聚乙烯醇生产过程危险性分析

一、前言

聚乙烯醇（PVA）是一种水溶性高分子聚合物，除了用做维纶原料外，还用于涂料、粘合剂乳化剂、纸加工助剂、薄膜等方面。

下面以福建永安化纤纺织集团有机厂电石乙炔法聚乙烯醇树脂生产为例，对聚乙烯醇生产过程危险性进行分析评价，同时提出相应安全对策措施。该公司聚乙烯醇树脂生产是我国自行设计而成的九套生产线之一。

二、生产工艺简介

该公司的生产工艺主要包括合成、精馏、聚合、醇解和回收，简述如下：由电石加水生成的粗乙炔从界区外送入，经乙炔钠氏泵增压进入清净塔，以次氯酸钠清净除硫、磷杂质、综合洗涤后，所得精乙炔通过鼓风机与醋酸蒸汽按一定摩尔比混合，进入沸腾床式反应器，以酯酸锌为催化剂进行合成反应，生成醋酸乙烯，同时生成付反应物乙醛、醋酸甲酯和丁烯醛等，经过精馏分离出未反应的乙炔大部分返回乙炔鼓风机循环使用，少部分回收处理后同粗乙炔一起进入清净塔除杂质。醋酸乙烯、乙醛、醋酸甲酯和丁烯醛以及未反应的醋酸等组成的反应液泵送到精馏工序，以蒸汽为动力、硫叉二苯胺为阻聚剂，通过10个塔的精馏、萃取、共沸分离出精醋酸返回合成工序使用，精制出的醋酸乙烯纯度达到99%，以偶氮二异丁睛/甲醇溶液为引发剂、精甲醇为溶剂按比例连续进入第一个聚合釜进行一段聚合，然后进入第二个聚合釜进行二段聚合，生成一定聚合度的聚醋酸乙烯酯，同甲醇和未聚合的醋酸乙烯单体呈均相溶液，进入精馏塔，分离出的醋酸乙烯单体和甲醇分别返回作为聚合原料，而合格的聚醋酸乙烯酯/甲醇溶液含聚醋酸乙烯酯25%左右，送到醇解工序进行醇解，生成固体聚乙烯醇以及醋酸甲酯、醋酸钠等，通过固液分离，固体聚乙烯醇进入粉碎机和干燥机，夹套通蒸汽除去甲醇、醋酸甲酯等杂质。聚乙烯醇絮状树脂送包装工序包装成产品；挤压机母液经沉淀、压滤进一步回收聚乙烯醇，清液主要是甲醇水溶液，和干燥机出来的甲醇、醋酸甲酯冷凝液作为母液送回收工序，分离回收甲醇、醋酸。

三、生产过程危险性分析

1.醋酸乙烯合成工序

（1）粗乙炔清净

本单元使用次氯酸钠作为乙炔清净剂，次氯酸钠为强氧化剂，在碱性条件下才能稳定，如果制备次氯酸钠过程中水、氢氧化钠和氯气配比控制不好，产生过氯或PH值偏低，氯气可能溢出造成污染事故。在清净塔内，氯可能同乙炔生成二氯乙烯，随洗涤废液排出，遇空气生成氯乙炔引起激烈爆炸。

（2）醋酸乙烯合成

在合成醋酸乙烯的生产过程中，如果循环乙炔内氧含量超标，形成爆炸性气体，在乙炔鼓风机输送过程有产生爆炸的危险。在管道内输送流速太大或压力过高，或负压太大，空气进入系统有可能导致爆炸事故。本工序使用的原料氯气为剧毒物品，氢氧化钠为腐蚀品，乙炔、醋酸和合成的醋酸乙烯等均为火灾爆炸危险物品，在反应器中乙炔同醋酸的合成是放热反应，反应温度较高（160-210℃），如果操作不当或系统故障未及时排除故障，可能发生物料喷出，造成化学灼烫、高温灼烫、窒息中毒或燃烧爆炸事故。

2.醋酸乙烯精馏工序

本工序反应液中含有醋酸乙烯、醋酸、丁烯醛、乙醛和醋酸甲酯等危险物质，物料温度高，所用蒸汽压力为0.4 Mpa，设备管道、阀门和输送泵存在泄漏可能，如果通风不良或处理不当，易产生人员中毒、灼伤甚燃烧爆炸事故。

3.醋酸乙烯聚合工序

聚乙烯醇采用溶液聚合，该工艺相对安全可靠。但是当发生突发性停电或设备故障事故时，聚合釜搅拌器停转，聚合热无法导出，存在产生温度、压力失控的爆聚危险性。聚合生产的危险化学品是醋酸乙烯单体、甲醇、聚醋酸乙烯酯甲醇溶液和引发剂偶氮二异丁腈甲醇溶液。这些物品一旦泄漏，都有引起燃烧爆炸的危险性，该工序精馏塔釜液温度比聚合生产高，如果泄漏可能导致造成高温灼烫事故。引发剂偶氮二异丁腈不但易燃，而且有毒，在用甲醇配制成溶液过程如果操作不当或未穿戴好手套、防毒面具等劳动保护用品，操作人员有中毒的危险。

