氯化工艺自控改造设计方案

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1、1、非常用的术语、符号和代号说明 氯化聚乙烯： 氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯(HDPE)经氯化取代反应制得的高分子材料。 根据结构和用途不同，氯化聚乙烯可分为树脂型氯化聚乙烯(CPE)和弹性体型氯 化聚乙烯(CM)两大类。氯化聚乙烯，为饱和高分子材料，外观为白色粉末，无 毒无味，具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的 耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好(在一 30仍有柔韧性)，与其它高分子 材料具有良好的相容性，分解温度较高。本项目产品为树脂型氯化聚乙烯。2、建设项目概况 2.1设计范围 本设计的范围是衡山县天马化工有限责任公司氯化聚乙烯危险工艺自控改 造的方案设计。具体设

2、计范围包括：10000 吨年氯化聚乙烯生产装置氯化工 段自控改造方案设计。 2.2项目建设单位内部基本情况 衡山县天马化工有限责任公司位于衡山县开云镇，原枣强县马屯镇工业区 废弃水暖厂内，厂区西侧(距离围墙)6 米处为民用房(现已无人居住)。北侧 300 米处为东方衡强绿色纸业有限公司和枣强兴旺塑料助剂有限公司；南侧距离厂 区围墙 8 米处为民用房(现已无人居住)，东侧为马路，路东为空地。公司成立 于 2006 年 3 月 24 日，属于有限责任公司，经营范围为：加工制作氯化聚乙烯。 拥有一套生产能力年产 10000t 氯化聚乙烯生产装置。公司技术力量雄厚，厂区 占地面积 23000 平方米，

3、法人代表马春玲；现有职工 29 人，其中专职安全管理 人员 2 人。负责安全生产管理工作，做好危险化学品的安全生产和管理。 根据国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通 知(安全总管三200S116 号)文件的要求。该企业委托济南石油化工设计院对 氯化聚乙烯危险工艺进行自动化控制及安全联锁技术改造工作，以规范企业的 安全生产管理、降低工艺装置的安全风险、防止安全事故的发生，同时强化企 业的安全生产基础、提升本质安全水平。3、工艺介绍 3.1生产工艺流程简介 该项目为氯化危险化工工艺自动化控制方案设计，涉及氯化聚乙烯氯化工 段工艺控制参数，车间设有四条氯化反应生产线，分别含氯化

4、釜、液氯钢瓶、 氯气缓冲罐及相应的配套管线，该工艺为间歇生产，以液氯和聚乙烯为原料， 在氯化釜内进行反应得到氯化聚乙烯，然后进行中和、水洗、脱水、干燥等操 作，最终制得氯化聚乙烯产品。 目前氯化危险工艺操作及控制现状如下： (1)、原料特性：液氯为钢瓶储存，聚乙烯为固态储存。 (2)、氯化工序：向氯化釜中打入定量的水，再经投料孔投入适量高密度聚 乙烯及少量助剂（聚甲基丙烯酸钠、聚氧乙烯蓖麻油、过氧化苯甲酰） 。关闭人 孔后开启搅拌装置同时打开蒸汽及氯气缓冲罐阀门。反应釜缓慢升温至 130， 该过程约需 4h，在升温过程中严格控制氯气流速，使定量的氯气在 4h 充入反 应釜内，釜内压力控制在 0

5、.40.6Mpa 范围内。当温度升至 130时关闭蒸汽阀 门，停止加热。然后采取循环冷却水进行冷却降温，当温度降至 95时，打开 泄压阀门。反应完成后再进行搅拌半小时，使反应完全，反应尾气进入尾气回 收塔，与回收塔内的氢氧化钠溶液中和生成氯化钠溶液，然后排入中和池。 (3)温度控制靠手动调节阀门完成，温度、压力仪表采用数字显示仪表进行 测量显示；投料量、降温水、加温蒸汽和蒸汽疏水全部依靠手动完成。 反应方程式如下：CL 2 + C 4 H 8 nC 4 H 7 CL 1 n + HCL 3.2生产设备及物料简介 该氯化工艺涉及生产设备主要有氯化釜、液氯钢瓶、氯气缓冲罐等，该项 目设四套氯化反应

