高压聚乙烯装置料仓燃爆危险分析及对策

高压聚乙烯装置料仓燃爆危险分析及对策

崔凡星

联泓新材料科技股份有限公司，山东省枣庄市， 277527

摘要：由于我国经济的快速发展和社会的不断进步，聚乙烯装置引起的料仓爆炸事故越来越多，已成为化工企业面临的严重安全威胁。爆炸事件不仅给公司造成较大的经济损失，也影响了生产经营的安全管理，造成不良的社会影响。

关键字：高压聚乙烯装置；料仓；燃爆；危险分析；对策

1高压聚乙烯的应用

在生产聚乙烯的设备包括管式反应器和釜式反应器。聚乙烯生产的重要设备有压缩机设备和聚合设备。每个设备都有自己的功能，可以提高聚乙烯生产的效率。气态乙烯通过一次压缩机和二次压缩机两个系统压缩升压后，进入到聚合反应器中，通过引发剂引发聚合反应，聚合物先由高压分离器分离，在由低压分离器分离得到聚乙烯产品。再由挤压造粒系统和风送系统完成聚乙烯整个生产过程。为实现高效生产目标，降低聚乙烯生产成本，提高生产效率，可根据化工生产的具体情况，满足设计要求的前提下，优化生产工艺结构，选择合适的生产设备，加强设备维护，提高设备运行效率，最大限度地提高聚乙烯的生产能力，满足化工生产的需要。聚乙烯是一种通用型树脂，具有良好的柔韧性、伸长率、电绝缘性、透明性和耐低温、耐酸、耐碱性等优良性能。因此，在我国工业领域得到广泛应用。所引发的问题和事故也越来越多，其中最严重的就是聚乙烯料仓爆炸的危险。近年来，聚乙烯料仓爆炸事件逐渐增多，越来越受到企业和民众的关注。影响爆炸的因素很多，形势不容小觑。由于爆炸不仅会给企业造成难以想象的经济损失和事故，还会对社会和国家造成负面影响，因此，作为安全管理者和企业领导者，必须高度重视并解决这个问题。

2现状

将过氧化物引入反应器以引发乙烯聚合，形成高压、低压聚乙烯。聚乙烯原料与未反应的乙烯单体的混合物在高低压分离器中分离，进入螺杆挤出机与添加剂混合，然后经过水下造粒过程成为高压聚乙烯颗粒。离心干燥后的颗粒状产品由风输送到脱气料斗。除去残留乙烯并混合后，将产品送到包装仓，装在袋中，然后出厂。

3危害分析及对策

3.1突然爆炸的原因

装置在实际操作中，主要是通过往复式压缩机对乙烯气体进行压缩，然后将其它参与反应的化学物质混合。随着压力升高，则该区域可能会出现高温，这为分解反应提供了必须的物理条件。在局部高温热点的情况下，分解反应的初始温度会远低于装置内乙烯气体的平均温度，可见局部热量越高，装置的初始温度越低。而不同设备爆炸的原因不同。有的是设备原设计缺陷造成的，有的是操作失误或硬件故障造成的，有的是扩容造成的生产设施与生产能力不一致造成的。装置所有过程控制指标均在正常范围内，即所有事故均发生在装置正常运行期间。

3.2静电因素造成

当输送风机启动后，静电荷量随风速增加而增加。随着摩擦和粒子碰撞的增加，严重程度随着输送速度的变化而变化。一旦粒子的电荷达到饱和，粒子的带电量将不再增加。从实验结果可以看出，带静电量的粒子饱和所需的时间与运动速度成反比。在输送过程中，当颗粒带静电量达到饱和时，空气流速达到每秒几米到几十米，但所需管道长度不超过几米。当运动速度恒定且每个粒子在管道中停留一定时间时，粒子的数量随着输送量的增加而增加，这将不可避免地降低管道中所有粒子发生碰撞和摩擦的可能性。另外，输送量的大小也与粒子所携带的静电荷的大小成反比，利用这个比例关系，也可以制定适当的防静电措施。

