聚氯乙烯(PVC)聚合过程的FTA分析与安全管理对策措施

《风险分析与安全评价》结业论文题目聚氯乙烯（PVC）聚合过程的FTA分析与安全管理对策措施学院化学与材料工程学院年级13级专业安全工程班级1507131学号150713106学生姓名金杰任课教师李爱英职称副教授论文提交日期2016.7.8聚氯乙烯（PVC）聚合过程的FTA分析与安全管理对策措施摘要聚氯乙烯：全名为Polyvinylchlorid，主要成份为聚氯乙烯，它是非常受人们喜爱的一种合成材料，这种材料在全球材料的使用量中排名仅次于第一名。但是聚氯乙烯的聚合过程存在很多的潜在危险因素，一旦发生事故，将会导致人员伤亡和财产损失，给公司的发展带来巨大的负面影响，为此，必须对聚氯乙烯的聚合过程进行安全评价，可以用事故树分析方法（FTA）对聚氯乙烯聚合过程进行定性与定量的分析，得出聚合釜发生爆炸的概率以及各基本事件对顶事件的影响程度，并给出聚氯乙烯悬浮聚合过程中的一些安全对策及控制措施。关键词：聚氯乙烯聚合过程聚合釜爆炸事故树分析目录1聚氯乙烯聚合反应过程概述....................................51.1悬浮法聚合工艺过程..................................................................................51.2聚合过程单元划分......................................................................................51.2.1聚氯乙烯聚合单元...............................................................................51.2.2聚氯乙烯汽提单元...............................................................................61.2.3尾气回收单元............................................................................................72危险源的辨识................................................73事故树分析..................................................93.1事故树分析概述................................................................................................93.1.1事故树分析的概念....................................................................................93.1.2事故树分析的步骤..................................................................................103.2事故树定性分析..............................................................................................113.2.1事故树的最小割集....................................................................................113.2.2事故树的最小径集....................................................................................123.2.3基本事件的结构重要度............................................................................123.3事故树定量分析..............................................................................................133.3.1顶事件的发生概率..................................................................................133.3.2基本事件的概率重要度..........................................................................153.3.3基本事件的关键重要度..........................................................................153.4聚合釜爆炸事故的事故树分析......................................................................163.4.1定性分析..................................................................................................183.4.2定量分析..................................................................................................204对策措施及建议.............................................224.1安全预防措施..................................................................................................224.1.1人失误的预防措施..................................................................................224.1.2机械设备的预防措施..............................................................................234.1.3环境安全预防措施..................................................................................234.1.4管理安全预防措施..................................................................................234.1.5方法安全预防措施..................................................................................244.1.6物料安全预防措施..................................................................................244.2应急预案..........................................................................................................245结论.......................................................25参考文献：...................................................261聚氯乙烯聚合反应过程概述1.1悬浮法聚合工艺过程氯乙烯在常温常压下为气体，其沸点-13.4℃，加压后在聚合釜内转变为液体，本悬浮法聚合工艺过程采用等温入料工艺，并由DCS集散型控制系统对本装置生产全过程进行自动控制。将纯水、氯乙烯单体(VCM)及各种助剂按照一定程序加入聚合釜内，在一定温度、压力下发生聚合反应生成聚氯乙烯（PVC），聚合后的聚氯乙烯浆料送至出料槽，再经汽提塔脱除聚氯乙烯颗粒内部的氯乙烯后，通过干燥脱除水分，经包装后入库。未反应的气相氯乙烯经压缩机、冷凝器压缩冷凝后回收至回收单体槽。聚氯乙烯生产工艺流程如图1-1所示。图1-1聚氯乙烯生产工艺流程图1.2聚合过程单元划分根据聚氯乙烯聚合过程的特点，可考虑将聚氯乙烯悬浮聚合过程划分为以下三个主要单元：聚氯乙烯聚合单元、聚氯乙烯汽提单元和尾气回收单元。1.2.1聚氯乙烯聚合单元本文采用的是聚氯乙烯悬浮聚合方法。聚合过程中采用过氧化物或偶氮化合物做引发剂，将液态氯乙烯单体（VCM）在搅拌的作用下分散成小液滴，悬浮于水介质中进行聚合。溶于单体中的引发剂，在聚合温度（45～65℃）下分解成自由基，引发氯乙烯单体（VCM）进行聚合，而水中溶有分散剂，以防止氯乙烯液滴的并聚和防止达到一定转化率后PVC-VCM溶胀粒子的粒并。整个聚合过程是按照一定的程序，在一定的条件下在聚合釜（图1-2）内进行并完成的。图1-2聚合釜1.2.2聚氯乙烯汽提单元反应结束的聚氯乙烯被加热到70～100℃，送到汽提塔（图3-3）顶，汽提塔底部通入的蒸汽与从塔顶下来的聚氯乙烯料浆逆流接触进行传热，聚氯乙烯颗粒吸附的氯乙烯和水相中的氯乙烯被加热气化，随上升的水蒸气汽提带逸出去，随着料浆的不断往下流动，温度逐渐升高使水相中的氯乙烯随温度的升高而降低，树脂内部与水相中氯乙烯的含量形成浓度差，在这浓度差的推动下，聚氯乙烯内部的氯乙烯不断向水相进行扩散，并逐渐被气化，随着蒸汽的上升被带走，经冷凝器冷却、分离后进入氯乙烯气柜，从而使树脂中的残留单体减少，聚氯乙烯浆料被送入干燥包装。在整个过程中，主要是通过控制汽提塔的差压、出口压力、汽提塔的底温来获得较好的控制效果。图1-3汽提塔1.2.3尾气回收单元在氯乙烯聚合过程中，考虑到聚氯乙烯（PVC）树脂的质量和聚合经济性，氯乙烯反应转化率一般控制在85%～90%，这样就存在大量未反应的单体需要回收。回收前期由于压力高，气相氯乙烯直接进入冷凝器，冷凝为液相氯乙烯。当回收后期压力降低时，启动压缩机提高压力入冷凝器，继续回收，直至回收压力达到目的值。所有回收单体贮存在回收氯乙烯单体槽中，为再聚合使用。2危险源的辨识表2-1物料的危险特性参数名称熔点/℃沸点/℃闪点/℃自燃点/℃在空气中爆炸极限/℃饱和蒸气压/(kPa·℃-1)毒性电石2300------乙炔-81.8-83.8-503052.1-80.0506.32/-164微毒氢气-259.2-252.8-504004.1-74.113.33/-257.9-氯气-101-34.5---909/271.5高毒氯化氢-114.2-85.0---30.66/21低毒氯乙烯-159.8-13.4-504153.6-31.0346.53/25低毒乙烷-183-88.6-784723.0-16.053.32/-99.7-二氯乙烷-96.757.3-10-5.6-16.08.7/20微毒氮气-209.8-195.6---1026.42/-173-硫化氢-85.5-60.4--504.0-46.02026.5/25.5低毒磷化氢-132.5-87.5-50100-53.32/-98.3高毒砷化氢-113.5-55-50-4.5-高毒聚氯乙烯的聚合生产过程中涉及到的原料包括电石