聚丙烯料倉粉塵靜電爆炸及安全防范措施

向陽

摘 要：在聚丙烯裝置，生產出的粉料和顆粒料分別利用氮氣和空氣送至貯存料倉，為了使顆粒料均化，在料倉內還需進行摻混，在這一過程中容易造成靜電積聚，進而導致靜電放電引起爆炸事故。本文介紹了粉塵靜電爆炸的條件、特性，結合工業實際生產情況，給出了針對其爆炸特點而采取的工程防范措施和日常管理要點。

關鍵詞：聚丙烯;粉塵靜電;爆炸;防范措施

1 聚丙烯裝置產品輸送系統簡介

中國石化海南煉油化工有限公司200kt/aPP裝置采用國產化第二代環管液相本體聚合工藝，可生產25個產品牌號，目前主要生產8個牌號的產品：PPH-T03（MFR為2.5～3.5g/10min）、PPH-F03D（MFR為2.5～3.1g/10min）、PPH-F03G（MFR為2.9～3.5g/10min）、PPH-F08（MFR為6～9g/10min）、V30G（MFR為11～22g/10min）、Z30S（MFR為21～31g/10min）、PPH-Y38（MFR為31～45g/10min）、PPH-MN65（MFR為57～73g/10min）。裝置生產出的聚丙烯粉料通過汽蒸、干燥后，丙烯單體含量由2～2.5%wt降至0.03%wt，水含量由3.0%wt減少到低于0.02%wt。粉料經氮氣稀相輸送至擠壓造粒系統，添加一定配方的添加劑后計量、混合、擠壓、造粒、篩分，生產出合格的聚丙烯顆粒，再由顆粒輸送系統風送到900#單元，貯存、均化并將均化合格的粒料送往包裝工序，顆粒輸送介質采用開路空氣。900#單元用于均化、貯存聚丙烯顆粒的料倉有6個：D20901A～F，容積約為600m3。同時擠壓造粒系統配有集中抽吸系統，將各排放點的添加劑和聚丙烯粉料收集并過濾，收集帶有懸浮固體的空氣和氮氣，目的在于避免因氮氣和粉末引起工作區污染，進而發生粉塵靜電爆炸。

2 國內外化工粉塵靜電爆炸事故信息

上世紀末國內化工業粉體料倉曾頻繁發生靜電爆炸事故，據不完全統計，1986～2000年就有70余起，2000年后又發生十余起。國外同期也發生了相當比例的粉塵靜電爆炸，據日本消防廳統計，1972～1981年、1982～1991年、1992～2001年，三個十年間日本相繼發生335、258、142起粉塵靜電爆炸火災事故[1]。近年來國內粉塵爆炸事故又有高發趨勢，僅2014年就發生了包括“8.2昆山鋁粉爆炸特別重大事故”在內的7起粉塵爆燃事故，其中包括3起化工企業粉塵爆炸事故：2014年2月8日，江蘇省常州市華達化工廠發生金屬粉塵爆炸;2014年4月16日，江蘇省如阜市雙馬化工有限公司發生硬脂酸粉塵爆炸事故，造成8人死亡，9人受傷;2014年6月21日，新疆烏蘇市天玉生物科技有限公司發生粉塵爆炸，引發失火[2]。

3 粉塵靜電爆炸的特性及過程

石化企業中聚烯烴料倉產生靜電是固有隱患，是很難徹底排除的，靜電、粉塵、氣體等諸多因素共同作用，很容易引起粉塵靜電爆炸。在生產和管道輸送聚丙烯粉料過程中，粉料與金屬容器或者管道的器壁相互摩擦或緊密接觸后會迅速剝離，由于各自吸引電子的能力大小各不相同，就會發生電子轉移：失去部分電子的一物帶正電，獲得部分電子的另一物帶負電，并且聚丙烯粉料電阻率較大，攜帶的電荷如果得不到及時泄漏，產品儲存于料倉中時，其攜帶的靜電也就同時積聚于料倉產品當中。

當由于不正當操作行為或極端天氣原因導致工藝過程失誤或失控時，就會引起密閉空間內氣體或微細粉塵意外增多，這是料倉爆炸的觸發因素或導火索。通常我們把粒徑小于76um的固體懸浮物稱為粉塵，無論是在粉料料倉還是顆粒料倉中，都存在一定濃度的聚丙烯粉塵，該粉塵與可燃氣、空氣混合，懸浮于料倉中，其點火能量較低，并且粉塵濃度或者是可燃氣濃度升高時，點火能量會進一步降低，當低至料倉中靜電放電的能量后，就會被靜電放電能量點燃，引起粉塵著火爆炸。多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點，與可燃性氣體爆炸相比，雖然粉塵爆炸壓力上升比較緩慢，但粉塵爆炸會呈現出跳躍式和爆炸連續性的特點。粉塵爆炸形成后，隨著爆炸的連續，反應速度和爆炸壓力也持續加快和升高，跳躍式發展，產生爆震，二次爆炸比第一次爆炸破壞性更為嚴重，釋放的能量大，具有很強的破壞力[3]。

