近期聚烯烃料仓粉尘爆炸的分析与对策

石油化工安全环保技术48PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOL0GY 2008 年第24卷第6期防火防爆近期聚烯烃料仓粉尘爆炸的分析与对策谭凤贵(北京化工大学信息与科学技术学院,北京100029)滴要:对近十年聚烯烃料仓典型爆炸事故进行汇总,分析事故原因,并对典型的爆炸事故案例中的高料位报警器放电特性进行了模拟实验,提出抑制事故趋势的对策和措施。关键词:聚烯烃料仓;粉尘爆炸;静电.20世纪80年代是国际工业粉尘静电爆炸的一步说明,并提出相关建议,希望能减缓现今的事高峰期,推动了粉体静电的研究热。我国聚烯烃故趋势。粉尘爆炸的高峰期约在90年代，据不完全统计,在2典型事故分析此期间发生了70余起料仓粉尘爆炸,严重制约了聚烯烃制备工业的安全生产和扩能改造。期间，2.1 典型事故案例一中国石化集团公司曾多次召开专题研讨会,组织攻关和课题研究,并于2000年11月发布了“防止事故经过:某厂年产140 kt/a HDPE装置在聚烯烃料仓静电燃爆的安全管理规定”(2004年和2005年4月21日处理过渡料时,TK -451掺合仓2008年又做了部分修订),事故趋势明显缓和,但和旋风分离器MZ454发生爆炸,当时料仓进90 t近几年国内类似事故又有所增加,必须做预防工料,之后进行2 h外掺合,当送料50 t时发生爆炸。原因分析:作,采取安全措施防止爆炸事故的发生。该装置采用淤桨法反应工艺,物料中的未反1近10年聚烯烃料仓典型爆炸事故应单体及稀释剂(主要是己烷)较高,虽然有闪蒸、2000年2月和9月,某厂PP 掺合仓进料时发干燥等脱挥和气体回收工艺,但造粒前粉体中挥发分(质量分数)在正常生产时仍有0.2 % ~生闪爆。2000年10月和2002年11月,某厂LDPE料0.3 %(过渡料中含量更高)。粒料中的挥发分逸出时间约为6~8h,因此物料在掺合仓处理过程仓发生爆炸着火。2001年2月,某厂LDPE分析仓发生闪爆。中,实际上也是气体逸出和积聚的过程。按0.1 %2002年5月,某厂HDPE粉料仓进料时发生含挥量计算,90 t料约可逸出22.6 m'已烷气,40 t料约可逸出10 m'已烷气。爆炸着火。2004年5月和12月,某厂LDPE 称量计上贮该料仓采用顶进顶出式通风方式。在空仓条件下,进料风通常只能吹扫4 ~6 m距离,大部分风槽和脱气仓发生闪爆。2005年4月,某厂HDPE掺合仓送料时爆炸。量直接由排风集尘管逸出。己烷气相对密度约2006年4月,某厂HDPE掺合仓进料时发生2.97,主要积聚在粒料间和料堆表面。料仓直径5.5 m,90 t料堆位高约13 m,40 t料位高约7.52008年8月,某厂HDPE掺合仓掺合后发生m,料仓高23.45 m,也即在掺合和送料过程中,堆.面已烷气体很难被置换出去(现场实测,排气口气闪爆。调查表明，上述事故的火源是物料自身的静体浓度约为200 mU/m')。HDPE粉尘最小着火电放电,但造成粉尘爆炸的诱因或导火索与工艺收稿日期:2008 -07 -18。制备过程和粉体处理过程的“偏离”有着千丝万缕作者简介:谭风贵,男,曾在公开发行的期刊上发表多的关联。通过具体案例的分析,对上述说法作进篇文章,高级工程师,教授。2008年第24卷第6期.谭凤贵.近期聚烯烃料仓粉尘爆炸的分析与对策 土-49能低,标准粒径(75μm)时为10 mJ,现场混合粉尘0.06实例值约17 mJ。当与已烷气混合时,杂混粉尘的005最小着火能( MIEg)将随气体浓度的增加而下降。城0.04不同己烷气体浓度的MIE计算值如图1所示。城0.03200200116T300 FC801 Y1600 Y2000 Y2600T1MIE,-17mJ12图2不同熔融指数( M1)物料含挥量2.2典型案例二MIE, , 10mJ事故经过:某厂100 kVa聚丙烯装置2D903B掺合仓,在2000年2月12日进料中发生闪爆。同10450 %LEL年9月16日2D903E又发生闪爆。图1不同气体浓度的 MIEn计算曲线原因分析:两次闪爆均为生产高熔融指数料(M1),物料HDPE粒料风送静电起电较高,φ150 mm管在含挥量偏高(如图2所示,随MI的增加,物料挥发13v/h负荷下起电约在0.6~ 1.2 uc/kg。 对分相差1.8倍)。φs.5m直径掺合仓,料堆表面产生锥形放电的临“9. 16"事故时,2D501汽蒸机料位失控,料位界荷质比约为0.28 μe/kg,放电能量约10 mJ。由.过低(如图3) ,物料脱挥不足。