合成纤维生产安全技术.doc

合成纤维生产安全技术合成纤维是以石油，天然气和煤作为原料，用人工合成方法制得的具有适宜分子量并具有可溶性的线性聚合物，再经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制。合成纤维除了具有强度高，质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等优越性能外，还具有耐摩擦、高模量，低吸水率，耐酸碱、良好的电绝缘等特性。可以代替棉、麻、毛等天然纤维，制成纺织品和针织品，以满足国防、科研、工农业和人们生活的需要。合成纤维品种繁多，比较重要的有40多种。按主链结构一般可以分为碳链合成纤维和杂链合成纤维两类。碳链合成纤维是在大分子主链上全由碳原子构成的聚合物所得到的纤维，例如，聚丙烯纤维(丙纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶)等。杂链合成纤维则是在大分子主链上，除含有碳原子外，还会有氧、氮、硫等杂原子的聚合物制得的纤维，例如，聚酰胺纤维(锦纶或尼龙)、聚酯纤维(涤纶)等。合成纤维的生产，一般经过三个步骤。第一步是将乙烯、丙烯，苯、二甲苯等基本有机原料通过各种方法制成单体。第二步是将单体聚合或缩聚成高聚物。第三步是把高聚物熔融或制成纺丝原液，进而纺成纤维。合成纤维的主要品种及其简要生产过程如下：锦纶：锦纶是聚酰胺纤维的商品名称，也叫“尼龙”、“卡普隆”。目前生产的主要品种有锦纶6、锦纶66、锦纶1010三个品种。锦纶6：是由含6个碳原子的己内酰胺聚合制得聚己内酰胺经纺丝而成的。生产过程包括：己内酰胺的制造、聚合、纺丝及后加工。制造己内酰胺的方法有环己烷法，苯酚法，甲苯法等。生产工艺方框流程见图1。图1锦纶6生产工艺方框流程图锦纶66：是由含有6个碳原子的己二胺与6个碳原子的己二酸缩聚，并经纺丝而成。生产过程包括：己二酸与己二胺混合制成己二胺己二酸盐(简称尼龙66盐)，以50尼龙66盐的水溶液为原料，经缩聚反应得到聚己酸己二胺，再经纺丝及后加工，生产出锦纶66长丝，其生产工艺方框流程见图2。图2锦纶66长丝生产工艺方框流程图涤纶：涤纶是聚酯纤维的商品名称，也叫“的确良”。生产过程包括：对苯二甲酸的制造；对苯二甲酸的酯化；乙二醇的制造；对苯二甲酸乙二酯的缩聚；乙二醇的回收；纺丝及后处理。制造对苯二甲酸的方法有：对二甲苯硝酸氧化法，对二甲苯分步空气氧化法，对二甲苯一步空气氧化法；甲苯氧化一歧化法和苯酐转位法等。生产涤纶短纤维是以聚酯(PET)融体为原料进入纺丝机；或以聚酯切片为原料，经干燥、熔融后送入纺丝机，再经若干加工过程得到涤纶短纤维。其生产工艺方框流程见图3。图3涤纶短纤维生产工艺方框流程图生产涤纶长丝是以聚酯切片为原料，经干燥、熔融后送入纺丝机；或以聚酯融体为原料送人纺丝机，经不同的后处理加工，得到涤纶长丝。其生产工艺方框流程见图4。图4涤纶长丝生产工艺方框流程图腈纶：腈纶是聚丙烯腈纤维的商品名称。生产过程包括：丙烯腈的合成和精制，丙烯腈的聚合或共聚，纺丝及后处理，溶剂的回收。制造丙烯腈的方法有乙炔法和丙烯氨氧化法两种。以丙烯氨氧化法为例，其工艺过程是丙烯与氨按一定比例混合送入氧化反应器，空气按一定比例从反应器底部进入，经分布板向上流动，与丙烯、氨混合并使催化剂床层流化。丙烯、氨、空气在440450和催化剂的作用下生成丙烯腈。反应气体中的丙烯腈和其他有机产物在吸收塔被水全部吸收下来，在成品塔将水和易挥发物脱除得到高纯度的丙烯腈产品。由丙烯腈生产腈纶纤维还须加入其他单体共聚制成。以一步法(均相溶液聚合)为例加入第二单体为丙烯酸甲酯，第三单体为衣康酸，溶剂为硫氰酸钠水溶液。