聚合反应安全技术

曹,源

中国石化齐鲁石化公司研究院  山东 淄博  255400

中国石化齐鲁石化公司氯碱厂聚氯乙烯装置包括2套装置，一套23万t装置（以下简称老装置）引进日本信越公司技术，于1988年6月投产；另一套37万t装置（以下简称新装置）引进美国西方化学公司技术，于2004年9月20日投产。老装置共有8台127m3聚合釜，新装置共有6台135m3聚合釜，全车间共有14台聚合釜。聚合釜反应区主要包括聚合釜、聚合釜回流冷凝器，以及回收管线等。每台聚合釜都是重大危险源，如果发生爆炸，后果不堪设想，因此，安全生产十分重要。本文就聚合釜反应区的安全情况进行分析，并提出对策。

1以往事故案例

1.1回收管线阀门泄漏

2004年10月6日，某厂聚氯乙烯装置新建装置中控室可燃气体检测仪聚合楼区突然全部报警。此时，一台聚合釜正在按照聚合程序开始进行聚合放料和回收。正在中控室的车间技术员迅速指令停止聚合回收、现场人员进行检查确认。现场发现，聚合楼内已经弥漫着氯乙烯气体，如遇火星，后果不堪设想。危险面前，现场值班长、班长、操作工毫不犹豫，先后戴上空气呼吸器冲进聚合厂房，寻找泄漏点。发现聚合四楼由聚合釜至回收分离器的阀门一侧螺栓全部脱落，管线一侧移位，情况万分危急。这时，值班主任立即组织抢险，指令停止现场一切动火作业，中控人员禁止一切动作，疏散人员，封锁现场，通知消气防赶到现场监护，确认聚合厂房内所有事故风机和通风机运转正常，所有窗户全部打开，并组织车间技术人员详细检查消除现场可疑情况。半个多小时后，氯乙烯气体很快驱散，中控室可燃气体监测仪消除报警，恢复正常。

1．2聚合釜满釜使安全阀起跳

2006年4月7日，某厂聚氯乙烯装置聚合釜加完单体、脱盐水、分散剂之后，程序开始加入引发剂时，发现引发剂泵不上量，现场确认是该泵减速箱故障，随即更换新减速箱，又开始投料，由班组员工对聚合釜进行手动VCM回收，回收完毕后，釜内压力0.036MPa，废水排入废水罐，最后手动进行5次放料之后冲洗现场确认无废水。然后启动程序，进行喷涂和喷涂后冲洗。为慎重起见，车间要求进行喷涂后多次废水外排，但现场操作工确认无外排废水，开始投料，釜内压力到0.7MPa，温度为37℃，随后压力不断上升到1.19MPa高压报警，几秒钟后压力再次增大，造成聚合釜一安全阀起跳（安全阀起跳压力1.31MPa），喷出VCM和水，随即安全阀回座。

经排查，放料管线、废水外排管线情况无堵塞情况，加料流流量计无异常（随后加料各釜也正常），综合分析认为，由于物料在釜内时间长和回收VCM的闪蒸，导致釜温较低6℃，难以彻底回收和放料，釜内残存VCM和脱盐水，加料过程中满釜造成压力瞬间上升，安全阀起跳。

1．3DCS停电事故

2006年6月9日，某厂聚氯乙烯装置2#PVC装置计算机24伏电源突然停止，装置包括汽提干燥所有DCS启动的现场机泵全部停止，只有现场PLC控制的冷冻机以及现场启动的机泵、搅拌器、压缩机等少数设备运转（压缩机运转但是密封水泵停止）。聚合釜冷却夹套水泵停止，聚合搅拌器停运，但是DCS显示运行状态（绿色），NO紧急终止系统没有自动加入。此时6台聚合釜中，5台釜正在聚合，1台正在喷涂状态。

车间立即启动事故处理应急预案，迅速向厂调度室汇报，由于现场大面积设备停运，起初以为电气原因，中控人员随即手动点火，加入NO，但是现场人员发现此时NO程控总阀和4个NO钢瓶阀门打不开，仪表人员和操作人员立即用手动打开5个阀门。现场人员将电送至现场启动聚合釜搅拌器，现场启动冷冻水夹套泵，由于一台聚合釜刚刚聚合，引发剂浓度较高，聚合搅拌器停运后，温度、压力上升较快，聚合异常剧烈，而聚合釜搅拌转速只有25转（DCS不调节）就在加入NO之际，压力突然升至1.45MPa，温度80.27℃，造成一只安全阀起跳。