4 安全防范措施及料倉日常管理要點

研究表明，靜電引起的著火爆炸要經歷靜電產生和積聚、放電、點燃聚烯烴粉塵這3個階段，日常生產操作采取相應的防范措施控制住這3個環節，就能降低靜電導致的料倉著火爆炸概率，也就保障了裝置安全。

4.1 減少靜電的產生和積聚

要嚴格規范靜電接地系統，防止較大能量的靜電放電，在料倉內不能出現不接地的孤立導體，要定期檢查可能出現孤立導體的設備或部件，如排風過濾的緊固件、管道或軟連接管的緊固件、振動篩的軟連接、臨時接料的手推車或器具等，料倉內一旦發現有金屬異物，應盡快取出。

要定期檢查和清理料倉內粘壁料和塊狀料等，料倉器壁粘料應控制在2mm內，超過4mm時應及時進行清理。要對料倉安全附件如安全閥、爆破板、防爆門等定期檢查和維護，嚴禁安全附件超期使用，不得使用已經變形、開裂、夾料的安全閥、爆破板、爆破門等。

4.2 減少料倉中粉塵和可燃氣積聚

要嚴格遵守工藝指標做好原料精制、催化劑配置等關鍵操作，保持聚合反應的平穩性。嚴格控制低壓閃蒸系統、干燥系統、脫氣倉等粉料揮發份處理系統的工藝條件，并要定期取樣檢測揮發份，粉料干燥系統烴含量AI531保持≤1%，含量超標及時調整工藝參數或采取整改措施。

要保證造粒系統運行的穩定性，控制粒料產品外觀，出現帶尾巴料或碎屑時，應及時調整和維護，加強顆粒篩S20803的檢查和清理，同時保持抽吸、抽濕系統正常運行，必要時要更換切刀和研磨模板，減少其中的毛絮和粉塵等，防止顆粒料倉內樹脂粉塵濃度上升。

要定期對靜電的消除設施如靜電消除器、管線和料倉的靜電連線進行檢查和測試，確保能夠有效消除靜電積聚。定期檢測料倉內可燃氣濃度，一旦生產有較大波動，發現粉體可燃氣含量超標，立即采取措施加強脫氣效果，防止可燃氣在料倉內積聚。

要嚴格執行進料、摻混、出料的操作程序，進料和摻混之間應連續進行，中間不應停留過長時間，以免積聚過大的揮發氣體。料倉儲存時間嚴格控制在72h內，杜絕粉料長時間停留在粉料倉內，禁止粉料倉邊進邊出操作，防止可燃氣在粉料倉內脫吸聚積。

4.3 保證粉料氮氣輸送系統和料倉的氣密性

要嚴格控制粉料氮氣輸送系統的氧含量，體積不得高于10%，及時補充氮氣。

要嚴格控制好粉料處理系統干燥氮氣的烴含量，烴含量指標體積比不得大于1.0%，每月對高低融指兩個牌號的產品抽樣分析揮發份，低融指產品不大于300ppm，高融指產品不大于600ppm。

要保持脫氣倉的反吹流量，保證脫氣效果。定期檢查料倉過濾器、注意風機入口以及管道，防止堵塞導致排氣不暢，提高料倉氣體凈化能力。

5 結語

料倉粉塵靜電爆炸一度是制約聚烯烴安全生產的技術瓶頸，經過好多年的研究改進，已經取得了可觀的效果，除了在工藝操作和設備改造方面消除隱患外，如今又有新的研究和成果，如料倉內采用具有防靜電功能的高料位報警器[4]、料倉采用非平衡式雙極性離子風靜電消除器、料倉過濾器處增設負壓引風機[5]、料倉底部增設環管式反吹風管等新技改措施，有效的起到粉塵靜電爆炸防控，實現裝置的本質安全。

參考文獻：

[1]譚鳳貴.聚烯烴粉塵爆炸的危險分析與對策建議[J].石油化工安全技術，2005（06）：21-24.

[2]劉靜如，張帆.化工粉塵爆炸事故原因分析[J].事故分析與預防，2015（15）：11.

[3]王若青.粉塵爆炸及安全防范措施[J].安全（健康和環境），2016，16（3）：18-20.

[4]鄭昱.聚丙烯料倉靜電爆炸事故原因分析及設備改造效果[J].安全（健康和環境），2016，16（04）：8-11.

[5]劉繼臻.聚烯烴工業粉塵靜電爆炸的危險與應對策略[J].中國安全生產科學技術，2011，07（03）：93-97.