BS&B 在HRG 干燥系統中的應用

張琦，王嚴，辛立坤

(天津大沽化工股份有限公司，天津300450）

1 HRG 接枝粉的簡介

1.1 HRG 接枝粉

HRG 接枝粉是生產ABS 樹脂的兩種主原料之一，HRG 接枝粉指的是在聚丁二烯膠乳上接枝苯乙烯、丙烯腈單體，經絮凝、干燥處理后得到的HRG 接枝粉，也可叫ABS 接枝粉，可用來和SAN樹脂共混制備通用型ABS 樹脂或特種料，可用PC、PA 生產合金級ABS 產品。主要用途是增加樹脂的抗沖擊性能。根據接枝粉中丁二烯含量的不同，可分為低橡膠接枝粉和高橡膠接枝粉，我公司HRG 粉橡膠含量在60%左右，通常也稱為高橡膠接枝粉[1]。

1.2 HRG 接枝粉的生產工藝

HRG 反應工藝為半連續工藝。在批次加入PBD 和助劑后再連續加入苯乙烯、丙烯腈、TDDM和CHP 到反應釜，直到達到預設量。在進料階段，溫度升高。之后，CHP、KOH 和MMA 被加入以進一步的提高轉化率和穩定性。進行將近2 h 的接枝反應，反應完成并被冷卻。反應釜出料泵將產品輸送到膠乳儲罐。在對HRG 膠乳儲罐進行質檢測試，確認其合適的pH 值和熱穩定性后，膠乳被輸送到絮凝線中。在此，膠乳溶液破乳并且調節樹脂顆粒尺寸。經過過濾機和離心機可以脫除漿料中大部分的水。

在除塵器引風機使空氣通過干燥器的過程中?？諝獗桓稍锲鲀炔课挥诟稍锲鬟M口的低壓蒸汽和高壓蒸汽盤管加熱。在干燥器旋轉同時熱空氣和HRG 一同通過。轉速從0.5～3.5rpm。專利的內部抄板設計使粉末飄散并與空氣接觸充足的時間使HRG 固體得以干燥?？諝夂虷RG 干燥粉末從干燥器進入到集塵器。空氣被分離和過濾，得到最終HRG 高橡膠接枝粉。

HRG 樹脂是一種易燃并且易粘著的粉末，如果暴露在較高溫度下，有空氣時HRG 會氧化，沒有空氣時會放熱分解。HRG 接枝粉MIE 值極低，只有3～10mJ，很容易因設備靜電蓄積或粉料輸送產生的靜電，引起粉塵爆炸。

2 粉塵爆炸

2.1 粉塵爆炸概念

粉塵爆炸，指可燃粉塵在受限空間內與空氣混合形成的粉塵云，在點火源作用下，形成的粉塵空氣混合物快速燃燒，并引起溫度壓力急驟升高的化學反應[2]。

2.2 粉塵爆炸產生的條件

粉塵爆炸條件一般有三個：

1）可燃性粉塵以適當的濃度在空氣中懸浮，形成人們常說的粉塵云；具有爆炸性粉塵有：金屬（如鎂粉、鋁粉）；煤炭；糧食（如小麥、淀粉）；合成材料（如塑料、染料）。

2）有充足的空氣和氧化劑。

3）有火源或者強烈的振動與摩擦。

2.3 粉塵爆炸的爆炸原理

一般比較容易發生爆炸事故的粉塵大致有鋁粉、鋅粉、鎂粉、鐵粉、各種塑料粉末、有機合成藥品的中間體、小麥粉、煤塵、植物纖維塵等。這些物料的粉塵易發生爆炸燃燒的原因是都有較強的還原劑，當它們與過氧化物和易爆粉塵共存時，便發生分解，由氧化反應產生大量的氣體，或者氣體量雖小，但釋放出大量的燃燒熱。一般認為燃燒熱越大的物質越容易爆炸。

2.4 粉塵爆炸的防范措施

常用的防護措施或方案主要有四種：遏制、泄放、抑制、隔離。

1）遏制

在粉體處理設備的設計和制造初期，通過增加設備壁厚的措施來增大粉體處理設備的耐壓強度，該措施的缺點就是成本太高，且增加設備運輸、安裝的困難程度。

2）泄放

泄放是通過利用防爆板、防爆門、無焰泄放系統對所保護的設備在壓力高或者發生爆炸的時候采取的主動爆破，泄放爆炸壓力的辦法進行泄壓，通過泄放壓力來保證設備的安全。

3）抑制

抑制系統是在初始爆炸階段由壓力傳感器或其紅外探測器及時檢測到，啟動噴射裝備在系統設備中噴射抑制爆炸爆的藥劑，從而避免設備的二次爆炸。抑爆系統通俗來說相當于一個自動滅火器。

