生其

24、他危急情況時，可加入抑制劑以降低引發(fā)劑的活性。在聚合物單體、引發(fā)劑（催化劑）的進料管線上分別設(shè)置流量計和調(diào)節(jié)閥，并在流量計和調(diào)節(jié)閥之間設(shè)置聯(lián)鎖關(guān)系。3.6 反應釜攪拌速度的控制如果攪拌裝置運轉(zhuǎn)不正常，則影響設(shè)備內(nèi)物料的均勻性，不僅影響傳熱，也可能出現(xiàn)局部過熱，所以聚合過程有可能出現(xiàn)反應失控和暴聚的現(xiàn)象。聚合釜攪拌電流與聚合單體、催化劑及反應抑制劑進料閥進行聯(lián)鎖，當攪拌失效時，能及時切斷單體、催化劑進料和加入聚合反應抑制劑。3.7 回流比的控制由于聚合反應放熱較多，單靠增大反應器尺寸以獲得較多的夾套和蛇管冷卻面積是不夠的，目前工藝上多利用單體或溶劑氣化回流帶出反應熱，經(jīng)冷凝或壓縮液化后，再返回聚

25、合釜吸熱，因此控制回流比十分重要。3.8 冷卻水的壓力、流量控制聚合釜所用冷卻水的壓力必須符合聚合釜夾套或盤管設(shè)計壓力的要求，冷卻水的溫度和流量必須滿足聚合釜內(nèi)物料熱量衡算和具體工藝的要求。另外，冷卻水的流量隨聚合釜內(nèi)溫度的變化進行自動調(diào)節(jié)，若調(diào)節(jié)無效，需發(fā)出報警信號，通知操作人員采取緊急措施排除故障。當冷卻失控時，需及時加入聚合反應抑制劑。3.9 異常狀態(tài)下報警及聯(lián)鎖控制在聚合反應釜設(shè)立緊急停車系統(tǒng)。反應釜內(nèi)溫度/攪拌電流與聚合物單體、催化劑進料及加入反應抑制劑聯(lián)鎖，一旦反應超溫、超壓、攪拌失效或冷卻失控，能及時切斷進料并加入聚合反應終止劑。聚合釜設(shè)置安全閥并串接爆破片，考慮設(shè)置緊急泄放閥與

26、釜內(nèi)壓力聯(lián)鎖并報警，泄放管引至事故回收裝置或火炬；聚合釜底出料管線引出一條去事故回收槽的管線，以收集事故狀態(tài)下的物料。4推薦的安全控制方案4.1各工藝參數(shù)的控制方式聚合工藝的溫度、壓力、液位、反應投料速度與物料配比、反應釜攪拌速率、冷媒的運行狀況等重點監(jiān)控工藝參數(shù)的控制方式見附表二。聚合釜內(nèi)溫度的控制主要是通過調(diào)節(jié)聚合釜單體等的加入量、夾套內(nèi)冷卻水的流量等參數(shù)來完成。由于聚合反應是放熱反應，當溫度低于或高于規(guī)定范圍時，要自動調(diào)節(jié)聚合物單體或催化劑的加入量（催化劑一次性加入的除外）。聚合釜內(nèi)壓力的升高來源于溫度的升高導致聚合釜內(nèi)物料汽化產(chǎn)生高壓，所以根源在于控制聚合釜內(nèi)溫度。釜內(nèi)壓力超高時，應設(shè)

27、高高限報警并與緊急泄放閥聯(lián)鎖。由于聚合物單體、催化劑之間的加料順序和配比對整個聚合反應至關(guān)重要，因此必須控制其進入聚合釜的順序和流量（質(zhì)量或體積），做到自動調(diào)節(jié)并累積計量。由于粉體聚合物料倉輸送較頻繁，摩擦起電占主要因素，因此可通過限制易燃或可燃物料的流速來減少摩擦起電；還可通過接地泄露措施導除靜電荷的大量積聚。此外，粉體聚合物料倉的傳動軸、輥等不得采用電阻率較高的絕緣材料，以免靜電防電引起燃燒、爆炸。物料輸送涉及到的容器、管道、法蘭、閥門、接頭以及機泵外殼，應有良好的連接并接地。通過良好接地來加速靜電荷的泄放，減少靜電荷的積累，以消除靜電電。所有法蘭及絲扣連接處應采用導電線或銅片跨接。4.2

