合成纖維生產(chǎn)安全技術.doc

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合成纖維生產(chǎn)安全技術 合成纖維是以石油，天然氣和煤作為原料，用人工合成方法制得的具有適宜分子量并具有可溶性的線性聚合物，再經(jīng)紡絲成形和后處理而制得的化學纖維。與天然纖維和人造纖維相比，合成纖維的原料是由人工合成方法制得的，生產(chǎn)不受自然條件的限制。合成纖維除了具有強度高，質(zhì)輕、易洗快干、彈性好、不怕霉蛀等優(yōu)越性能外，還具有耐摩擦、高模量，低吸水率，耐酸堿、良好的電絕緣等特性。可以代替棉、麻、毛等天然纖維，制成紡織品和針織品，以滿足國防、科研、工農(nóng)業(yè)和人們生活的需要。 合成纖維品種繁多，比較重要的有40多種。按主鏈結構一般可以分為碳鏈合成纖維和雜鏈合成纖維兩類。碳鏈合成纖維是在大分子主鏈上全由碳原子構成的聚合物所得到的纖維，例如，聚丙烯纖維(丙綸)、聚丙烯腈纖維(腈綸)、聚乙烯醇縮甲醛纖維(維綸)等。雜鏈合成纖維則是在大分子主鏈上，除含有碳原子外，還會有氧、氮、硫等雜原子的聚合物制得的纖維，例如，聚酰胺纖維(錦綸或尼龍)、聚酯纖維(滌綸)等。 合成纖維的生產(chǎn)，一般經(jīng)過三個步驟。第一步是將乙烯、丙烯，苯、二甲苯等基本有機原料通過各種方法制成單體。第二步是將單體聚合或縮聚成高聚物。第三步是把高聚物熔融或制成紡絲原液，進而紡成纖維。 合成纖維的主要品種及其簡要生產(chǎn)過程如下： 錦綸：錦綸是聚酰胺纖維的商品名稱，也叫“尼龍”、“卡普隆”。目前生產(chǎn)的主要品種有錦綸—6、錦綸—66、錦綸—1010三個品種。 錦綸—6：是由含6個碳原子的己內(nèi)酰胺聚合制得聚己內(nèi)酰胺經(jīng)紡絲而成的。生產(chǎn)過程包括：己內(nèi)酰胺的制造、聚合、紡絲及后加工。制造己內(nèi)酰胺的方法有環(huán)己烷法，苯酚法，甲苯法等。生產(chǎn)工藝方框流程見圖1。 圖1錦綸—6生產(chǎn)工藝方框流程圖 錦綸—66：是由含有6個碳原子的己二胺與6個碳原子的己二酸縮聚，并經(jīng)紡絲而成。生產(chǎn)過程包括：己二酸與己二胺混合制成己二胺己二酸鹽(簡稱尼龍66鹽)，以50％尼龍66鹽的水溶液為原料，經(jīng)縮聚反應得到聚己酸己二胺，再經(jīng)紡絲及后加工，生產(chǎn)出錦綸66長絲，其生產(chǎn)工藝方框流程見圖2。 圖2錦綸66長絲生產(chǎn)工藝方框流程圖 滌綸：滌綸是聚酯纖維的商品名稱，也叫“的確良”。生產(chǎn)過程包括：對苯二甲酸的制造；對苯二甲酸的酯化；乙二醇的制造；對苯二甲酸乙二酯的縮聚；乙二醇的回收；紡絲及后處理。制造對苯二甲酸的方法有：對二甲苯硝酸氧化法，對二甲苯分步空氣氧化法，對二甲苯一步空氣氧化法；甲苯氧化一歧化法和苯酐轉(zhuǎn)位法等。生產(chǎn)滌綸短纖維是以聚酯(PET)融體為原料進入紡絲機；或以聚酯切片為原料，經(jīng)干燥、熔融后送入紡絲機，再經(jīng)若干加工過程得到滌綸短纖維。其生產(chǎn)工藝方框流程見圖3。 圖3滌綸短纖維生產(chǎn)工藝方框流程圖 生產(chǎn)滌綸長絲是以聚酯切片為原料，經(jīng)干燥、熔融后送入紡絲機；或以聚酯融體為原料送人紡絲機，經(jīng)不同的后處理加工，得到滌綸長絲。其生產(chǎn)工藝方框流程見圖4。 圖4滌綸長絲生產(chǎn)工藝方框流程圖腈綸：腈綸是聚丙烯腈纖維的商品名稱。