4.聚醋酸乙烯酯醇解工序

醇解工序存在的危险化学品是甲醇/醋酸甲酯混合物、甲醇/氢氧化钠溶液和有爆炸危险性的聚乙烯醇粉尘。在粉碎机粉碎过程，特别是进入第二粉碎机时，机内有甲醇、聚乙烯醇粉尘等爆炸性混合物，刀片括擦时产生火星易引发爆炸燃烧事故。在聚乙烯醇干燥过程，干燥机在微真空状态下脱除气体甲醇和醋酸，易产生空气漏入形成爆炸性气体，威胁安全。该工序机械较庞大，转动机械较多，存在机械伤害、触电等事故的危险性。干燥好的聚乙烯醇树脂风送到包装岗位进行包装，存在扬尘可能性，作业人员若未配备可靠的防尘口罩会受到粉尘引起的健康伤害。

5.回收工序

本工序精馏塔压力较低，而且是连续化生产，相对较稳定，存在的物料甲醇、醋酸甲酯、醋酸异丙酯、醋酸为易燃易爆物品，98%硫酸具有强腐蚀性，如果发生设备管道泄漏或物料喷出，现场人员有发生烫灼、中毒伤害的可能。漏出的危险化学品同空气形成爆炸性气体，如果通风不良或处理不当遇火源有发生火灾爆炸危险。

6.生产装置设施火灾、爆炸危险性分析

拟用道氏火灾爆炸危险指数评价法对生产装置设施存在的火灾、爆炸危险等级进行分析。分析过程和结果如下：

（1）物质系数的确定

物质系数MF是表述物质在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性，从《物质系数和特性表》可查得乙炔、醋酸、甲醇、醋酸甲酯危险物质系数和特性，而醋酸乙烯的物质系数和特性则通过推算得出，上述危险物质系数和特性列于表1。

（2）计算

根据道氏选取工艺单元危险系数的原则对合成、精馏、聚合、醇解和回收五个工序单元的一般工艺危险性和特殊工艺危险性进行取值及计算各单元的火灾、爆炸危险指数评，计算过程和结果列于表2 。

7、生产过程危险性分析结论

经上述定性、定量分析，确定聚乙烯醇生产过程主要存在火灾、爆炸、触电、灼烫、机械伤害等危险因素及中毒、噪声、粉尘等有害因素，合成工序火灾爆炸危险等级为很大，醇解工序火灾爆炸危险等级为中等，其余精馏、聚合回收三个工序火灾爆炸危险等级都为较轻。

四、建议采取的安全对策措施

1、清净工艺过程应严格控制次氯酸钠溶液中有效氯浓度以及排放液的氯离子浓度和PH值。液氯钢瓶更换过程应事先佩戴手套、防毒面具等保护用品，氯气泄漏处理时应穿戴防护服和隔离式呼吸器。次氯酸钠配制槽附近应有水喷淋冲洗设施。

2、应严格控制循环乙炔内氧含量在1%以下，高于安全技术指标时应及时调节回收乙炔量和尾气放空量。乙炔在管道内输送流速应小于6m/s，压力应小于0.14Mpa。生产过程不得产生负压，以免空气进入系统。应定期检查粗乙炔的水封罐内水液面保持工艺规定要求，如果发生紧急情况停车或停电，应立即从乙炔水环压缩机前通入氮气维持整个生产系统正压。开车期间应严格控制系统含氧量和乙炔纯度达到安全技术指标。

3、应督促落实各项规章制度，严格执行工艺操作规程和安全规程，应做好现场设备维护保养、工艺巡视，发现故障及时排除，避免发生物料、蒸汽喷出造成化学灼烫、高温灼烫窒息中毒或燃烧爆炸事故。

4、检修时应做好审批、隔离、警示、监控和协调，确保交叉作业万无一失。动火检修前应取样分析合格，检修人员应穿戴好劳动保护用品，作业场所应配有灭火器、水喷淋等设施。

5、在用甲醇配制引发剂偶氮二异丁腈溶液过程应穿戴好手套、防毒面具等劳动保护用品，偶氮二异丁腈包装物应回收、无害化处理，不得用作食品、饲料等包装物。

6、醇解工序的第二、第三粉碎机和干燥机进口部位均加入氮气保护，控制氮气压力达到安全要求，低于工艺控制点时报警，低于安全规定技术指标安全时醇解自动联锁停车。

7、包装岗位应加强气固分离器管理、维护，同时注意位通风良好，减少粉尘累积，作业人员应按规范配备可靠的防尘口罩。

五、结束语

电石法聚乙烯醇生产工艺、设备成熟可靠，但其生产过程存在一定的危险性，企业应针对生产过程的危险特性，不断总结经验，制定切实可行的安全防范控制措施，加强安全生产管理 ，确保生产安全。

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