28、 工藝系統(tǒng)控制方式4.2.1基本監(jiān)控要求（1）聚合反應應實現(xiàn)反應器的溫度和壓力的自控，并設(shè)置報警和聯(lián)鎖系統(tǒng)。其溫度、壓力自控方式可根據(jù)工藝過程原理采取簡單控制系統(tǒng)或復雜控制系統(tǒng)。反應器體積較大、反應熱分配不均勻時，應增加溫度測量點數(shù)，取其數(shù)個關(guān)鍵點的溫度平均值作為反應器的被控溫度。當反應器的溫度和壓力接近聯(lián)鎖設(shè)定值時，發(fā)出聲光報警；當反應器的溫度和壓力達到或超過聯(lián)鎖設(shè)定值時，產(chǎn)生聯(lián)鎖動作：切斷投料，終止反應，冷媒閥門全開以帶走反應熱等，并同時發(fā)出聲光報警。（2）聚合反應為連續(xù)工藝過程時，參與反應的原料應有溫度、壓力、流量監(jiān)測，實現(xiàn)各原料進料的恒定控制或比值控制和聯(lián)鎖。生產(chǎn)中若某種原料流量出現(xiàn)異

29、常，要保證切斷危及安全的原料投入，并發(fā)出聲光報警。（3）對于帶攪拌的釜式反應器，應實現(xiàn)攪拌器運行狀況的監(jiān)控和聯(lián)鎖。攪拌器運行狀況的監(jiān)控可采取監(jiān)測攪拌電機的電流、攪拌器的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。當攪拌器出現(xiàn)異常時，應發(fā)出聲光報警，若危及安全時，應聯(lián)鎖停產(chǎn)。（4）應設(shè)置原料進料緊急切斷系統(tǒng)，使工藝操作人員可在操作室內(nèi)切斷原料的投入。（5）應設(shè)置反應器的緊急冷卻系統(tǒng)、緊急泄放系統(tǒng)等，且這些系統(tǒng)可由操作人員在控制室啟動。（6）在組分測量儀表條件滿足時，應加裝原料、反應尾氣在線分析儀表，并將其分析結(jié)果遠傳至操作室。4.2.2 控制系統(tǒng)的選用原則：鑒于PLC、DCS系統(tǒng)已逐步國產(chǎn)化，其控制、操作功能較強，可靠性及平均

30、無故障時間較高，已能滿足大部分的化工工藝的需求，且價格適中，因此建議除了工藝過程簡單、監(jiān)控參數(shù)較少時（50點以下）選用智能儀表并與工控機通訊的系統(tǒng)外，其它則應首選PLC或DCS系統(tǒng)。（1）對于間歇氯化反應過程，其控制的主要功能為邏輯判斷、順序控制等為主，模擬監(jiān)控為輔，宜選擇PLC系統(tǒng)；（2）對于連續(xù)氯化反應過程，以監(jiān)控模擬控制信號為主，邏輯判斷、順序控制為輔，宜選擇DCS系統(tǒng)。4.3 安全控制方式（1）對于系統(tǒng)控制回路較多、危險程度較高的裝置，如事故一旦發(fā)生，將造成人員傷亡、界區(qū)外環(huán)境污染及經(jīng)濟損失較大時，應設(shè)置獨立于工藝控制系統(tǒng)之外的緊急停車系統(tǒng)（ESD）。（2）一般危險裝置，如事故一旦發(fā)生

31、，一般不會造成人員傷亡、界區(qū)外環(huán)境污染及經(jīng)濟損失不太大時，可在控制室內(nèi)加裝緊急停車按鈕，確?，F(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況（如氯氣泄漏、重要設(shè)備損壞等）時，操作人員可在控制室內(nèi)切斷原料進料、啟動緊急冷卻系統(tǒng)、緊急泄放系統(tǒng)和吸收中和系統(tǒng)等。以上（1）、（2）兩款的設(shè)計應滿足信號報警、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)定 HG/T20511-2000之要求。（3）工藝的原料、中間產(chǎn)品及產(chǎn)品大多為有毒、易燃易爆物品，裝置應按石油化工企業(yè)可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范設(shè)置檢測報警系統(tǒng)，并保證裝置停車或工藝控制監(jiān)控系統(tǒng)失效后，仍能有效地進行監(jiān)測、報警。4.4 其他安全設(shè)施對于具體的裝置，考慮安全設(shè)施時不應孤立的看待具體的設(shè)備或

32、工序，還應考慮相關(guān)的原料準備、產(chǎn)品儲存、公用工程等相關(guān)設(shè)施和工序，任何一個工序出現(xiàn)故障都可能影響到整套裝置的安全，在設(shè)置監(jiān)控或聯(lián)鎖、報警時一并考慮進去。對于裝置中因工藝參數(shù)失控而引起的過壓、危及設(shè)備或管道時，除了設(shè)置自控、聯(lián)鎖系統(tǒng)外，還應設(shè)置防爆膜、安全閥、高壓閥、單向閥、緊急排空閥、液位計及緊急切斷裝置等其他安全設(shè)施。聚合工藝中物料易爆聚、分解而造成超溫、超壓，聚合釜應設(shè)報警信號和泄壓排放設(shè)施，以及自動或手動遙控的緊急切斷進料設(shè)施。5 通用設(shè)計要求對于新建或改、擴建裝置，在制定設(shè)計方案時，應根據(jù)工藝、自控及安全要求，結(jié)合本指導方案，進行優(yōu)化設(shè)計。對于在役氯化工藝裝置進行自控與安全連鎖改造，增