生產(chǎn)過程包括：丙烯腈的合成和精制，丙烯腈的聚合或共聚，紡絲及后處理，溶劑的回收。制造丙烯腈的方法有乙炔法和丙烯氨氧化法兩種。以丙烯氨氧化法為例，其工藝過程是丙烯與氨按一定比例混合送入氧化反應器，空氣按一定比例從反應器底部進入，經(jīng)分布板向上流動，與丙烯、氨混合并使催化劑床層流化。丙烯、氨、空氣在440～450℃和催化劑的作用下生成丙烯腈。反應氣體中的丙烯腈和其他有機產(chǎn)物在吸收塔被水全部吸收下來，在成品塔將水和易揮發(fā)物脫除得到高純度的丙烯腈產(chǎn)品。由丙烯腈生產(chǎn)腈綸纖維還須加入其他單體共聚制成。以一步法(均相溶液聚合)為例加入第二單體為丙烯酸甲酯，第三單體為衣康酸，溶劑為硫氰酸鈉水溶液。腈綸纖維生產(chǎn)工藝方框流程見圖5。 圖5腈綸纖維生產(chǎn)工藝方框流程圖 維綸：維綸是聚乙烯醇縮醛纖維的商品名稱。生產(chǎn)過程包括：醋酸乙烯的合成，醋酸乙烯的聚合，醋酸乙烯的醇解，甲醇和醋酸的回收，紡絲及后加工，熱處理及縮醛化。合成醋酸乙烯的方法有乙炔法和乙烯法兩種。以乙烯法為例，其工藝過程是以乙烯，醋酸和氧氣送入固定床反應器，在催化劑作用下，進行合成反應，生成醋酸乙烯，經(jīng)氣體分離器分離出含醋酸乙烯和醋酸的反應液，經(jīng)精餾后送人聚合釜，在釜中以甲醇為溶劑，在聚合引發(fā)劑作用下，進行聚合反應，生成聚醋酸乙烯的甲醇溶液，經(jīng)醇解反應，固化后得到聚乙烯醇(PVA)成品。用水洗去不純物后，用熱水溶解制成紡絲原液，然后經(jīng)噴絲頭將原液噴入凝固浴中形成纖維，再經(jīng)熱處理和用甲醛進行醛化處理、上油、干燥等工序，得到維綸短纖維或維綸牽切紗。其生產(chǎn)工藝方框流程見圖6a、b。 丙綸：丙綸纖維以聚丙烯切片為原料，可生產(chǎn)出丙綸短纖維和丙綸膨體長絲(BCF)。生產(chǎn)丙綸短纖維時，以聚丙烯切片為原料，加入顏料及穩(wěn)定劑用氣流輸送至螺桿擠壓熔融紡絲(220～280℃)，再經(jīng)若干工序，得到丙綸短纖維。其生產(chǎn)工藝流程見圖7。 圖7丙綸短纖維生產(chǎn)工藝方框流程圖 生產(chǎn)丙綸膨體長絲(BCF)時，以聚丙烯切片為原料，加入摻和劑，用氣流輸送至螺桿擠壓熔融紡絲，再經(jīng)若干工序，得到丙綸膨體長絲。其生產(chǎn)工藝方框流程見圖8。 圖8丙綸膨體長絲(BCF)生產(chǎn)工藝方框流程圖職業(yè)危害合成纖維的生產(chǎn)由單體、聚合，紡絲及后加工等階段組成。生產(chǎn)物料與煉油及其他石油化工生產(chǎn)一樣，大都為易燃、易爆、有毒、有害、易腐蝕等特點。生產(chǎn)過程具有高溫帶壓，反應劇烈、連續(xù)、密閉、自動化程度高等特點?；馂谋?、機械傷害、中毒，灼燙和噪聲是合成纖維生產(chǎn)中的危害。其中尤以火災爆炸對生產(chǎn)安全，人身安全威脅最大、危害最深。 1．火災爆炸：合成纖維生產(chǎn)中，所使用的原材料性質(zhì)，反應操作條件，著火源和生產(chǎn)部位，均會構成火災爆炸險情。 首先，原料(如苯、苯酚、環(huán)己烷、萘苯酐，甲苯、對二甲苯、乙炔、乙烯、丙烯等)，中間品(如環(huán)己酮、對苯二甲酸、己內(nèi)酰胺、丙烯腈等)和成品都具有燃燒、爆炸兼有中毒性質(zhì)。當設備系統(tǒng)置換吹洗不凈、有跑、冒、滴、漏時，或因誤操作形成負壓使空氣滲入，這些物質(zhì)中的可燃氣體(或蒸氣)會與空氣形成爆炸混合物，遇到生產(chǎn)中的高熱，沖擊或摩擦產(chǎn)生的機械火星、靜電火花、加熱或檢修明火，即行燃燒或爆炸。 