合成纤维生产安全技术措施

1、合成纤维生产安全技术措施 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相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,以满意国防、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

2、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

3、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

4、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

5、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,经分布板向上流淌,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汲取塔被水全部汲取下来,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

6、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,经气体分别器分别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

7、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。

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,反应猛烈、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,人身安全威逼最大、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

9、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。假如仪表失灵、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

10、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状况见下表。 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,假如加热不匀称,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,简

11、单发生火灾爆炸危害。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,操作者要准时处理断丝、废丝卷绕等故障,很易发生气械挤伤、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

12、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,简单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

13、关规定。特殊是单体生产单元要考虑到防火防爆中毒的特别性,应单独设置,采用放开式或半放开式建设。 2.生产中使用的压力容器及设备管道,必需严格根据国家有关条例、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、安全附件必需齐全,灵敏牢靠。加强维护保养、消退跑、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急的反应设备,除了应有自动和手动紧急泄压排放设施

14、(如放空管、事故泄压等)以外,还应设置自动联锁报警系统。对可燃气体简单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、检修要制定特地的开停车方案,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。提高操作人员素养,细心操作,专心巡回检查,准时消退事故隐患。 合成纤维某些工序生产的温度和压

15、力状况 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

16、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

17、产过程的危急性,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。假如仪表失灵,控温控压不当,加料错误,或因特别状况发生停电停水使冷却和搅拌中断,都有可

18、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,简单产生裂隙,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,温度均已超过闪点许多,当接触明火时,即能燃烧。假如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,

19、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状况 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