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怎樣安全生產合成橡膠      所屬分類:行業(yè)新聞 　點擊次數(shù)：3347  發(fā)布時間：2012/3/2 23:58:11  返回上一頁

合成橡膠由丁二烯，苯乙烯，丙烯腈，氯丁二烯等低分子化合物，經過人工合成而制成的具有高彈性的高分子聚合物。它不僅能代替天然橡膠，而且在某些特殊性能方面還較天然橡膠優(yōu)越。 　　按參加聚合單體的種類，可將合成橡膠分為均聚物和共聚物兩類。均聚物如順丁橡膠，它是由單一的單體丁二烯聚合而成；其聚物如丁苯橡膠，它是由丁二烯、苯二烯兩種單體聚合而成。按合成橡膠成品狀態(tài)可以分為：液體橡膠，如端羧基或端羥基聚丁二烯；固體橡膠，大多數(shù)合成橡膠都是塊狀橡膠；乳膠和粉末橡膠。按生膠是否填充其他非橡膠成分。又可分為：充油母膠、充炭黑母膠和充木質毒母膠等。按其使用特性又可分為通用型和特殊橡膠兩類。通用合成橡膠主要有丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、丁基橡膠和氯丁橡膠等，用于制造汽車，飛機等的輪胎及一般橡膠工業(yè)制品。特種合成橡膠主要有丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠、聚硫橡膠等，用于制造在特殊條件下(如在高溫、低溫、某些溶劑以及酸堿介質中)使用的橡膠制品。 　　合成橡膠生產可以分為由基本原料生產單體，再由單體聚合成橡膠兩個步驟。如圖1所示。 　　圖1合成橡膠生產示意圖 　　由單體生產合成橡膠，通常多采用乳液聚合和溶液聚合兩種方法，它們的差異在于聚合反應的介質不同，乳液聚合用水作介質；而溶液聚合則是用有機溶劑(如汽油)作介質。雖然兩種工藝流程不盡相同，但按照其共同規(guī)律可將合成橡膠生產工藝過程劃為單體的合成和精制、單體聚合以及橡膠后處理三大部分。合成橡膠工藝過程示意圖如圖2。 　　常見的合成橡膠產品品種及簡要生產工藝介紹： 　　丁苯橡膠簡稱SBR。由丁二烯和苯乙烯共聚制得的一種合成橡膠。按其生產方法，可分為乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠兩類。乳液聚合丁苯橡膠是產量大的通用型橡膠�？捎糜谥圃燧喬ズ投喾N工業(yè)橡膠制品。以水乳液聚合法制取丁苯橡膠為例，其主要工藝過程是先用軟化水配制好各種助劑，然后，將丁二烯、苯乙烯單體與其混合；經冷卻到5～7℃，與引發(fā)劑和活化劑一起，依次進入幾個串聯(lián)的反應釜。反應溫度在4～6℃，操作壓力0．19～0．49MPa，由終止劑控制各釜反應情況。末釜終止反應的膠乳經脫除未反應的丁二烯、苯乙烯后，與防老劑，凝聚劑等混合進行凝聚，再經水沖洗、擠壓脫水、干燥等工序，壓塊包裝成丁苯橡膠產品出廠。其生產工藝方框流程見圖3。 　　圖2合成橡膠生產工藝過程示意圖 　　圖3丁苯橡膠生產工藝方框流程圖 　　圖4順丁橡膠生產工藝方框流程圖 順丁橡膠簡稱BR。由1，3-丁二烯的乳液聚合或溶液聚合法制得的均聚體。