在生產(chǎn)中，有的反應過程本身會放熱，有的在高溫、壓力下操作，有的(如丙烯氨氧化)在接近爆炸極限的條件下進行生產(chǎn)。如果儀表失靈、控溫控壓不當，加料錯誤，停水停電使冷卻和攪拌中斷，都可能導致物料爆炸和沖料起火。同時，高溫能降低設備機械強度以致發(fā)生裂隙，而高溫物料沖出遇空氣會自燃。此外，超過自燃點的高溫能使物料在設備系統(tǒng)內(nèi)碳化、結焦，不僅會堵塞通路致使壓力增高而爆炸，還會在出料開閥門時或捅堵除焦時遇空氣自燃。合成纖維某些工序生產(chǎn)的溫度和壓力情況見下表。 從著火源來說，除了有電源和檢修動火外，生產(chǎn)中加熱源較多。通常采用聯(lián)苯(閃點113℃)、聯(lián)苯醚(閃點102℃)汽缸油等作載熱體加熱或電感加熱。上述載熱體均系可燃物質(zhì)，一般需加熱至200℃以上均超過閃點，如果加熱不均勻，循環(huán)系統(tǒng)不嚴密，結焦堵塞，這些處于高溫的可燃液體一旦泄漏當接觸明火時就會爆炸起火。電感加熱有時因密封不好，絕緣不良，受潮漏電，產(chǎn)生匝間短路，也會引起泄漏的可燃物料著火。 此外，在生產(chǎn)中，如錦綸、滌綸和腈綸生產(chǎn)的各工序部位(氧化、裂解、聚合等)既有可燃、可爆介質(zhì)，又有電源，熱源，容易發(fā)生火災爆炸危害。只要內(nèi)外火險因素結合，相互作用，就會發(fā)生燃燒形成爆炸，影響整個生產(chǎn)。 2．機械傷害：紡絲及后處理工序，電器、傳動設備多，生產(chǎn)連續(xù)、高速、自動化，廠房封閉、潮濕、噪聲、作業(yè)環(huán)境差，操作者要及時處理斷絲、廢絲卷繞等故障，很易發(fā)生機械擠傷、勾刀刺割、電梯傷人等機械傷害事故。 3．中毒：合成纖維生產(chǎn)中所使用的原料，中間品、成品以及載熱體，大都屬于有毒有害物質(zhì)。有的物質(zhì)(如苯、苯酚、己二胺)毒性較大，丙烯腈屬劇毒致癌物質(zhì)。在生產(chǎn)過程中，有些工序設在室外，有些是全封閉式生產(chǎn)，一般對人體的危害不大。但由于設備管道腐蝕穿孔，密封不嚴，有跑、冒、滴、漏意外事故和轉(zhuǎn)運過程中，這些有毒物質(zhì)以蒸氣或粉塵形式擴散，會污染作業(yè)環(huán)境。人們長期在污染環(huán)境中操作，將造成慢性中毒，或急性中毒甚至死亡。 4．灼燙：合成纖維生產(chǎn)中使用高濃度硫酸、二氧化硫等酸堿強腐蝕性物質(zhì)，有的工序高溫帶壓，容易發(fā)生酸堿灼傷和高溫高熱燙傷危害。 5．噪聲：合成纖維生產(chǎn)中，卷繞、紡絲及后加工是在封閉式廠房內(nèi)進行，機械傳動設備的噪聲常集而不散。工人常年在超過國家工業(yè)衛(wèi)生允許標準的噪聲環(huán)境中作業(yè)，會引起耳聾、心悸、心慌、頭昏、乏力等疾病。 預防措施 1．合成纖維廠的建設要對勞動保護、工業(yè)衛(wèi)生、消防、環(huán)境評價的措施和設施同時進行設計、施工和投產(chǎn)。全廠的區(qū)域規(guī)劃、平面布置、防火間距、消防道路、管道敷設、防雷接地、均應符合國家的有關規(guī)定。特別是單體生產(chǎn)單元要考慮到防火防爆中毒的特殊性，應單獨設置，采用敞開式或半敞開式建設。 2．生產(chǎn)中使用的壓力容器及設備管道，必須嚴格按照國家有關條例、規(guī)程和技術標準，進行設計、制造、安裝、使用管理和定期檢驗。各種儀表、安全附件必須齊全，靈敏可靠。加強維護保養(yǎng)、消除跑、冒、滴、漏，保持設備良好。 3．