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1、理工学院毕 业 论 文学生姓名： 陈帅 学 号： 11L0404203 专 业： 安全工程 题 目： 聚乙烯生产系统粉尘爆炸危险 性因素分析与安全对策措施 指导教师： 董文庚（教授） 评阅教师： 冉海潮（教授） 2015 年 6 月 河北科技大学理工学院毕业设计（论文）成绩评定表姓 名陈帅学 号11L0404203成 绩专 业安全工程题 目聚乙烯生产系统粉尘爆炸危险性因素分与预防措施指导教师评语及成绩 指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩 评阅教师： 年 月 日答辩小组评语及成绩答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生
2、毕业设计说明书（论文）中。毕 业 设 论 文 中 文 摘 要本文从近年来国内外高密度聚乙烯（HDPE)生产的发展趋势以及安全现状方面出发，论述了对高密度聚乙烯生产进行火灾爆炸危险性分析评价的必要性，并对危险性分析评价方法进行了概述，介绍了高密度聚乙烯的生产工艺，分析了工艺过程物料、溶剂、催化剂及产品的火灾爆炸危险性，讨论了生产过程中可能的火灾爆炸事故类型以聚乙烯输送系统为研究对象，从不同角度系统地分析了输送系统的危险性。应用事故树分析法（EFTA)剖析了引起各种类型火灾爆炸事故的原因，通过计算每个基本原因事件的结构重要度，确定出对火灾爆炸事故发生起决定作用的原因事件，作为制定预防措施的重要参考
3、。关键词 高密度聚乙烯 生产工艺 危险性因素 静电 事故树分析毕 业 论 文 外 文 摘 要Title The risk factor analysis and safety measures About the dust explosion of polyethylene production AbstractIn this thesis, from the point of the development tendency and safe situation of the domestic and international high-density polyethylene (HDPE
4、) production in recent years, the necessity that carries out analysis and assessment of fire explosion risk for high-density polyethylene production has been investigated. And the risk analysis and assessment technique have been summarized.The production technology of high-density polyethylene has b
5、een introduced, the fire explosion hazard of the technology stock, solvent, catalyst and product have been analyzed, the possible fire explosion accident type in production process have been discussed, fault tree analysis(FTA) method has been used to analyze the reason of various type fire explosion
6、 accident. The crucial reason for fire explosion important degree accident has been determined through calculating the structural of every basic reason incident, which is the important reference of established precautionary measures.Key Words high-density polyethylene risk analysis static safety ass
7、essment1 引言 随着我国经济的快速发展，我国的工业也取得了空间的发展，从一个落后的工业国家发展到较发达的工业国家。聚乙烯作为工业发展不可或缺的一部分，其生产量和生产工艺也取得了很大的进步。聚乙烯英文名为Polyethylene，简称PE。目前，世界聚烯烃聚合物产量有45000万吨，其中聚乙烯占70%，而占总塑料产量的45%以上，为最大的通用塑品之一。按照生产技术开发顺序主要可分为: 高压聚乙烯，也称低密度聚乙烯(HP-LDPE )，低压聚乙烯，也称高密度聚乙烯(HDPE )，线型低密度聚乙烯(LLDPE )1。改革开放初期我国聚乙烯的生产水平较低，生产的聚乙烯不能满足本国的需求，所以改