中國主要采用溶液聚合法，常用的溶劑是己烷，常用的催化劑是丁基鋰或鎳系催化劑(環(huán)烷酸鎳一三烷基鋁一三氟化硼乙醚配合物)。順丁橡膠有較好的耐磨性，熱積聚性低，能抗撓曲開裂，具有較好的低溫伸縮性�，F(xiàn)在，把它和其他橡膠混合在一起制造輪胎，可提高耐磨性，抗裂性以及耐熱降解性。 　　以溶液聚合法為例生產順丁橡膠，其主要工藝過程是將單體丁二烯溶解人惰性溶劑(溶劑油)中，而后進入串聯(lián)的聚合釜進行聚合反應。在反應過程中依次加入助劑，催化劑，末釜加入終止劑。聚合反應在溫度為60～90℃、壓力<0．5MPa及攪拌下進行。聚合膠液經凝聚、水洗、干燥等工序，壓塊包裝成順丁橡膠產品出廠。其生產工藝方框流程見圖4。 　　丁腈橡膠簡稱NBR。由丙烯腈和丁二烯共聚而制得的合成橡膠。聚合物中的丙烯腈含量由18％～46％不等。丁腈橡膠多采用乳液聚合法連續(xù)生產。丁腈橡膠的特性是具有極好的耐油性和耐芳香族溶劑的性能。抗耐程度取決于聚合物中的丙烯腈含量，丙烯腈量越高，橡膠的耐油性能越好。丁腈橡膠使用在極需耐油和耐溶劑的場合，用以制造汽油和燃料軟管、油井零件、燃料箱襯里、運輸機的輸送帶和鞋底等。 　　以乳液聚合法生產丁腈橡膠為例，其主要工藝過程是將丁二烯、丙烯腈按比例配制為碳氫相，將拉開粉、氫氧化鈉、焦磷酸鈉、三乙醇胺等配制為水相，于聚合釜中依次將計量的水相、碳氫相、調節(jié)劑和激發(fā)劑溶液接人，然后攪拌升溫，在30～50℃溫度條件下進行聚合反應。降溫卸料時，在聚合的膠漿中加入終止劑溶液。膠漿經凝聚、水洗，真空箱及壓輥脫水、干燥箱干燥后包裝為成品。其生產工藝方框流程見圖5。 　　圖5丁腈橡膠生產工藝方框流程圖 　　乙丙橡膠簡稱EPR。乙烯與丙烯共聚制得的合成橡膠。只由乙烯、丙烯共聚制得的合成橡膠稱二元乙丙橡膠。如還加入非共軛雙烯作為第三單體，則產品稱三元乙丙橡膠。乙丙橡膠可用溶液聚合和懸浮聚合進行生產。溶液聚合是以己烷、石油醚等為溶劑，常使用的催化劑系列有三氯氧釩和氯化二乙基鋁，或和氯化二異丁烯鋁的混合物。它耐老化、耐臭氧、耐高溫、耐低溫、耐酸堿化學品和具有優(yōu)良的電絕緣性能，在合成橡膠中非常特殊�？梢允褂迷谝�求抗氧化的場合，例如輪胎側壁、軟管、運輸機的輸送帶和模制品。 　　氯丁橡膠簡稱CR。為2-氯-1，3-丁二烯(氯丁二烯)的均聚物由乳液聚合法制成。有些牌號的產品中含有少量的丁二烯或異戊二烯。單體首先在水中乳化，然后用過硫酸鉀作為催化劑聚合。聚合后，乳膠經凝聚，清洗和干燥。氯丁橡膠也可以膠乳形式而廣泛使用。氯丁橡膠耐磨、耐熱、耐火、抗氧化、抗臭氧以及抗石蠟基溶劑和各種油類，它用作膠皮管，運輸機上的傳動帶、導線的絕緣、墊和膠黏劑。 　　丁基橡膠簡稱IIR。又稱異丁橡膠，由異丁烯和少量異戊二烯共聚而成的一種合成橡膠。丁基橡膠有耐油、耐臭氧、耐酸堿、耐寒等性能，氣密性、電絕緣性能較好，但耐撕裂性、彈性與黏性較差。主要用于制造汽車內胎、無內胎輪胎、氣袋、氣球、電纜絕緣層、蒸汽管與貯槽的襯里等。 　　異戊橡膠命名為順-1，4-異戊二烯橡膠，系以異戊二烯為單體聚合制得的高順式合成橡膠。異戊橡膠可選用烷基鋰或鈦系催化劑(四氯化鈦一三烷基鋁或四氯化鈦一聚亞胺基鋁烷)，經溶液聚合而制得。異戊橡膠具有良好的耐熱耐寒性，不易老化。可代替天然橡膠制造各種橡膠制品。 　　