一、重點部位及設(shè)備
(一)重點部位
1．反應(yīng)系統(tǒng)
由于聚合物在此系統(tǒng)中發(fā)生劇烈反應(yīng)，因此控制該系統(tǒng)操作平穩(wěn)非常重要，若反應(yīng)失控會造成暴聚，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至會造成裝置停車。
2．脫揮發(fā)及真空系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要靠瞬間加熱閃蒸使未反應(yīng)單體從聚合物中分離出來，若溫度太低或真空度太低則閃蒸效果不好，易產(chǎn)生稀料。進而影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至造成停車及火災(zāi)事故。
3．擠出和造粒系統(tǒng)
高溫熔融狀態(tài)聚合物從該系統(tǒng)擠出，不易操作。揮發(fā)性物質(zhì)從模頭排出，易造成火災(zāi)爆炸事故。
(二)重點設(shè)備
1．反應(yīng)器
是發(fā)生聚合反應(yīng)的地方，制造非常精密，內(nèi)部有攪拌，攪拌槳葉若變形則造成局部溫度失控，設(shè)備損壞。
2．切粒機
切粒機基本由軸承和能轉(zhuǎn)動的拉輥組成，若傳動部分故障，會造成聚合物無法正常擠出成型，裝置被迫降負荷或滿釜停車。
3.反應(yīng)系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥
最終反應(yīng)器出口進聚合物加熱器之間的管線上安裝了一個壓力調(diào)節(jié)閥，通過該調(diào)節(jié)閥對反應(yīng)系統(tǒng)壓力的調(diào)節(jié)，使整個反應(yīng)系統(tǒng)實現(xiàn)平穩(wěn)，反應(yīng)溫度、物料流速都能得到良好的控制。若該調(diào)節(jié)閥失靈，則整個系統(tǒng)的反應(yīng)就會失控，造成停車事故，甚至導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生。
三、危險因素及其防范措施
(一)裝置生產(chǎn)過程中的特點及不安全因素
生產(chǎn)聚苯乙烯的原料多為易燃、易爆、有毒化學(xué)晶，由其工藝生產(chǎn)路線和原料特性決定了以下一些特點及不安全因素：
1．在一定溫度下苯乙烯單體能自聚、甚至爆聚，從而可能導(dǎo)致整個生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)失控現(xiàn)象，其后果輕者出次品，重者整個系統(tǒng)停車，甚至更嚴重。
2．多數(shù)原料易燃、易爆、有毒，因此它們的泄漏(或蒸氣放出)都可能對人、環(huán)境產(chǎn)生不良影響，同時引起火災(zāi)和爆炸。
3．物料輸送過程中可能產(chǎn)生靜電，如處理不好，可能會產(chǎn)生爆炸或火災(zāi)。 ；
4．裝置傳動設(shè)備較多，一旦主要傳動設(shè)備故障處理不好，可能會造成系統(tǒng)停車或更嚴重后果。
(二)安全措施
裝置在安全生產(chǎn)方面主要采取了以下手段：
1．選擇高精度的集散控制型DCS系統(tǒng)，對整個生產(chǎn)系統(tǒng)實行計算機監(jiān)控、并能迅速準確的對工藝參數(shù)進行檢索、跟蹤處理及應(yīng)急反應(yīng)，以確保安全生產(chǎn)。