6、系统，设备具体型号、参数见下表表 31 主要工艺设备一览表 序 号 设备名称 规格 型号 数量 操作条件 温度 材质压 力/MPa 介质 是否特 种设备 备注 1 氯化釜 5000L 4 130 0.8 搪玻璃 氯气、聚 乙烯 是 立式 2 液氯钢瓶 1t 4 常温 1.1 16MnR 液氯 是 3 氯气缓冲罐 0.3m 3 2 常温 0.8 16MnR 氯 是 该工艺涉及物料主要有液氯、聚乙烯、氢氧化钠溶液、过氧化(二)苯甲酰， 其中液氯、氢氧化钠溶液、过氧化(二)苯甲酰被列入危险化学品名录(2002 年版)，属于危险化学品。物质主要性能指标及危险性结果见下表： 表 32 主要危险物质分布表

7、 序号 名 称 危险货物编号 闪点() 功 能 备 注 1 液氯 23002 无意义 反应原料 剧毒 2 氢氧化钠溶液 82001 无意义 辅料 腐蚀品 3 过氧化(二)苯甲酰 52045 无意义 助剂 易燃品 本项目危险化学品的危险有害特性具体分析见下表： 表 33 液氯的主要性能指标及危险性 中文名称 氯 英文名称 chlorine 别名 分子式 Cl 2 外观与性状 黄绿色、有刺激性气味的气体。 分子量 709l 蒸汽压 熔点 -101 溶解性 易溶于水、碱液。 密度 2.48 相对蒸气密度( 空气=1)： 稳定性 危险标记 第 2.3 类有毒气体 主要用途 用于漂白，制造氯化合物、盐酸

8、、聚氯乙烯等。 一、健康危害 侵入途径：吸入、接触。 皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。就医 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医 对眼、呼吸道粘膜有刺激作用。急性中毒：轻度者有流泪、咳嗽、咳少量痰、胸闷，出现气管炎和支气管炎的表现；中度中毒发生支气管肺炎或间质性肺水肿，病人除有上述症状的加重外，出现呼吸困难、轻度紫绀 等；重者发生肺水肿、昏迷和休克，可出现气胸、纵隔气肿等并发症。吸入极高浓度的氯气，可引起迷走神经 反射性心跳骤停或喉头痉挛而发生“电击样 死亡。皮肤接触液氯或高浓度氯，在暴露部位可有灼伤或急性皮 炎。慢性影响：长期低浓度接触，可引起慢性支气管炎、支

9、气管哮喘等；可引起职业性痤疮及牙齿酸蚀症。 二、泄漏应急处理 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即进行隔离，小泄漏时隔离 150m，大泄漏时隔离 450m，严格限 制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。喷雾 状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能，用管道将泄漏物导至还原剂(酸式硫酸钠或 酸式碳酸钠) 溶液。也可以将漏气钢瓶浸入石灰乳液中。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。 三、防护措施 呼吸系统防护：空气中浓度超标时，建议佩戴空气呼吸器或氧气呼吸器。紧急事态抢救或撤离时，必须佩 戴氧气呼吸器。 眼睛防护：呼吸系统防

10、护中已作防护。 身体防护：穿带面罩式胶布防毒衣。 手防护：手套。 其他防护：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕，淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。进入罐、限制 性空间或其它高浓度区作业，须有人监护。 四、急救措施 迅速脱离现场至空气新鲜处。呼吸心跳停止时，立即进行人工呼吸和胸外心脏按压术。就医。 表 34 氢氧化钠溶液的主要性能指标及危险性 中文名称 氢氧化钠 英文名称 Sodiun hydroxide ；Caustic soda 别名 苛性钠；烧碱；火碱；固碱 分子式 NaOH 外观与性状 白色不透明固体，易潮解 分子量 40.01 蒸汽压 0.13kPa(739 ) 熔点 3184沸点：1

11、390 溶解性 易溶于水、乙醇、甘油，不溶于丙酮 密度 相对密度( 水=1)2.12 稳定性 稳定 危险标记 20(碱性腐蚀品) 主要用途 用于肥皂工业、石油精炼、造纸、人造丝、 染色、制革、医药、有机合成等 一、健康危害 侵入途径：吸入、食入。 健康危害：本品有强烈刺激和腐蚀性。粉尘或烟雾刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；皮肤和眼直接接触可引 起灼伤；误服可造成消化道灼伤，粘膜糜烂、出血和休克。 二、泄漏应急处理 隔离泄漏污染区，周围设警告标志，建议应急处理人员戴好防毒面具，穿化学防护服。不要直接接触泄漏 物，用沽消的铲子收集于干燥净沽有盖的容器中，以少量加入大量水中，调节至中性，再放入废水系统。