33、加或者完善安全控制系統(tǒng)，其設(shè)計工作應遵循以下原則要求：5.1 收集產(chǎn)品工藝資料企業(yè)產(chǎn)品簡介、使用工藝簡介、聚合工藝流程圖，涉及的設(shè)備簡圖和工藝物性參數(shù)，特殊檢測工藝操作狀態(tài)下的物性。改造企業(yè)需提交的設(shè)計資料清單詳見附表三。5.2 確定改造范圍（1）與企業(yè)協(xié)商根據(jù)國家安監(jiān)總管三（2009）116號文要求實現(xiàn)自控聯(lián)鎖的聚合工藝過程。（2）核實聚合工藝過程所涉及的上下游工藝過程對自身的影響（如冷媒的規(guī)格流量、惰性保護氣體的規(guī)格數(shù)量等）。（3）將聚合工藝以及對該工藝過程產(chǎn)生影響的上下游的工藝過程和對工藝安全產(chǎn)生影響的相關(guān)公用工程一并納入自動化控制與安全聯(lián)鎖技術(shù)改造范圍，確定控制方案，繪制PID圖。5.

34、3設(shè)備選型（1）確定相關(guān)檢測儀表型號。（2）計算并選定執(zhí)行機構(gòu)型號。（3）根據(jù)工藝過程復雜程度、檢修能力等確定自動化和安全聯(lián)鎖的實現(xiàn)載體（如DCS、PLC、智能表、常規(guī)表；電動、氣動、液動、自力等）。5.4 提交方案（1）繪制實施的工藝管道儀表控制流程圖（PID）。（2）繪制順序控制邏輯圖（需要時）。（3）控制、報警、聯(lián)鎖一覽表。（4）自控設(shè)備表。（5）檢測取源和執(zhí)行器改造圖（說明或標注標準號）。 （6）提交自控、聯(lián)鎖能源供應方案。5.5 與建設(shè)方技術(shù)交底，提交改造圖紙，簽署設(shè)計變更。6典型工藝安全控制系統(tǒng)改造設(shè)計方案某企業(yè)產(chǎn)品乳化劑聚合工序安全控制方案6.1工藝簡述該聚合反應屬于間歇操作。先

35、在聚合釜內(nèi)加入一定量的乳化劑作溶劑，并一次性加入一定量引發(fā)劑，環(huán)氧乙烷經(jīng)流量計計量后通入聚合釜，開始反應時，需要用蒸汽加熱來引發(fā)反應，達到引發(fā)反應溫度后進行放熱反應，反應熱由釜內(nèi)盤管及夾套循環(huán)水帶走，反應溫度在150160左右，壓力控制在0.2MPa以內(nèi)，反應約58小時，合格后，用真空移至干燥釜，進行下一步工序。工藝流程圖見附圖一。6.2 該裝置聚合工藝危險性分析6.2.1 固有危險性分析本裝置涉及危險化學品有環(huán)氧乙烷、氫氧化鉀和乙酸等。其中環(huán)氧乙烷屬于甲A類無色氣體，環(huán)氧乙烷氣體與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱會引起燃燒爆炸，且屬于高度危害物質(zhì)，人吸入一定量的環(huán)氧乙烷氣體后容易發(fā)生

36、中毒窒息；氫氧化鉀和乙酸屬于腐蝕品。 6.2.2 工藝過程危險性分析反應過程為放熱反應，反應初期需進行加熱，達到引發(fā)反應溫度后開始反應，并開始放熱反應，此時通過循環(huán)水帶走反應熱，控制反應溫度，若循環(huán)水量不足，或加入環(huán)氧乙烷速度過快，會發(fā)生爆聚，短時間放出大量的熱，反應釜溫度、壓力急劇升高，如沒有有效的安全措施和設(shè)施，有可能會發(fā)生聚合釜爆炸。反應過程中突發(fā)停電、攪拌停止或冷卻水泵機械故障、冷卻水停供，會造成反應釜溫度劇升，有使反應生成物超溫發(fā)生分解，引發(fā)火災爆炸的危險。6.3 某企業(yè)產(chǎn)品乳化劑安全控制方案綜述該裝置區(qū)主要危險部位在反應釜。該部位主要危險是發(fā)生暴聚，短時間內(nèi)引起釜內(nèi)壓力急劇升高，泄放不及時造成反應釜爆炸，原因可能是加入環(huán)氧乙烷速度過快或循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不能及時將反應熱帶走造成。在聚合釜的環(huán)氧乙烷進料管線上設(shè)置