2．在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，設(shè)有多個軟、硬聯(lián)鎖，當某一部位不正常時，聯(lián)鎖將按一定程序進行動作，以此來避免事故的發(fā)生和蔓延。
3．對系統(tǒng)壓力進行嚴格控制，并在有可能超壓的重點部位安裝安全閥及爆破片，使期能在壓力超高時將物流排放到安全的地方，確保人身及環(huán)境設(shè)備的安全。
4．對可能發(fā)生泄漏(或蒸汽放出)及火災(zāi)地區(qū)周圍設(shè)有多個可燃氣體檢測器、自動滅火設(shè)施及報警通訊系統(tǒng)，一旦發(fā)生類似異常情況，便可立即采取有效的應(yīng)急措施，保護人身財產(chǎn)的安全。
5．對一些有毒和粉塵爆炸危險的化學(xué)品，采取使用時有除塵措施，并做好人身保護，使用后進行處理，避免危險情況的發(fā)生。
(三)正常生產(chǎn)中危險因素及其防范
1．停電
事故危害：可能導(dǎo)致裝置停車，屬重度危害。
事故過程：出現(xiàn)停電故障時，所有相關(guān)的設(shè)備將全部停止運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)突然中止，系統(tǒng)壓力、溫度升高，發(fā)生爆聚。
事故預(yù)防：定期檢查電氣系統(tǒng)，并確認事故電機是否在自動位置上。
應(yīng)急措施：
(1)若電壓在6s內(nèi)恢復(fù)正常，操作工應(yīng)立刻檢查那些按程序自動重新啟動的電機，見“應(yīng)急程序”。
(2)裝置運行時，事故電源系統(tǒng)應(yīng)在自動位置上，若電源故障6．5s后沒有恢復(fù)正常，將事故電機自動或手動啟動。操作工應(yīng)立即到現(xiàn)場檢查和手動啟動有關(guān)電機。
(3)正常電源恢復(fù)持續(xù)30min后，將開關(guān)切回到正常電源，使裝置在正常電源下重新運轉(zhuǎn)起來。
附：正常電源發(fā)生事故后的應(yīng)急程序：
(1)將各反應(yīng)器攪拌速度控制信號置于0％。
(2)將主進料調(diào)節(jié)閥切為手動，置100％全開狀態(tài)。
(3)當?shù)玫诫娫磿r，啟動各反應(yīng)器攪拌，緩慢調(diào)節(jié)達到目標速率。
(4)按順序檢查或啟動下列設(shè)備：冷、熱載體系統(tǒng)循環(huán)泵；反應(yīng)區(qū)各熱載體泵；各原料進料泵；各真空系統(tǒng)泵；燃料油系統(tǒng)、加熱爐系統(tǒng)泵和風機；加熱爐；切粒系統(tǒng)所有設(shè)備。
(5)調(diào)整下列參數(shù)進人目標值：總進料速率、礦物油、循環(huán)液、引發(fā)劑、添加劑的進料
量；所有熱載體溫度及各區(qū)域熱載體加熱、冷卻溫度；切粒廠房內(nèi)按切粒操作程序重新啟動切粒系統(tǒng)。
2．停循環(huán)水事故
事故危害：中度
事故過程：循環(huán)水故障，導(dǎo)致裝置循環(huán)水系統(tǒng)無水，造成冷載體換熱器無法正常工作。
應(yīng)急措施：
(1)循環(huán)水上水線停水，立刻打開消防水上水線到循環(huán)水上水線的閥門和循環(huán)水回水線到雨排水線的閥門，同時關(guān)循環(huán)水上水線和回水閥。
(2)若冷量不足，首先要保證冷載體換熱器的用水。
(3)循環(huán)水故障長時間得不到解決，裝置應(yīng)考慮緊急停車。
3.停激冷水事故
事故危害：中度
事故過程：激冷水故障，冷凍站出問題造成激冷水溫度上升或輸送壓力不足(一般應(yīng)小于4℃)。
事故預(yù)防：
(1)加強冷凍站操作人員的崗位培訓(xùn)。