凡有氫氣、乙炔、乙烯、丙烯、苯、二甲苯、環(huán)己烷、丙烯腈等易燃氣體和易燃液體的設備、管線，均應接有導除靜電的接地裝置；用空氣干燥、摻和輸送可燃性粉狀、粒狀樹脂的設備系統(tǒng)應有良好接地。 4．對于物料自聚放熱、分解而造成超溫超壓，有可能引起火災爆炸危險的反應設備，除了應有自動和手動緊急泄壓排放設施(如放空管、事故泄壓等)以外，還應設置自動聯(lián)鎖報警系統(tǒng)。對可燃氣體容易泄漏擴散處應設置可燃氣體濃度檢測報警儀。此區(qū)域的電氣設備，開關應用防爆型。 5．聚合物熔融紡絲時其熱源采用高壓蒸汽、熱載體間接加熱，不宜采用電感性加熱。 6．生產(chǎn)裝置、廠房應通風良好、加強塵毒定期監(jiān)測，治理污染源頭，配備防毒面具和防毒口罩，工作人員要穿戴好勞動保護用品，定期進行體格檢查。 7．裝置開工、檢修要制定專門的開停車方案，嚴格執(zhí)行安全檢修規(guī)定，建立檢修后的驗收和開車制度。 8．裝置區(qū)要設立事故狀態(tài)下的應急消防，搶救設施和器材。提高操作人員素質(zhì)，精心操作，認真巡回檢查，及時消除事故隱患。 合成纖維某些工序生產(chǎn)的溫度和壓力情況 safetyinthemanufactureofsyntheticfiber合成纖維生產(chǎn)一般經(jīng)過3個步驟。第一步是將乙烯、丙烯、苯、二甲苯等基本有機原料，通過各種方法制成單體。第二步是將單體聚合或縮聚成高聚物。第三步是把高聚物熔融或制成紡絲原液，進而紡成纖維。 產(chǎn)量較大的合成纖有錦綸—6、滌綸、腈綸、維綸。 1．錦綸—6的生產(chǎn)錦綸—6是由單體己內(nèi)酰胺聚合紡絲而成，因此，又叫聚己內(nèi)酰胺纖維。它的生產(chǎn)過程包括：己內(nèi)酰胺的制造、聚合；紡絲及后加工。制造己內(nèi)酰胺的方法有環(huán)己烷法、苯酚法、甲苯法等。 2．滌綸的生產(chǎn)滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱。它的生產(chǎn)過程包括：對苯二甲酸的制造；對苯二甲酸的酯化；乙二醇的制造；對苯二甲酸乙二酯的縮聚；乙二醇的回收；紡絲及后處理。 制造對苯二甲酸的方法有：對二甲苯硝酸氧化法；對二甲苯分步空氣氧化法；對二甲苯一步空氣氧化法；甲苯氧化—歧化法和苯酐轉(zhuǎn)換位法等。 3．腈綸的生產(chǎn)腈綸是聚丙烯腈的商品名稱。它的生產(chǎn)過程包括：單體丙烯腈的合成和精制；丙烯腈的聚合或共聚，紡絲及后處理；溶劑的回收。制造丙烯腈的方法有乙炔法和丙烯氨氧化法兩種。 4．維綸的生產(chǎn)維綸是聚乙烯醇縮醛纖維的商品名稱。它的生產(chǎn)過程包括；醋酸乙烯的合成；醋酸乙烯的聚合；聚醋酸乙烯的醇解；甲醇和醋酸的回收；紡絲及后加工；熱處理及縮醛化。合成醋酸乙烯的方法有乙炔法和乙烯法兩種。 合成纖維生產(chǎn)過程的危險性，可從以下4個方面分析。 (1)從原料性質(zhì)上看，原料、中間品和成品大都是易燃、可燃、易爆的物質(zhì)。當設備系統(tǒng)置換不良，或上述易燃、易爆物質(zhì)從不嚴密處泄漏；或因誤操作形成負壓使空氣滲入，這些物質(zhì)中的可燃氣體或蒸氣便與空氣混合形成爆炸性氣體。遇到生產(chǎn)中的高熱、沖擊或摩擦產(chǎn)生的火星和靜電火花、加熱或檢修用的明火等都會發(fā)生燃燒或爆炸。 (2)從反應和操作條件上看(見表5—6)，有的反應本身放熱，有的在高溫下作業(yè)，有的在壓力下作業(yè)，有的高溫、壓力兼而有之，還有的(如丙烯氨氧化)在接近爆炸極限的條件下進行生產(chǎn)。