工業(yè)生產(chǎn)聚氯乙烯的危險性及安全防范措施

□文 / 公安消防部隊昆明指揮學校訓練部 范紅俊

合成高分子化合物是指由人工合成的相對分子質(zhì)量在1萬以上的大分子化合物。由于這些大分子化合物通常是由一種或幾種簡單的小分子化合物經(jīng)聚合反應以共價鍵連接而成的，因此高分子化合物又叫高聚物。例如，聚氯乙烯就是由許多個氯乙烯分子經(jīng)聚合反應，重復連接而成的：

因為聚合過程中，能發(fā)生猛烈的反應，而且氯乙烯屬于易燃易爆的危險品，該反應又是放熱反應，加上反應是在高壓條件下進行，更加劇了反應過程的危險性，如果反應條件控制不好，極易發(fā)生事故。生產(chǎn)聚氯乙烯的流程

聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化劑經(jīng)取代反應制成。由于其防火耐熱作用，聚氯乙烯被廣泛用于各行各業(yè)各式各樣產(chǎn)品： 電線外皮、光纖外皮、鞋、手袋、袋、飾物、招牌與廣告牌、建筑裝潢用品、家俱、掛飾、滾輪、喉管、玩具、門簾、卷門、輔助醫(yī)療用品、手套、某些食物的保鮮紙、某些時裝等。

生產(chǎn)聚氯乙烯的方法大體可分為懸浮聚合法、乳液聚合法、本體聚合法和溶液聚合法等。目前，以懸浮聚合法為主，約占PVC總產(chǎn)量的80%左右。此外，還有用微懸浮法生產(chǎn)PVC糊用樹脂，產(chǎn)品性能和成糊性均好。下面圖表列出這四種聚氯乙烯的基本特性：

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懸浮聚合法

使單體呈微滴狀懸浮分散于水相中，選用的油溶性引發(fā)劑則溶于單體中，聚合反應就在這些微滴中進行，聚合反應熱及時被水吸收，為了保證這些微滴在水中呈珠狀分散，需要加入懸浮穩(wěn)定劑，如明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥乙基纖維素等。引發(fā)劑多采用有機過氧化物和偶氮化合物，如過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯、過氧化二碳酸二乙基己酯和偶氮二異庚腈、偶氮二異丁腈等。聚合是在帶有攪拌器的聚合釜中進行的。聚合后，物料流入單體回收罐或汽提塔內(nèi)回收單體。然后流入混合釜，水洗再離心脫水、干燥即得樹脂成品。氯乙烯單體應盡可能從樹脂中抽除。作食品包裝用的 PVC，游離單體含量應控制在1ppm以下。聚合時為保證獲得規(guī)定的分子量和分子量分布范圍的樹脂并防止爆聚，必須控制好聚合過程的溫度和壓力。樹脂的粒度和粒度分布則由攪拌速度和懸浮穩(wěn)定劑的選擇與用量控制。樹脂的質(zhì)量以粒度和粒度分布、分子量和分子量分布、表觀密度、孔隙度、魚眼、熱穩(wěn)定性、色澤、雜質(zhì)含量及粉末自由流動性等性能來表征。聚合反應釜是主要設備，由鋼制釜體內(nèi)襯不銹鋼或搪瓷制成，裝有攪拌器和控制溫度的傳熱夾套，或內(nèi)冷排管、回流冷凝器等。為了降低生產(chǎn)成本，反應釜的容積已由幾立方米、十幾立方米逐漸向大型化發(fā)展，最大已達到200m3。聚合釜經(jīng)多次使用后要除垢。以聚乙烯醇和纖維素醚類等為懸浮穩(wěn)定劑制得的PVC一般較疏松，孔隙多，表面積大，容易吸收增塑劑和塑化。

乳液聚合法

最早的工業(yè)生產(chǎn) PVC的一種方法。在乳液聚合中，除水和氯乙烯單體外，還要加入烷基磺酸鈉等表面活性劑作乳化劑，使單體分散于水相中而成乳液狀，以水溶性過硫酸鉀或過硫酸銨為引發(fā)劑，還可以采用“氧化—還原”引發(fā)體系，聚合歷程和懸浮法不同。也有加入聚乙烯醇作乳化穩(wěn)定劑，十二烷基硫醇作調(diào)節(jié)劑，碳酸氫鈉作緩沖劑的。聚合方法有間歇法、半連續(xù)法和連續(xù)法三種。聚合產(chǎn)物為乳膠狀，乳液粒徑0.05～2μm，可以直接應用或經(jīng)噴霧干燥成粉狀樹脂。乳液聚合法的聚合周期短，較易控制，得到的樹脂分子量高，聚合度較均勻，適用于作聚氯乙烯糊，制人造革或浸漬制品。乳液法聚合的配方復雜，產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高。