(2)精心操作，認真巡檢，保證冷凍站系統(tǒng)正常工作。
應(yīng)急措施：
(1)在激冷水溫度上升或無流量造成真空系統(tǒng)最終冷凝器溫度上升的情況下，積極查找原因，調(diào)整蒸發(fā)器壓力和壓縮機負荷，降低激冷水溫度。若激冷水溫度長時間高于10度，此時用冷卻水代替激冷水。產(chǎn)品因殘單含量超標要切到另一料倉，作為次品。
(2)若事故發(fā)生時間很長，可考慮緊急停車。
4．停儀表風事故
事故危害：重度，可導(dǎo)致裝置停車。
事故過程：
(1)主進料調(diào)節(jié)閥全開，使主進料量迅速下降。
(2)各反應(yīng)區(qū)冷載體閥全開、熱載體閥全關(guān)，切粒機停止，各反應(yīng)區(qū)及原料預(yù)熱器處于全冷狀態(tài)。
(3)若它突然喪失則壓力調(diào)節(jié)閥保持在原來位置上，若慢慢喪失壓力調(diào)節(jié)閥會隨儀表風變小而慢慢關(guān)閉。
(4)熱載體加熱爐停止。
(5)啟動裝置內(nèi)的水噴淋系統(tǒng)。
(6)原料罐出口的氣動閥關(guān)閉。
應(yīng)急措施：
(1)立即將低壓氮接人代替。
(2)一旦儀表風恢復(fù)正常，停掉氮氣補充管線。
(3)若儀表風短期內(nèi)不能恢復(fù)，接到調(diào)度指令后進行系統(tǒng)緊急滿釜停車。
5．熱載體加熱爐停爐事故
事故危害：重度危害，可導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)和聚合物加熱器、脫揮發(fā)器溫度降低，時間過長將造成滿釜停車。
事故過程：兩臺加熱爐同時停止運轉(zhuǎn)，原料預(yù)熱器、各反應(yīng)區(qū)、聚合物加熱器、脫揮發(fā)器溫度降低，反應(yīng)器攪拌壓力上升，切粒模頭擠出困難，造成停車。
事故預(yù)防：
(1)正常生產(chǎn)時執(zhí)行加熱爐一開一備的規(guī)定。
(2)定時檢查加熱爐儀表控制及聯(lián)鎖系統(tǒng)。
(3)檢查可能導(dǎo)致停爐的相關(guān)聯(lián)鎖值是否在正常范圍內(nèi)。
應(yīng)急措施：
(1)若停爐，立即啟動備用爐，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。
(2)若備用爐也無法啟動，立即將聚合物加熱器、脫揮發(fā)器的熱載體流量調(diào)節(jié)閥及旁通全開，保證溫度。
(3)將冷載體溫度提高到70℃盡量維持各反應(yīng)區(qū)溫度。
(4)若停爐時間過長，則采取滿釜緊急停車措施。
6.反應(yīng)器攪拌停轉(zhuǎn)事故
事故危害：重度，造成產(chǎn)品不合格，可導(dǎo)致停車。
事故過程：反應(yīng)器攪拌停轉(zhuǎn)，導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)局部甚至全部失控，造成溫度升高，產(chǎn)品不合格。
反應(yīng)失控會導(dǎo)致：
(1)生產(chǎn)高抗沖產(chǎn)品時，如果第一反應(yīng)器攪拌停止造成反應(yīng)失控，凝膠含量大增，產(chǎn)品性能不合格。
(2)三臺反應(yīng)器的攪拌造成的反應(yīng)失控會產(chǎn)生高黏度的聚合物，使攪拌槳葉和導(dǎo)生盤管產(chǎn)生應(yīng)力，易使其斷裂。
(3)會造成脫揮發(fā)器高液位，給切粒崗位造成危害。
(4)由于反應(yīng)失控向聚合物系統(tǒng)中加入的大量循環(huán)液會給開車帶來困難，大餅料增多。
應(yīng)急措施：