腈纶纤维生产工艺方框流程见图5。图5腈纶纤维生产工艺方框流程图维纶：维纶是聚乙烯醇缩醛纤维的商品名称。生产过程包括：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，纺丝及后加工，热处理及缩醛化。合成醋酸乙烯的方法有乙炔法和乙烯法两种。以乙烯法为例，其工艺过程是以乙烯，醋酸和氧气送入固定床反应器，在催化剂作用下，进行合成反应，生成醋酸乙烯，经气体分离器分离出含醋酸乙烯和醋酸的反应液，经精馏后送人聚合釜，在釜中以甲醇为溶剂，在聚合引发剂作用下，进行聚合反应，生成聚醋酸乙烯的甲醇溶液，经醇解反应，固化后得到聚乙烯醇(PVA)成品。用水洗去不纯物后，用热水溶解制成纺丝原液，然后经喷丝头将原液喷入凝固浴中形成纤维，再经热处理和用甲醛进行醛化处理、上油、干燥等工序，得到维纶短纤维或维纶牵切纱。其生产工艺方框流程见图6a、b。丙纶：丙纶纤维以聚丙烯切片为原料，可生产出丙纶短纤维和丙纶膨体长丝(BCF)。生产丙纶短纤维时，以聚丙烯切片为原料，加入颜料及稳定剂用气流输送至螺杆挤压熔融纺丝(220280)，再经若干工序，得到丙纶短纤维。其生产工艺流程见图7。图7丙纶短纤维生产工艺方框流程图生产丙纶膨体长丝(BCF)时，以聚丙烯切片为原料，加入掺和剂，用气流输送至螺杆挤压熔融纺丝，再经若干工序，得到丙纶膨体长丝。其生产工艺方框流程见图8。图8丙纶膨体长丝(BCF)生产工艺方框流程图职业危害合成纤维的生产由单体、聚合，纺丝及后加工等阶段组成。生产物料与炼油及其他石油化工生产一样，大都为易燃、易爆、有毒、有害、易腐蚀等特点。生产过程具有高温带压，反应剧烈、连续、密闭、自动化程度高等特点。火灾爆炸、机械伤害、中毒，灼烫和噪声是合成纤维生产中的危害。其中尤以火灾爆炸对生产安全，人身安全威胁最大、危害最深。1火灾爆炸：合成纤维生产中，所使用的原材料性质，反应操作条件，着火源和生产部位，均会构成火灾爆炸险情。首先，原料(如苯、苯酚、环己烷、萘苯酐，甲苯、对二甲苯、乙炔、乙烯、丙烯等)，中间品(如环己酮、对苯二甲酸、己内酰胺、丙烯腈等)和成品都具有燃烧、爆炸兼有中毒性质。当设备系统置换吹洗不净、有跑、冒、滴、漏时，或因误操作形成负压使空气渗入，这些物质中的可燃气体(或蒸气)会与空气形成爆炸混合物，遇到生产中的高热，冲击或摩擦产生的机械火星、静电火花、加热或检修明火，即行燃烧或爆炸。在生产中，有的反应过程本身会放热，有的在高温、压力下操作，有的(如丙烯氨氧化)在接近爆炸极限的条件下进行生产。如果仪表失灵、控温控压不当，加料错误，停水停电使冷却和搅拌中断，都可能导致物料爆炸和冲料起火。同时，高温能降低设备机械强度以致发生裂隙，而高温物料冲出遇空气会自燃。此外，超过自燃点的高温能使物料在设备系统内碳化、结焦，不仅会堵塞通路致使压力增高而爆炸，还会在出料开阀门时或捅堵除焦时遇空气自燃。合成纤维某些工序生产的温度和压力情况见下表。从着火源来说，除了有电源和检修动火外，生产中加热源较多。通常采用联苯(闪点113)、联苯醚(闪点102)汽缸油等作载热体加热或电感加热。上述载热体均系可燃物质，一般需加热至200以上均超过闪点，如果加热不均匀，循环系统不严密，结焦堵塞，这些处于高温的可燃液体一旦泄漏当接触明火时就会爆炸起火。电感加热有时因密封不好，绝缘不良，受潮漏电，产生匝间短路，也会引起泄漏的可燃物料着火。此外，在生产中，如锦纶、涤纶和腈纶生产的各工序部位(氧化、裂解、聚合等)既有可燃、可爆介质，又有电源，热源，容易发生火灾爆炸危害。只要内外火险因素结合，相互作用，就会发生燃烧形成爆炸，影响整个生产。