本體聚合法

聚合裝置比較特殊，主要由立式預聚合釜和帶框式攪拌器的臥式聚合釜構(gòu)成，聚合分兩段進行。單體和引發(fā)劑先在預聚合釜中預聚1h，生成種子粒子，這時轉(zhuǎn)化率達8%～10%，然后流入第二段聚合釜中，補加與預聚物等量的單體，繼續(xù)聚合。待轉(zhuǎn)化率達85%～90%時，排出殘余單體，再經(jīng)粉碎、過篩即得成品。樹脂的粒徑與粒形由攪拌速度控制，反應熱由單體回流冷凝帶出。此法生產(chǎn)過程簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本也較低。生產(chǎn)中的危險性分析

第一，聚氯乙烯生產(chǎn)過程接觸到的有害物質(zhì)有氯乙烯、二氯乙烷、氯氣等，其中尤以氯乙烯、二氯乙烷更具危險性，如果發(fā)生突然泄漏或操作失控情況，會發(fā)生火災爆炸和人員中毒事故。

第二，氯乙烯聚合屬于連鎖聚合反應，通常分為鏈的引發(fā)、鏈的增長、鏈的終止三個階段，其中第一階段是吸熱反應，需要加熱，而鏈的增長階段是劇烈的放熱反應，需要不斷將釜內(nèi)產(chǎn)生的熱量及時移出，如果控制不當，就會引發(fā)燃燒爆炸事故。

第三，反應釜的攪拌機穿出釜體，很容易造成反應釜內(nèi)物料泄漏，從而引發(fā)火災爆炸事故。

第四，與聚合釜相關的附屬裝置有串入氯乙烯等可燃氣體的可能，如果處置不當，也會引發(fā)爆炸事故。

第五，聚合物的粘壁和間歇操作上造成聚合崗位毒物危害的最大問題，目前一般都采用人工清理方法，這種方法勞動強度大，操作時間長，而且在清理過程中會對釜體造成損害，給下次清理帶來更大的困難，如此形成惡性循環(huán)，不可避免地埋下事故的隱患。安全防范措施

加強對聚合釜反應溫度的嚴格控制。在反應釜的側(cè)面設置加熱蒸汽管和冷卻水的進出口管，可以根據(jù)反應釜內(nèi)反應溫度情況分別向夾套內(nèi)通入加熱蒸汽或冷卻水，溫度控制采用串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。為了移走反應熱，還應該設置可靠的攪拌系統(tǒng)。

設置溫度自動控制系統(tǒng)。按照釜內(nèi)溫度情況自動調(diào)節(jié)冷水和蒸汽流量，以控制聚合溫度，并根據(jù)冷卻水溫度變化和因結(jié)垢影響傳熱系數(shù)的變化，以及由此引起的反應加速情況作相應的自動調(diào)節(jié)控制，確保聚合反應在受控狀態(tài)下安全運行。

防止裝置泄漏。針對攪拌機穿出釜體外易發(fā)生泄漏情況，應設置可靠的密封裝置。一般應該采取具有水封的填料函密封和機械密封裝置。

加強設備的維修及檢測。聚合釜及相關裝置的檢修，在施工前應該對檢修裝置進行徹底置換，經(jīng)分析檢測合格后，方可進行施工作業(yè)。

改善和提高設備安全。對聚合物的粘壁問題，應從各個方面進行研究探索，加強日常檢查，對檢查出的隱患進行原因分析，制定相應的整改措施并及時處理。

完善安全生產(chǎn)制度。建立和落實安全生產(chǎn)制度至關重要，制定安全生產(chǎn)操作規(guī)程，要求職工嚴格遵守操作規(guī)程，堅決杜絕違章操作現(xiàn)象。加強對職工的安全教育，提高安全業(yè)務素質(zhì)。一要加強中層干部的安全培訓，實行資格認證；二要抓好職工轉(zhuǎn)崗及崗位安全培訓，使職工上標準崗、干標準活，實現(xiàn)規(guī)范化作業(yè)；三是嚴格“三級安全”教育管理，必須保證教育時間和教育效果，嚴防走過場，切實提高職工的自我保護意識和防范化解事故的能力。

總之，對于工業(yè)合成聚氯乙烯應遵紀遵章文明生產(chǎn)，充分認識其危險特性，加強安全生產(chǎn)意識，同時要建立健全應急救援技能培訓。按國家有關規(guī)定，配備足夠的應急救援器材，并保持完好；組織從業(yè)人員進行應急救援預案的培訓，定期演練，評價演練效果。還應建立定期的培訓和考核機制，以達到不斷更新從業(yè)人員的危險化學品知識，提高作業(yè)技能的目的，從而降低危險化學品因人為因素發(fā)生事故的概率。