4）隔離

隔離分為機械隔離和化學隔離兩種，往往和抑爆系統一起應用。

隔離就是把有爆炸危險的設備與相連的設備隔離開，從而避免爆炸的傳播和產生二次爆炸[3]。

因為該工藝的技術要求在干燥器上不能安裝任何的保護設備，我們結合HRG 高橡膠接枝粉的自身物化特性，同時采用了抑制和隔離兩種防范措施來防止干燥器在運行過程中發生粉塵爆炸。

3 BS&B 系統對HRG 接枝粉干燥器的保護

3.1 BS&B 系統的工作原理和工作過程

3.1.1 BS&B 系統的工作原理

探測爆炸早期階段壓力波，并且快速注入抑制劑來阻止火球發展，從而抑制了燃燒、爆燃、爆炸的發生。BS&B IPD 爆炸抑制系統使用高精度壓力傳感器來探測爆炸前期火球的前端傳遞的壓力波 (傳感器的啟動設計排除了因振動或其他非爆炸壓力波所引起的誤報可能)。

3.1.2 BS&B 系統工作過程

傳感器直接傳遞信號給安裝在設備表面的滅火炮，滅火炮高壓急速噴射抑制劑來滅火，抑制劑通過完整的噴嘴有效的分散并噴滅火球，從而防止了火球發展為爆燃程度所帶來的對設備有損壞級別壓力的產生。

IPD 系統非常典型的可以控制設備內的壓力發展在0.2 barg 以內把火球滅掉。對比情況，沒有抑制系統的農業粉塵的爆燃過程中壓力在0.25s 內就可以達到8 bar（每種易燃粉塵的評估不同）。

3.2 保護區域劃分

我們把BS&B 系統對HRG 接枝粉干燥器的保護分成3 部分來表示(見圖1)：

區域1#：火花探測系統。

區域2#：包括旋轉干燥器的入口和出口。

圖1 BS&B 系統對干燥器的保護區域劃分

區域3#：除塵器入口處的隔離。

在蒸汽盤管處存在粉塵回吹風險（除塵器吸風不充分時），我們在蒸汽盤管后使用火花探測系統，火花探測和滅火系統是通過前端安置的探測器探測火星或灰燼的近紅外能量，發動安裝在干燥器上端的蒸汽滅火閥門，整個過程都是自動完成的。

探測器安裝位置選擇在系統管道壁、產生火星或灰燼的下游，探測器實現連續不斷的監測近紅外熱能的出現。快速反應探測器具有120°視角，可以深入探測容器內部或高濃度氣相傳輸管道中的近紅外能量。根據一個或多個系統中傳感器傳回的信號，火星探測和滅火系統（SD&E）就會快速啟動蒸汽滅火系統。

傳感器和噴嘴等控制元件取得了安全認證，火星探測和滅火系統可以在完全的粉塵環境中使用。火星探測和滅火系統可以按照需要增加并且可以串聯使用以節省中央控制器接線數和安全使用性。

由于在干燥器上不能安裝任何的保護設備，所以從干燥器入口和出口處噴射抑制劑，同時起到抑制干燥器內部爆炸和隔離干燥器上下游的作用。干燥器入口處的直徑較大，我們使用一個40#(I1)和一個20#(I2)的抑制炮來有效的分散抑制劑到干燥器內部。干燥器出口處的直徑相對較小，使用2 個20#（I3,I4)抑制隔離炮分別在不同的位置（見圖1），這將有效的分散抑制劑到干燥器內部，同時I4 在干燥器出口處可以包裹任何火焰和壓力波的傳遞，因此有效的隔離的干燥器，避免火焰和壓力等傳遞到下游的除塵器等設備。

4 總結

在HRG 高橡膠接枝粉的生產過程中為了避免和遏制粉塵爆炸我們采用了泄放、抑制和隔離相結合的防范措施。

目前在化工工業生產中，關于涉及粉體設備的防爆措施，不能只單獨考慮某一種措施，要從設備整體出發，要作為一個整體防爆系統來考慮，一般采取多種防范措施組合應用。如泄放和機械隔離方案、泄放和化學隔離方案、無焰泄放和化學隔離方案、抑制和機械隔離方案等等，也可能需要所有方案的集合體。