黃化安全性保障

李殿洪

宜賓絲麗雅股份有限公司 四川宜賓 644000

1 概述

黃化反應(yīng)工藝過程復(fù)雜，操作頻繁，需要在特定的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，該反應(yīng)釜稱黃化機(jī)。在發(fā)生黃化反應(yīng)時，黃化機(jī)內(nèi)充滿了氣態(tài)的CS2，并且，黃化過程會產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱和機(jī)械熱，而二硫化碳不僅易揮發(fā)，且燃爆點低無論是氣態(tài)還是液態(tài)都極易燃爆。因此，在黃化過程中保障黃化機(jī)的安全，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行就尤為重要。本文結(jié)合了公司的實際生產(chǎn)情況，對粘膠原液生產(chǎn)過程中保障黃化機(jī)的安全性進(jìn)行討論與研究[1]。

2 干法黃化

根據(jù)我廠的實際生產(chǎn)情況，自九十年代開車以來一直致力于干法黃化的研究。而干法黃化根據(jù)黃化的溫度變化又分為升溫黃化、恒溫黃化、倒溫黃化，經(jīng)過長期實驗與反復(fù)研究[2]，再結(jié)合我廠實際情況，我廠選用的是恒溫黃化。下面簡單介紹實際生產(chǎn)中我廠使用的黃化方法：

從老成鼓出來的堿纖維素通過輸送機(jī)送入堿纖稱量斗，在堿纖稱量斗稱取一定量的堿纖維素加入黃化機(jī)。根據(jù)我廠的實際生產(chǎn)能力，我廠的每批堿纖進(jìn)料量在9000kg-11000kg每批，甲纖進(jìn)料量為2700kg-3300kg。進(jìn)料完成后，開始對黃化機(jī)抽真空，抽出黃化機(jī)內(nèi)的空氣，保證黃化過程中不存在氧氣，以確保不會發(fā)生空氣與CS2混合而發(fā)生爆炸。抽真空過后，向黃化機(jī)內(nèi)充入一定量的惰性氣體，一方面，惰性氣體不會其它氣體發(fā)生反應(yīng)，保證黃化的安全性；另一方面，充入的惰性氣體增加的黃化機(jī)內(nèi)的氣體壓力，有助于充入CS2后，CS2在堿纖維素中的擴(kuò)散。充入惰性氣體后，加入黃化反應(yīng)需要的CS2。通過黃化的溫度曲線、壓力曲線，以及黃化機(jī)內(nèi)的粘膠溶液顏色等綜合起來確定黃化終點。黃化完全以后加堿、加水、充二次氮?dú)狻⒊隽稀Ｉ鲜龀隽贤瓿珊螅蜷_黃化機(jī)的排空閥，排出黃化機(jī)內(nèi)的氣體，在此過程中，為保證未反應(yīng)完的CS2以安全濃度排放到空氣中，會充入一定量的N2，該過程為充二次氮?dú)鈁3]。

3 黃化過程中保護(hù)氣體充入量與充入時間

3.1 黃化過程中保護(hù)氣體加入量

黃化完成加堿之后，充入二次氮?dú)庖韵♂岦S化機(jī)內(nèi)的CS2，保證之后打開排毒風(fēng)機(jī)時進(jìn)入排氣塔的氣體中CS2濃度盡量低。加入溶解堿過后，黃化機(jī)內(nèi)的真空度在-300mbar左右，此時開始開N2閥，向黃化機(jī)內(nèi)充入保護(hù)氣體，知道真空度達(dá)到-30mbar左右時開排毒風(fēng)機(jī)。

下面對整個黃化過程中的真空度與氣體濃度進(jìn)行計算：

黃化機(jī)進(jìn)料量為10500KG，隨后抽黃化機(jī)內(nèi)的真空，黃化真空抽到-890mbar左右，隨后第一次加氮?dú)猓钡娇斩葹?760mbar左右，開始加入二硫化碳。根據(jù)二硫化碳加入量計算公式：