3.3运输过程爆炸

运输和包装过程中的主要工作介质是聚乙烯颗粒。如果在生产和运输过程中，脱气仓或部分区（锥）内空气中的乙烯在爆炸极限内，则在静电或一定能量的影响下会发生爆炸。另外，从挤出造粒机到成品包装过程中，由于流速过高等运输原因会产生聚乙烯粉尘，当粉尘和空气混合物达到一定浓度时，静电火花可能引起爆炸。

4整改对策

4.1改造

目前，国内外新安装的聚乙烯装置的聚乙烯脱气料斗脱气系统已有所改进。吹扫带和空气炮反冲洗喷嘴安装在料仓锥体上，喷嘴无插入式设计。反冲洗喷嘴的调整和设计改进对于解决料仓锥体的脱气死区非常有效。具有逆流风量大等特点，制定了逆流改造方案。上、下风道单独送风，根据料仓原设计风量、风压分别调节，各风风量分别计算确定，保证料仓内乙烯气体的浓度，尤其是锥体部分的乙烯浓度不超过乙烯爆炸下限浓度。改装范围及具体内容如下：(1)气缸上的原单向鼓风机保持不变，风量可作相应调整，改变喷枪结构或将进气管插入气缸内。料仓经过防静电处理，减少电荷积聚，避免产生火花放电。(2)增加了一种新的空气炮冲击方式，气嘴安装在料仓锥体上，使用气嘴，气带采用环形气带。增加该回流通道，可有效解决原设计中锥体脱气死区的问题，增加吹扫系统的操作灵活性。此外，新增环形气带还可以弥补原有反吹量的不足，使料仓截面上的气体分布更加均匀，避免料仓局部吹扫，从而有效提高料仓脱气效率。(3)为保证两次脱气的风量分布，采用节流孔板和流量计对上下脱气的风量进行监测和控制，确保上下气流不短路。脱气风必须保证其风量满足锥形段物料的脱气需要，同时不影响料仓的正常送料。

4.2消除爆炸危险

乙烯气体浓度应控制在爆炸下限以下，以确保料仓的安全使用。在制造过程中，许多公司使用脱气吹扫系统将乙烯气体浓度降低至爆炸下限以下，以防止与料仓空气混合形成爆炸性气体，引发气体爆炸相关的事故。也可以采用降低低压分离器内压力的方法，使熔融聚乙烯中的乙烯尽可能挥发，进入低压循环系统，从而降低聚乙烯产品的乙烯含量。

4.3防止静电爆炸的技术措施

（1）优化料仓反吹脱气系统的运行，料位低时，确保反吹风量在料仓锥体处，避免料位低时因“短路”反冲而积聚可燃气体。

（2）在料仓锥体上安装单独的空气炮进行反吹。

（3）将脱气风机入口过滤网由原设计的离地30cm左右增加到离地180cm，防止灰尘堵塞入口过滤网；及时清洗更换滤网。

（4）对料仓内部的金属突起物进行防静电处理，避免料位靠近喷口时释放高能量。

结束语

不断提高聚乙烯收率，满足聚乙烯生产工艺的技术要求，通过加强对聚乙烯生产设备的维护保养措施，可以延长设备寿命，预防安全突发事件，提高聚乙烯生产的经济效益，避免发生爆炸。由于排污系统的现代化改造，有效提高了料仓脱气效率，将料仓内可燃气体含量控制在安全范围内。安装静电阻尼器可减少粉尘积聚电荷量并消除爆炸料仓所需的点火源。安装静电检测器可以保证料仓静电测量的可靠性。上述两项措施的实施，为了获得聚乙烯的最大产量，高压聚乙烯生产装置根据不同的生产工艺和不同的生产设备，可以有效防止料仓火灾事故的发生，消除料仓潜在的安全威胁，保证装置的安全生产，提高生产效率才能达到预期的聚乙烯生产能力，满足化工市场的需求。

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