2机械伤害：纺丝及后处理工序，电器、传动设备多，生产连续、高速、自动化，厂房封闭、潮湿、噪声、作业环境差，操作者要及时处理断丝、废丝卷绕等故障，很易发生机械挤伤、勾刀刺割、电梯伤人等机械伤害事故。3中毒：合成纤维生产中所使用的原料，中间品、成品以及载热体，大都属于有毒有害物质。有的物质(如苯、苯酚、己二胺)毒性较大，丙烯腈属剧毒致癌物质。在生产过程中，有些工序设在室外，有些是全封闭式生产，一般对人体的危害不大。但由于设备管道腐蚀穿孔，密封不严，有跑、冒、滴、漏意外事故和转运过程中，这些有毒物质以蒸气或粉尘形式扩散，会污染作业环境。人们长期在污染环境中操作，将造成慢性中毒，或急性中毒甚至死亡。4灼烫：合成纤维生产中使用高浓度硫酸、二氧化硫等酸碱强腐蚀性物质，有的工序高温带压，容易发生酸碱灼伤和高温高热烫伤危害。5噪声：合成纤维生产中，卷绕、纺丝及后加工是在封闭式厂房内进行，机械传动设备的噪声常集而不散。工人常年在超过国家工业卫生允许标准的噪声环境中作业，会引起耳聋、心悸、心慌、头昏、乏力等疾病。预防措施1合成纤维厂的建设要对劳动保护、工业卫生、消防、环境评价的措施和设施同时进行设计、施工和投产。全厂的区域规划、平面布置、防火间距、消防道路、管道敷设、防雷接地、均应符合国家的有关规定。特别是单体生产单元要考虑到防火防爆中毒的特殊性，应单独设置，采用敞开式或半敞开式建设。2生产中使用的压力容器及设备管道，必须严格按照国家有关条例、规程和技术标准，进行设计、制造、安装、使用管理和定期检验。各种仪表、安全附件必须齐全，灵敏可靠。加强维护保养、消除跑、冒、滴、漏，保持设备良好。3凡有氢气、乙炔、乙烯、丙烯、苯、二甲苯、环己烷、丙烯腈等易燃气体和易燃液体的设备、管线，均应接有导除静电的接地装置；用空气干燥、掺和输送可燃性粉状、粒状树脂的设备系统应有良好接地。4对于物料自聚放热、分解而造成超温超压，有可能引起火灾爆炸危险的反应设备，除了应有自动和手动紧急泄压排放设施(如放空管、事故泄压等)以外，还应设置自动联锁报警系统。对可燃气体容易泄漏扩散处应设置可燃气体浓度检测报警仪。此区域的电气设备，开关应用防爆型。5聚合物熔融纺丝时其热源采用高压蒸汽、热载体间接加热，不宜采用电感性加热。6生产装置、厂房应通风良好、加强尘毒定期监测，治理污染源头，配备防毒面具和防毒口罩，工作人员要穿戴好劳动保护用品，定期进行体格检查。7装置开工、检修要制定专门的开停车方案，严格执行安全检修规定，建立检修后的验收和开车制度。8装置区要设立事故状态下的应急消防，抢救设施和器材。提高操作人员素质，精心操作，认真巡回检查，及时消除事故隐患。合成纤维某些工序生产的温度和压力情况safetyinthemanufactureofsyntheticfiber合成纤维生产一般经过3个步骤。第一步是将乙烯、丙烯、苯、二甲苯等基本有机原料，通过各种方法制成单体。第二步是将单体聚合或缩聚成高聚物。第三步是把高聚物熔融或制成纺丝原液，进而纺成纤维。产量较大的合成纤有锦纶6、涤纶、腈纶、维纶。1锦纶6的生产锦纶6是由单体己内酰胺聚合纺丝而成，因此，又叫聚己内酰胺纤维。它的生产过程包括：己内酰胺的制造、聚合；纺丝及后加工。制造己内酰胺的方法有环己烷法、苯酚法、甲苯法等。2涤纶的生产涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。它的生产过程包括：对苯二甲酸的制造；对苯二甲酸的酯化；乙二醇的制造；对苯二甲酸乙二酯的缩聚；乙二醇的回收；纺丝及后处理。制造对苯二甲酸的方法有：对二甲苯硝酸氧化法；对二甲苯分步空气氧化法；对二甲苯一步空气氧化法；甲苯氧化歧化法和苯酐转换位法等。3腈纶的生产腈纶是聚丙烯腈的商品名称。它的生产过程包括：单体丙烯腈的合成和精制；丙烯腈的聚合或共聚，纺丝及后处理；溶剂的回收。