8、进生产技术，增加聚乙烯的产量提高质量，应该成为我国发展石油化工产业的第一要务。二十一世纪初期，我国所需求的进口聚乙烯的量还是非常巨大的，本国的生产水平还是相对较低，不能满足自身的需求量，接近一半的聚乙烯需求量还仍需要进口。随着世界经济的快速发展，在世界范围内的聚乙烯生产能力也得到了大幅提升，已有20世纪70年代的5万吨/年扩大到1500万吨/年的规模。在世界范围内聚乙烯的生产还主要集中在几个地区和国家范围内，仍有大部分地区和国家还没有长或比较完善的聚乙烯生产工艺，在较为发达和富裕的国家中，他们已经掌握了最新最完善的生产工艺，使得他们生产技术达到了很高的境界，然而他们的产量和质量同样也优于他国。
9、与此同时，其他国家也在不断的改进自己的生产工艺，而在亚太地区则处于快速增长时期，并且聚乙烯的生产能力已超过欧美国家。我国现处于工业化、城镇化快速发展的阶段，对于聚乙烯的需求量巨大，并且存在着巨大潜力。聚乙烯生产过程中涉及的物料绝大多数具有危险性，因聚乙烯生产过程要求严格，生产工艺较为复杂多为高温高压的生产条件，导致聚乙烯生产系统危险性因素较多，潜在的危险性因素较多，易发生粉尘燃爆事故。若发生爆炸事故，在爆炸范围内的工艺设备，人员将会受到严重损害，造成巨大的经济损失。因此，对聚乙烯生产系统的危险性因素分析及预防是很有必要的。密度在0.96g/cm3以上、聚合压力在1.9MPa以下的聚乙烯为高密度
10、聚乙烯。生产过程中，聚乙烯所涉及的的物料为乙烯、丙烯、丁烯-1、氢气与空气2混合的爆炸极限较宽，三乙基铝作为催化剂是一种见空气易自然的物料，遇水会激烈燃烧而发生爆炸，可燃性液体已烷的闪点较低，聚乙烯作为一种可燃性颗粒在生产运输过程中容易产生静电导致粉尘爆炸的发生。由于在聚乙烯生产过程中含有的催化剂、工艺物料、及产品大多数是能够燃烧并且在达到一定程度后发生爆炸的物质。因此需要我们在注重生产效率和质量的同时要注意生产过程中的危险性因素记忆预防以免发生危险。1.1 聚乙烯的物性聚乙烯是一种柔而韧，密度较小，没有臭味，非毒，犹如蜡，耐低温性能良好的白色蜡状半透明的材料3。拥有良好的化学性能，对大多数的
11、酸碱腐蚀有良好的抵抗性能，静电的损耗和储蓄性能良好，容易燃烧且离火源后能够继续燃烧。聚乙烯吸收水能力较低，而且水分的很难流通聚乙烯体内，但是聚乙烯内能够通过含有有机物成分的水蒸气并且易于吸收这种水分。在一般条件的温度情况下很难和其他的溶液相混合，如果是在不低于68就能够和较少含量乙酸戊酷、甲苯、三氯乙烯等溶剂相混合他们之间是不想排斥的3。如果聚乙烯出现了结晶的情况时并且是不管升高的就会让其透光的能力就会出现走低的趋势，在某种固定的情况下聚乙烯的结晶程度也会维持在一定水平，然而其有明度的情况与分子组成成分有关分子组成不同其分子量也会出现不同情况。1.2 聚乙烯的用途聚乙烯在薄膜、容器、管道、单丝
12、、电线电缆、日用品的制造过程中有很广泛的用途，并且可以作为电视、雷达等的高频绝缘材料。因高压聚乙烯和低压聚乙烯自身的结构特性有所不同，所以在他们的用途中也有差别。1.3 聚乙烯的类别1.3.1 低密度聚乙烯低密度聚乙烯（LDPE）的成分包括几种物理和化学性质不相同的共聚物、三聚物和乙烯均聚物。如果均聚物中包括有支链的分子结构是通常我们会称其为高压低密度聚乙烯（HP-LDPE），在一般的工艺过程因为压力水平较高所以我们通常使用的反应釜的压力比较高还有一种就是采用管式法进行生产。通常情况下生产过程中所使用的自由基引发剂包括过苯甲酸叔丁酯、过氧特戊酸叔丁酯、十二酰过氧化物和过氧醋酸丁叔酯等几种成分4
13、。1.3.2 线性低密度聚乙烯线性低密度聚乙烯是聚乙烯的第大三类产品，是乙烯和少量比较重的烯烃，像乙烯-1、辛烯-1和丁烯-1等在催化剂作用下，经过高压和低压聚合的共聚物。聚合物的性质根据其所用的共聚单体的性质不同而不同。通常情况下LLDPE的分子结构以其线性的主链为特征的，仅有为数不多的长支链，在其中还有包含一些较短的支链，没有长支链使聚合物的结晶性较高。1.3.3 高密度聚乙烯高密度聚乙烯（HDPE）是结晶度水平比较高并且不是极性材料的具有热塑性能的树脂。其熔点为131，相对密度范围为0.9420.959，介电能力良好，没有气味、颜色和味道的物质4。它的耐热性和耐寒性表现良好，化学稳定性也
14、比较好，机械强度较好。因其性能优良而且原料来源广泛丰富得到广泛的应用，其应用的领域包括电线、电缆、管道和包装等不同领域。2 聚乙烯生产工艺2.1 低密度聚乙烯的两种生产工艺采用高压釜的方法制造出的聚乙烯，其生产制造的过程中用到的聚乙烯分子成分中长支链所占比例较大，可以更方便的进行加工，这些都是高压釜法生产聚乙烯较为突出重要的部分，生产出的成品可用在涂层、挤出和较高强度重负荷薄膜的生产。因为如果采用这种方法制得HP-LDPE，乙烯会在生产过程中发生聚合，此过程将会剧烈的放热。在高压釜的反应过程中乙烯的单程的停留的时间大约为30秒，单程的转化效率为18。通常情况下一台反应釜只使用一种引发剂，如果只多个釜串联使用，就可以在不同的釜内采用不一样的引发剂。采用管式法生产的聚乙烯，长支链的数量比釜式法生产的少，适合用于透明包装膜的生产。因为在HP-LDPE的生产中，乙烯的聚合反应为自由基聚合的强放热反应。在管式法的反应过程中乙烯典型的单程的停留的时间大约为45秒，单程的转化效率为25。其中在不同的管长内可以采用不同的引发剂。2.2 线性低密度聚乙烯生产工艺气相LLDPE生产工艺被研发并应用于工业生产以前，要想得到聚乙烯通常会使用压力强度很大的生产工艺还