由于事发突然，特别DCS停电以后，许多参数无法显示，操作工忙而不乱，与仪表人员一起迅速手动打开NO程控阀门，向聚合釜中加入NO控制了其他各釜尤其聚合温度上升的势头，避免了VCM的大面积泄漏。后仪表24伏电源恢复供电，重新启动搅拌器，汽提干燥开车，对聚合各釜进行回收。

这是新装置投产以来所遇到的最大一次突发事件，不同于一般装置突然停电，由于设计原因紧急终止系统没有独立于DCS，自动紧急终止系统系统没有在关键时刻发挥作用，但是广大技术员和操作工临危不惧及时采取手动措施加入NO，终止聚合反应，制止了事态的进一步扩大。

2装置的主要安全技术

2．1老装置的安全技术保障措施

(1)老装置全部聚合过程有22个程序，全部采用计算机控制，可以避免因误操作而发生事故。

(2)设计并运行2套独立电源。

(3)8台聚合釜都有一套终止剂注入系统，当发生紧急情况时，会自动加入终止剂，能在几秒钟内使聚合釜的反应停止，这样能够避免由于聚合反应热不能及时移出而引发爆炸事故。

(4)8台聚合釜都装有相应规格的安全阀，并且还装有紧急用的气体排放系统（自动和手动操作），以保证聚合釜的安全。

(5)排入大气的含有VCM的废气排放高度距地面25m以上。

(6)聚合反应区域设有50多个带报警的可燃性气体检测仪，对泄漏的可燃性气体进行自动检测和报警。

(7)设有电传火警系统以及工业电视系统以监视现场情况。

(8)现场呼叫联络通讯系统畅通。

(9)现场配备了消防栓、消防炮和足够数量的干粉灭火器。

2．2新装置的安全技术保障措施

(1)6台聚合釜都设有两个带防爆板的安全阀，以及紧急用的气体排放系统，有效保证聚合釜及时卸压。

(2)每台聚合釜设有紧急自动终止（NO）系统和事故终止DEHA系统（ESD盘）

(3)几个重要地方设置可燃和有毒气体监测仪，检测工作区氯乙烯浓度。

(4)装置VCM排放高度为15m半径内最高平台3m以上。

(5)选用机构合理的设备材质，保证装置中的设备运行可靠、使用寿命。所有仪表选用本安型，并且为故障安全型，以确保安全生产。

(6)空调机组与火灾自动监测系统连锁，当探测到火灾时，所有暖通空调设备自动关闭。

(7)装置采取了可靠的防静电、防雷措施，对装置的所有接地线连接在一起构成全厂接地网，对输送VCM到管道采取了限制流的方法避免了流速过快而带来的静电危害，PVC粉料的输送管道采取静电措施，PVC粉料料仓静电接地而且内部采取防止产生静电火花措施。

(8)装置设有水喷雾灭火系统，火灾状态可实现对VCM贮罐和、台聚合釜和浆料槽的自动水喷淋进行消防冷却。一般设有8个水雾喷头，8个探头，喷射角度120℃，流量50l/min，喷头安装位置距被保护设表表面大于200mm。

3聚合操作安全技术

⑴聚合区为1级危险区，氯乙烯单体系易爆易燃品，严禁将火种带入生产岗位，劳保着装齐全完好。

⑵严禁用铁器敲打设备，必要时使用铜棒。

⑶严格按照工艺规程对聚合进行气密，并填写好气密记录，重点检查人孔，底部阀门以及拆卸的法兰等。

⑷必须定期检查Nom泄漏情况（每班一次），确保紧急终止剂备用。

⑸保持厂房通风良好，VCM放空线必须有接地和避雷措施。

⑹聚合连锁保持好用，严禁随意摘除。

⑺聚合釜打开前必须进行抽真空、蒸汽吹扫，进釜必须办理作业证，佩戴好防护工具。

结语

在氯碱生产中，聚氯乙烯的安全生产显得尤为重要，任何一处疏忽都能引起重大事故的发生，所以，我们需要从各方面下功夫，把安全作为一项重点来抓，从而保证聚合釜安全高负荷运转。