制造丙烯腈的方法有乙炔法和丙烯氨氧化法两种。4维纶的生产维纶是聚乙烯醇缩醛纤维的商品名称。它的生产过程包括；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；纺丝及后加工；热处理及缩醛化。合成醋酸乙烯的方法有乙炔法和乙烯法两种。合成纤维生产过程的危险性，可从以下4个方面分析。(1)从原料性质上看，原料、中间品和成品大都是易燃、可燃、易爆的物质。当设备系统置换不良，或上述易燃、易爆物质从不严密处泄漏；或因误操作形成负压使空气渗入，这些物质中的可燃气体或蒸气便与空气混合形成爆炸性气体。遇到生产中的高热、冲击或摩擦产生的火星和静电火花、加热或检修用的明火等都会发生燃烧或爆炸。(2)从反应和操作条件上看(见表56)，有的反应本身放热，有的在高温下作业，有的在压力下作业，有的高温、压力兼而有之，还有的(如丙烯氨氧化)在接近爆炸极限的条件下进行生产。如果仪表失灵，控温控压不当，加料错误，或因特殊情况发生停电停水使冷却和搅拌中断，都有可能导致爆炸或冲料起火。同时，高温能使设备系统的机械强度降低，容易产生裂隙，而高温物料由此冲出遇空气即会自燃。此外，超过自燃点的高温能使物料在设备系统内炭化、结焦，不仅会造成通路堵塞憋压爆炸，还会在出料节门时或捅堵除焦时遇空气自燃。(3)从着火源上看，除了有电源和检修动火外，生产中力口热源较多，通常采用联苯、联苯醚等热载体加热或电感应加热。联苯的闪点113，联苯醚的闪点102，它们的闪点温度并不高，但在生产过程中，一般需加热至200以上，温度均已超过闪点很多，当接触明火时，即能燃烧。如果加热炉热油循环系统不良，炉管内结焦堵塞，或在电加热炉加热时，因密封不好，绝缘不良，受潮漏电，产生匝间短路等，均能引起生产异常，甚至会导致泄漏的可燃物料着火。(4)从生产部位上看，锦纶生产中的加氧脱氧，氧化或光化，裂解，聚合或缩聚；涤纶生产中的氧化，酯化，酯交换，缩聚；腈纶生产中的合成，氧化，精制，聚合，这些部位，都有可燃、可爆介质，又有电源、热源，只要内外火险因素结合，相互作用，就会发生燃烧或爆炸。表56合成纤维生产的温度和压力情况生产工序热效应操作温度，操作压力，MPa锦纶苯加氯制环己烷苯酚加氢制环己醇环己烷氧化制环己酮环己醇脱氢制环己酮环己酮氧化制己内酯己内酰胺的聚合环己酮氧化制己二酸己二腈加氢制己二胺66盐的合成66盐的缩聚蓖麻油碱裂解癸二酸氨化制癸二腈癸二腈加氢制癸二胺1010盐的合成1010盐的缩聚熔融纺丝放热放热放热放热放热放热140135150130140350470175220220300608090602602752602803401006575250220260181915201824103501072016272512涤纶对二甲苯硝酸氧化对二甲苯分步空气氧化、酯化对二甲苯一步空气氧化、酯化萘氧化制苯酐苯酐的转位甲苯空气氧化苯甲酸钾盐的歧化对苯二甲酸的酯化乙烯氧化制环氧乙烷酯交换缩聚反应熔融纺丝放热放热放热放热放热放热放热放热1251651401801502503503903804501403504202503001902201802802752802803001.43.02.03.00.41.50.20.51.72.2腈纶乙炔与氢氰酸的合成丙烯氨的氧化丙烯腈的聚合放热放热放热809046048050800.20.3维纶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热处理聚乙烯醇的缩醛化放热放热放热170230160605022027060700.5第 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