如果儀表失靈，控溫控壓不當，加料錯誤，或因特殊情況發(fā)生停電停水使冷卻和攪拌中斷，都有可能導致爆炸或沖料起火。同時，高溫能使設備系統(tǒng)的機械強度降低，容易產(chǎn)生裂隙，而高溫物料由此沖出遇空氣即會自燃。此外，超過自燃點的高溫能使物料在設備系統(tǒng)內(nèi)炭化、結焦，不僅會造成通路堵塞憋壓爆炸，還會在出料節(jié)門時或捅堵除焦時遇空氣自燃。 (3)從著火源上看，除了有電源和檢修動火外，生產(chǎn)中力口熱源較多，通常采用聯(lián)苯、聯(lián)苯醚等熱載體加熱或電感應加熱。聯(lián)苯的閃點113℃，聯(lián)苯醚的閃點102℃，它們的閃點溫度并不高，但在生產(chǎn)過程中，一般需加熱至200℃以上，溫度均已超過閃點很多，當接觸明火時，即能燃燒。如果加熱爐熱油循環(huán)系統(tǒng)不良，爐管內(nèi)結焦堵塞，或在電加熱爐加熱時，因密封不好，絕緣不良，受潮漏電，產(chǎn)生匝間短路等，均能引起生產(chǎn)異常，甚至會導致泄漏的可燃物料著火。 (4)從生產(chǎn)部位上看，錦綸生產(chǎn)中的加氧脫氧，氧化或光化，裂解，聚合或縮聚；滌綸生產(chǎn)中的氧化，酯化，酯交換，縮聚；腈綸生產(chǎn)中的合成，氧化，精制，聚合，這些部位，都有可燃、可爆介質(zhì)，又有電源、熱源，只要內(nèi)外火險因素結合，相互作用，就會發(fā)生燃燒或爆炸。 表5—6合成纖維生產(chǎn)的溫度和壓力情況 生產(chǎn)工序 熱效應 操作溫度，℃ 操作壓力，MPa 錦綸 苯加氯制環(huán)己烷 苯酚加氫制環(huán)己醇 環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮 環(huán)己醇脫氫制環(huán)己酮 環(huán)己酮氧化制己內(nèi)酯 己內(nèi)酰胺的聚合 環(huán)己酮氧化制己二酸 己二腈加氫制己二胺 66鹽的合成 66鹽的縮聚 蓖麻油堿裂解 癸二酸氨化制癸二腈 癸二腈加氫制癸二胺 1010鹽的合成 1010鹽的縮聚 熔融紡絲 放熱 放熱 放熱 放熱 放熱 放熱 140 135～150 130～140 350～470 175～220 220～300 60～80 90 60 260～275 260～280 340 100 65～75 250 220～260 1．8～1．9 1．5～2．0 1．8～2．4 1．0～3．5 0．1～0．7 2．0 1．6～2．7 2．5 1．2 滌綸 對二甲苯硝酸氧化 對二甲苯分步空氣氧化、酯化 對二甲苯一步空氣氧化、酯化 萘氧化制苯酐 苯酐的轉(zhuǎn)位 甲苯空氣氧化 苯甲酸鉀鹽的歧化 對苯二甲酸的酯化 乙烯氧化制環(huán)氧乙烷 酯交換 縮聚反應 熔融紡絲 放熱 放熱 放熱 放熱 放熱 放熱 放熱 放熱 125～165 140～180 150～250 350～390 380～450 140 350～420 250～300 190～220 180～280 275～280 280～300 1.4～3.0 2.0～3.0 0.4～1.5 0.2 0.5～1.7 2.2 腈綸 乙炔與氫氰酸的合成 丙烯氨的氧化 丙烯腈的聚合 放熱 放熱 放熱 80～90 460～480 50～80 0.2～0.3 維綸 乙炔和醋酸的合成 乙烯和醋酸的氧化 醋酸乙烯的聚合 聚醋酸乙烯的醇解 聚乙烯醇的熱處理 聚乙烯醇的縮醛化 放熱 放熱 放熱 170～230 160 60 50 220～270 60～70 0.5 第 15 頁 共 15 頁