汽蒸机正常时,进图1可知,当料堆表面已烷气体浓度大于40 %料挥发分(质量分数)约为2 % ~2.5 % ,出口小于LEL时, HDPE杂混料尘就有被堆面锥形放电引燃500 mL/m' ,粉料仓(2D803)气体约在20 % ~50的可能，气体浓度越高, MIFg越低,引|燃几率越高。% LEL。事故后检测,2D803粉料仓气体浓度高达2008年8月12日,某厂HDPE掺合仓(φ8 m100 % LEL( Y1600) ,而在正常生产时,同牌号只有x30 m)也发生了类似的闪爆事故，当时进料29057%LEL。图4为9月20日在2D803粉料仓和1,料位高16m,空仓约14m,掺合2.5h后,刚一开2D903掺合仓进行的气体检测数据。冷风机即闪爆。970D501料位5040-30-2025335时间/h圉3 D501 内料位数据某厂PP掺合仓(TK2505)在1989~1994年曾PP粒子风送静电较高2D903AVE仓进料管发生 十余次静电爆炸事故，其事故诱因都与切粒静电约在0.43-2.72 μc/kg(参见表1检测数料失稳和干燥器脱挥不足等有关。据) ,远超出2D903( φ6 m)锥形放电的临界值(0.表1进料管检测数据lμe/kg)。当料仓堆面上方的气体浓度(质量分2D903A仓| B仓 C仓D仓E数)超过0.5%时,聚丙烯粉尘就可能被料堆表面起电量(μkg2 0.71-1.12-0.43-2.2-1.33的锥形放电所引燃。+石油化工安全环保技术，2008年第24卷第6期soD6001A风送起电在3~4μc/kg,可以推断事故时2D803料位计下方物料电位约在50 ~60 kV,远高于诱发40202D903火花放电的临界电位值(40kV)。类似事故国内出现过多起，如某厂LDPE 分析仓,某厂LDPE 混月10月11月合仓等,先后发生过多起粉尘爆炸事故。事后分图4 2D803粉料仓和2D903掺合仓气体检测数据析发现,这些事故既与料位计发生火花放电有关，也与当时气体控制不当或切粒失稳有-定关联。2.3案例三事故经过:某厂年产100 kt/a LLDPE装置反3对策与建议应器于2001年进行了冷诱导技术改造,产量提高事故统计表明,聚烯烃料仓粉尘爆炸多数是静40%~50%,但因配方选型不当,物料含灰增加,6电、粉尘、气体等诸因索共同作用引起的。静电是固月8日D6001A粒料仓进料156t时,在高料位报有隐患,工艺过程失误或失控引起的气体或微细粉警器处发生了放电和爆炸着火。某厂HDPE 掺合尘意外增多,是料仓爆炸的触发因素或导火索。为仓6只掺合管有4只断裂,在2006年4月9日B减缓或抑制类似事故的发生,提出如下建议:仓进料124 t时,在堆面接近其中的一只掺合管断(1)结合装置特点和设计缺陷，开展危险评估口位置时发生了爆炸着火。原因分析:“6.8"事故后曾对高料位报警器放和危险教育,使作业者了解物料和工艺过程与料仓粉尘爆炸的关系,以尽量减少制备过程和粉体处理过程“意外”因素的影响。5.3μ Clkg(2)减少风送物料的静电起电,去除或抑制金50_1.65 u Ckg属突出物、绝缘导体等高能放电,通过设备改造，40-危险界限建立防止静电爆炸的本质安全系统。近几年,我1.0μ Clkg国在消除粉体静电,以及抑制料位计火花放电等专项技术上,已走在国际前列,并在国内部分企业管理指标.的不同装置中取得了令人满意的应用效果和可靠. 0.25μ Clkg .性考核。50100150 200 250参考文献:离开罐壁距离/一图5粉体在料仓壁附近的表面电位[1]谭凤贵.石化静电事故的新特点与防灾研究的电特性进行了模拟实验,实验数据如图5。进展[J].石化安全技术,2000(9) :9.(上接第8页)动阀及泡沫原液电动阀。4消防系统控制5结语消防系统采用自动控制方式,设置了微机监油库消防设计首先要严格执行有关规范,同控管理系统,可以准确直观的确定发生火灾的位时还要具体情况具体分析。油库的地理位置、储置及情况。油库的消防控制中心可显示泵运行状存油品的种类、气候、罐型等因素决定了消防设计态和电动阀的开、关、停反馈信号。消防给水系方案的制定。文中谈及的油库实例，现场可看到统、泡沫灭火系统可联锁启动:即发生火灾时,启整个消防系统布置的比较清晰明朗，设备选用较动着火罐的消防冷却水程序控制启动按钮,即可合理适当,并尽量考虑操作方便,体现出油库消防按程序依次启动消防水泵及相应着火油罐消防给设计的特点。使用方的反馈信息良好,并得到消水管道上的电动阀;启动着火罐的泡沫混合液程防部门的认可。在2006年,新建15x10* m'油罐序控制启动按钮即可按程序启动泡沫消防泵、泡其中1座由于雷击着火,接到报警后工作人员迅速沫站配泡沫用消防水管道电动阀、相应分区泡沫启动消防系统,在短时间内灭火。实践证明,该消混和液管道电动阀、相应油罐泡沫混和液管道电防系统设计是有效.可靠的。