其中：黃化堿纖投料量為：10500KG

堿纖中甲纖含量為：31%

CS2加入比例為：32%

則黃化每批二硫化碳加入量為：

黃化完成后，加入溶解堿和水，最后得到的快速膠體積在33M3，除去加入的水的體積11方，所以，加入堿過后的液體體積為22方，而整個黃化機(jī)體積為45M3，因此，整個黃化機(jī)內(nèi)的氣體體積為23M3。快速膠的密度按1.18×103KG/M3，則計算出整批快速膠的質(zhì)量為38940KG，按39噸計算。根據(jù)快速膠中含硫為2%，則每批快速膠中硫的含量為：

則發(fā)生反應(yīng)的CS2含量為：

黃化過程中加入的二硫化碳為824L，質(zhì)量為1041.6KG。黃化完成后氣體中剩余的CS2質(zhì)量為：

剩余的CS2體積為：

按照黃化反應(yīng)的溫度為30℃計算，則二硫化碳在30℃時的體積為：

黃化反應(yīng)完成后，開始加第二次氮?dú)猓藭r黃化機(jī)內(nèi)的真空度為-160mbar，加入一定時間后知道黃化機(jī)內(nèi)的真空度為-30mbar時，打開黃化機(jī)的排毒風(fēng)機(jī)，排出黃化機(jī)內(nèi)的氣體。此時黃化機(jī)內(nèi)的氣體總量為：

注：1、壓強(qiáng)為98KPa

2、黃化機(jī)內(nèi)氣體體積為23M3

3、溫度為30℃

4、R=8.314

打開排毒風(fēng)機(jī)時，黃化機(jī)內(nèi)CS2的體積分?jǐn)?shù)為：

二硫化碳在空氣中的爆炸下限（體積分?jǐn)?shù)）為1%，而黃化機(jī)內(nèi)的二硫化碳體積分?jǐn)?shù)為0.4416%遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于二硫化碳的爆炸極限。

3.2 保護(hù)氣體加入時間

為保證黃化反應(yīng)充分進(jìn)行，反應(yīng)釜中的攪拌器會不停攪拌。為保證攪拌過程中產(chǎn)生靜電發(fā)生安全事故，因此在黃化反應(yīng)前要對黃化機(jī)抽真空；排出黃化機(jī)內(nèi)的空氣，并且充入惰性氣體。在黃化反應(yīng)完成后，黃化機(jī)內(nèi)未反應(yīng)完得二硫化碳?xì)埓嬖跉怏w中，為保證出料時打開排氣閥排放到空氣中的二硫化碳?xì)怏w在爆炸范圍之外，因此也需充入保護(hù)氣體。所以，在黃化反應(yīng)過程中有兩次加入保護(hù)氣體：第一次為黃化反應(yīng)加入二硫化碳之前；第二次為黃化反應(yīng)完成后出料之前。

4 黃化機(jī)爆炸條件分析

一般來講黃化機(jī)發(fā)生爆炸需要兩個必要條件：一是CS2氣體濃度在爆炸極限范圍；二是同時存在引爆能源。下面就這兩個方面進(jìn)行分析。

4.1 存在處于爆炸極限范圍的CS2與空氣混合體

黃化結(jié)束后，未反應(yīng)的CS2液體蒸發(fā)為氣態(tài)與外界進(jìn)入黃化機(jī)的空氣混合。因黃化剛結(jié)束，局部排風(fēng)尚不充分，使機(jī)內(nèi)及風(fēng)道內(nèi)存在處于爆炸極限范圍的CS2與空氣混合氣體。

4.2 引爆能源分析

引發(fā)CS2空氣混合氣體爆炸的能源主要有明火、高溫、靜電、撞擊、輻射等，CS2的最小引燃能量為0.009mj。

5 結(jié)語

綜上所述，黃化過程屬于粘膠纖維生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟之一，黃化質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到粘膠纖維的質(zhì)量，黃化過程中時刻關(guān)注黃化機(jī)內(nèi)真空度曲線、電流曲線、溫度曲線的變化以及黃化機(jī)內(nèi)粘膠纖維顏色的變化，以便更好的判斷黃化反應(yīng)的反應(yīng)程度。黃化反應(yīng)完成后，加入保護(hù)氣體，有助于隔絕二硫化碳與空氣，降低空氣中二硫化碳濃度，保障黃化的安全完成。因此，穩(wěn)定黃化工藝，尋找出更適合、安全、高效的黃化生產(chǎn)是保障黃化生產(chǎn)，提高粘膠纖維質(zhì)量的重點。