12、也可 以用大量水冲洗，经稀释的洗水放入废水系统。如大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。三、防护措施 呼吸系统防护：必要时佩带防毒口罩。 眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。 防护服：穿工作服( 防腐材料制作) 。 手防护：戴橡皮手套。 其它：工作后，淋浴更衣。注意个人清洁卫生。 四、急救措施 皮肤接触：立即用水冲洗至少 15 分钟。若有灼伤，就医治疗。 眼睛接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少 15 分钟。或用 3硼酸溶液冲洗。就医。 吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。必要时进行人工呼吸。就医。 食入：患者清醒时立即漱口，口服稀释的醋或柠檬汁，就医。 灭火方法：雾状水、砂土。 表 34 过

13、氧化( 二)苯甲酰的主要性能指标及危险性 中文名称 过氧化(二) 苯甲酰 英文名称 benzOyl superOxide 别名 过氧化苯甲酰 分子式 C 14 H 10 O 4 外观与性状 白色或淡黄色细粒，微有苦杏仁气味。 分子量 242.23 蒸汽压 熔点 103( 分解) 溶解性 微溶于水、甲醇，溶于乙醇、乙醚、 丙酮、苯、二硫化碳等。 密度 1.33 相对密度( 水=1) 稳定性 危险标记 第 52 类有机过氧化物 主要用途 用作塑料催化剂，油脂的精制，腊的 脱色，医药的制造等。 一、健康危害 侵入途径：吸入、食入。 本晶对上呼吸道有刺激性。对皮肤有强烈刺激及致敏作用。进入眼内可造成损

14、害。 二、泄漏应急处理 隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩) ，穿防毒服。不要直接接触 泄漏物。小量泄漏：用惰性、潮湿的不燃材料混合吸收。大量泄漏：用水润湿，与有关技术部门联系，确定清 除方法。 三、防护措施 呼吸系统防护：可能接触其粉尘时，应该佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器。 眼睛防护：呼吸系统防护中已作防护。 身体防护：穿聚乙烯防毒服。 手防护：手套。 其他防护：工作现场严禁吸烟。工作完毕，淋浴更衣。注意个人清洁卫生。四、急救措施 隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩) ，穿防毒服。不要直接接触 泄漏物。小量泄漏：用

15、惰性、潮湿的不燃材料混合吸收。大量泄漏：用水润湿，与有关技术部门联系，确定清 除方法。 3.3公用工程依托情况 1)供配电 该公司生产车间用电为二级负荷，用电由衡水市马屯镇供电所提供；厂区 内设置 315KVA 变压器一台，同时设置一台 150KW 发电机组作为生产及消防 用电的备用电源，该项目自动化控制 DCS 系统用电负荷为一级负荷，DCS 系 统采用 UPS 不间断电源供电，保证 DCS 系统及现场仪表至少工作 30min，能够 满足本项目需求。 2)冷却水 本项目氯化釜降温控制设计为循环水降温系统，平时使用循环水降温，如 果在紧急处理中需要用循环水进行降温处理，公司设 300m 3 循

16、环水池一座，循 环水泵流量最大可达到 150t/h，能够满足生产需要。4、危险化工工艺辨识 4.1危险化工工艺辨识 依据国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通 知(安全总管三20091 16 号)文件，氯化是是化合物的分子中引入氯原子的反 应，包含氯化反应的工艺过程为氯化工艺，主要包括取代氯化、加成氯化、氧 氯化等。涉及氯化反应的工艺过程为氯化工艺。 本项目生产采用聚乙烯与液氯中的氯反应生成氯化聚乙烯，其反应为取代 氯法，因此该反应属于氯化工艺，并且属于文件中列举的典型氯化工艺。 4.2危险化工工艺的危险特点 (1)主要原料聚乙烯属于可燃物品。 (2)氯化剂(原料)液氯具有高毒性、助燃性；氯气具有强高毒性，可致人体 中毒、甚至死亡，可造成大气污染；接触空气易形成酸雾，腐蚀性和高毒性很 大。 (3)聚乙烯和液氯投料顺序颠倒、液氯进料速度过快、搅拌电机故障或搅拌 桨脱落、未及时开启冷却水、冷却水流量过低、冷却水上水温度过高等，都有 可能造成反应温度异常升高，使氯化反应引起火灾或爆炸