若是單臺攪拌出現(xiàn)故障，如果是驅(qū)動攪拌的液壓馬達出現(xiàn)故障，按緊急停車程序處理。如果只是液壓單元的問題，立即用備用液壓馬達代替該液壓單元。并按切粒系統(tǒng)故障事故預(yù)案同步處理。
同時：
(1)將失控區(qū)冷載體閥全開，若5min后溫度仍上升，打開冷載體調(diào)節(jié)閥的旁通閥，但夾套入口熱載體溫度不應(yīng)低于80℃，否則黏度過高，若黏度太高，系統(tǒng)壓力上升，可降低進料量但絕不可停止進料。
(2)檢查冷載體集管中的壓力，必要時可從0．6MPa提高到0．7MPa，同時可將冷載體溫度從60℃降到50℃，并加大冷載體量。
(3)迅速降低失控區(qū)前一區(qū)的溫度5℃，后一區(qū)降低3～5℃。
(4)若失控區(qū)發(fā)生在第一反應(yīng)區(qū)，要把原料預(yù)熱器投人事故冷卻，把供料中的EB含量提高2％，從第一反應(yīng)器中部以8L／rain的流量加入循環(huán)液；若失控區(qū)發(fā)生在2、3、4、5區(qū)，以8L／min的流量向第一區(qū)和失控區(qū)中加入循環(huán)液，以4L／min的流量向后一區(qū)沖人循環(huán)液(6、7、8區(qū)除外)。
(5)當聚合物溫度降到比規(guī)定值高出5℃時，把溫度慢慢恢復(fù)到正常，防止過冷。降溫期間要注意聚合物和導(dǎo)生的溫差，1、2、3區(qū)要小于35℃，4、5、6、7、8區(qū)要小于30℃。
(6)注意系統(tǒng)壓力，壓力調(diào)節(jié)閥要在自動方式位置。若壓力增高可手動開大開度，然后再打自動(要注意壓力調(diào)節(jié)閥開的太快，聚合物閃蒸到部分冷凝器中)。
(7)讓每個反應(yīng)器的底部先恢復(fù)到規(guī)定溫度，慢慢將攪拌轉(zhuǎn)數(shù)恢復(fù)到規(guī)定值。
(8)注意脫揮發(fā)器液面，脫揮發(fā)器溫度應(yīng)保持在230℃，聚合物加熱器在230℃。若擠出不通，提高真空到80mmHg(10．6kPa)，把聚合物擠出，脫揮發(fā)器液面小于10％。
(9)待失控物料到達7區(qū)后，加快MFR分析頻率，1次／小時，直到MFR恢復(fù)正常為止以指數(shù)變化決定更換產(chǎn)品料倉。
(10)待以上工作恢復(fù)正常時要檢查通往各區(qū)循環(huán)液的閥門應(yīng)關(guān)閉；曾經(jīng)啟動和關(guān)閉的設(shè)備應(yīng)恢復(fù)到原來狀態(tài)如熱載體泵、冷卻器、調(diào)節(jié)閥等；輸送管線的熱載體加熱閥應(yīng)關(guān)閉。
液壓單元故障排除后立即切換回正常狀態(tài)，啟動拉條。若是兩臺及以上反應(yīng)器攪拌停轉(zhuǎn)，則采取緊急停車程序。
7．切粒系統(tǒng)故障
事故危害：重度，可導(dǎo)致停車。
事故過程：切粒機無法正常運轉(zhuǎn)，造成脫揮發(fā)物器液面上升，被迫降負荷或滿釜停車。
事故預(yù)防：工藝和維修人員加強對該系統(tǒng)的巡檢，出現(xiàn)異常及時解決。
應(yīng)急措施：
(1)若切粒機一條線停，立即判斷故障原因，及時解決。
(2)脫揮發(fā)物器液面達到15％時，將生產(chǎn)負荷降到7t／h或以下。此時可適當提高聚合物加熱器／脫揮發(fā)物器溫度。
(3)脫揮發(fā)物器液面達到30％時，按緊急停車程序處理。
8．壓力調(diào)節(jié)閥PV-3157故障
事故危害：重度，可導(dǎo)致停車。
事故過程：導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)壓力波動、脫揮發(fā)物器液面升高或反應(yīng)系統(tǒng)壓力驟然升高。
應(yīng)急措施：
(1)若是壓力變送器信號不穩(wěn)，把閥打到控制室手動操作。
(2)若是儀表風故障造成或氣動活塞致動器不穩(wěn)定，關(guān)掉信號，現(xiàn)場手動操作手輪來控制壓力。
(3)若閥開度停止在某一開度上，立刻切換到現(xiàn)場手動操作，閥手動操作時應(yīng)密切注視系統(tǒng)壓力。
9．物料泄漏事故
事故危害：重度，會導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸事故發(fā)生。
事故過程：
(1)因儀表失靈造成的罐溢出。
(2)開停車期間由于操作不慎造成的跑料。
(3)由超壓造成的密封處漏或罐、管線破裂，將導(dǎo)致火災(zāi)爆炸、中毒事故。
事故預(yù)防：
(1)認真巡檢，儀表工應(yīng)確認液位計正常。
(2)認真執(zhí)行壓力容器定期檢驗制度。
應(yīng)急措施：
(1)現(xiàn)場報警；
(2)隔離泄漏源；
(3)絕對禁止火源，機動車嚴禁人內(nèi)；
(4)立刻檢查堤堰及排放閥，使之處于隔離狀態(tài)；
(5)若需要停車，按緊急停車程序停車；
(6)立刻把泄漏物料收集到容器中；
(7)若熱載體加熱爐泄漏，打開消防水使水霧打人熱載體蒸汽中，驅(qū)散蒸汽云；
(8)采用帶壓堵漏或打卡子的辦法堵漏。
10．料倉靜電爆燃
事故危害：重度，可引起爆鳴、火災(zāi)、爆炸事故。
事故過程：料倉內(nèi)粉塵積聚過多會產(chǎn)生靜電過多及爆炸，嚴重的會炸壞料倉。
事故預(yù)防：
(1)每個料倉及粒料輸送管線都有靜電接地，定期檢查靜電接地處于完好；
(2)對切粒除塵系統(tǒng)進行除塵改造，有效去除粉塵。
應(yīng)急措施：
(1)發(fā)生事故后，立即判斷事故位置，若有火災(zāi)立即報火警；
(2)視事故程度決定切換料倉或緊急停車。
(四)聚苯乙烯裝置事故案例
由于聚苯乙烯生產(chǎn)過程比較平穩(wěn)，溫度、壓力都不是很高(230℃、0．3MPa左右)，因此發(fā)生事故的可能性很小。但是由于苯乙烯聚合的特性，在反應(yīng)過程中若溫度控制不好有可能產(chǎn)生“爆聚”現(xiàn)象，造成設(shè)備損壞和停車事故。同時脫揮發(fā)系統(tǒng)若發(fā)生故障，會造成聚合物無法正常擠出，下面介紹的是某裝置曾經(jīng)發(fā)生的火災(zāi)事故[3]。
1990年1月28日，某聚苯乙烯裝置在建成投料試車中，因真空系統(tǒng)一臺泵故障，使真空系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。造成脫揮發(fā)物器中未反應(yīng)的苯乙烯和乙苯單體無法從系統(tǒng)中脫除，形成湯料。8：25分裝置雖滿釜停車，但湯料仍通過聚合物擠出泵逐漸漏向模頭。9：15分因模頭溫度較高(約210℃)，苯乙烯和乙苯揮發(fā)到切粒廠房空間中，廠房內(nèi)逐漸呈白霧狀，氣味也逐漸增大，值班長找來分析工用測爆儀測定模頭附近可燃性氣體濃度為37％，立即將人員撤出。9：25分北線模頭著火，并迅速擴散到南線，10：00分大火基本被撲滅，未造成人員傷
亡，直接經(jīng)濟損失上萬元。經(jīng)過分析，事故原因為：未反應(yīng)的苯乙烯和乙苯單體從模頭溢出，揮發(fā)到切粒廠房內(nèi)形成局部可燃性氣體成為第一著火物，又因模頭溫度高達230℃，乙苯和苯乙烯穿過模頭瞬間變成氣體噴出，產(chǎn)生靜電造成火災(zāi)事故。