聚硫橡膠由二鹵代烷與堿金屬的多硫化物縮聚而得的合成橡膠。一般以水或含醇的水作聚合介質，以烷基萘磺酸鈉和氫氧化鎂溶液作懸浮劑，通過懸浮聚合制得。聚硫橡膠有優(yōu)異的耐油和耐溶劑性，但強度不高，而且耐老化性能不佳，加工性能不好，有臭味，常與丁腈橡膠并用。固體聚硫橡膠主要用于制造輸油管線和印刷膠輥，密封圈；液態(tài)聚硫橡膠用于飛機油箱，機艙的密封和火箭推進劑。 　　職業(yè)危害 　　1．火災爆炸。合成橡膠所采用的原料，包括單體、溶劑以及其他助劑，絕大部分屬于易燃、易爆物品，而且數(shù)量大，閃點和自燃點比較低，容易發(fā)揮。可燃氣體和易燃液體揮發(fā)的蒸氣大都比空氣重，由生產裝置泄漏或排放出來，往往沉積于地表、溝渠及廠房的死角處，而且長期聚集不散，極易與空氣混合形成爆炸性氣體，一旦碰到任何一種火源，都會引起燃燒或爆炸。聚合反應使用的一些引發(fā)劑和催化劑也容易分解、自燃和爆炸，如丁基鋰和烷基鋁遇空氣自燃，遇水爆炸。在生產中使用不當，稍有疏忽就會導致火災爆炸事故。 　　合成橡膠的主要生產過程是在密封的設備和管道中進行的，而且有較高的溫度和壓力，工藝設備的靜密封與傳動設備的動密封容易發(fā)生滲漏，由于反應溫度往往超過物料的自燃點，滲漏出來的物料一與空氣接觸，便會發(fā)生自燃，甚至引起爆炸。聚合反應本身是一種放熱反應，加上單體和一些中間體的自聚和熱聚能力很強，特別是化學性質非�；顫姷南�烴和共軛二烯烴，它們遇到氧或在高溫下容易發(fā)生氧化，自聚和熱聚反應，使設備和管道堵塞，導致火災或爆炸。如丁二烯在一定條件下，能在設備內生成具有性質極不穩(wěn)定的丁二烯過氧化物和端基聚合物的自聚物。前者易發(fā)生分解爆炸，后者能在設備中迅速增加而膨脹，致使設備或管道脹裂產生大量跑料，構成燃燒或爆炸。清理出來的熱聚物和自聚物容易自燃，特別在夏季氣溫較高時更應注意。在生產中，如果溫度控制不當，工藝操作中出現(xiàn)失誤，有發(fā)生沖料暴聚的危險。這就增加了合成橡膠裝置的火災，爆炸危險性。 　　合成橡膠的主要單體貯罐大部屬于壓力容器，如果容器與安全附件存在問題，也會導致設備爆炸事故。甚至出現(xiàn)易燃易爆物料的二次空間爆炸事故。 　　合成橡膠生產過程中的大部分液體或者固體成品顆粒，在管道內流動或在設備內傳送時，因為摩擦極易產生靜電，靜電放電火花是導致火災，爆炸的著火源，還有造成靜電電擊事故的可能。 　　橡膠生產裝置，特別是單體生產自動化程度高，連續(xù)性強，易燃易爆物料大多在密閉受壓的設備和管道內流動，一旦發(fā)生事故，可能波及整個生產裝置，甚至全廠。 　　2．毒性。由于合成橡膠的聚合過程是在密閉系統(tǒng)中進行的，所以單體和溶劑的泄漏可能性比較小，有毒有害物質對人體的危害也相對較小。但是，在生產裝置存在跑、冒、滴、漏的情況下，在觀察聚合過程采樣分析時，在設備故障排除與維修過程中，則會發(fā)生有毒物質的泄漏。乳液聚合時，進行凝聚和干燥操作存在著單體泄漏的危險。溶液聚合時，在脫除溶劑和干燥操作中存在著泄漏溶劑的可能性。根據(jù)《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》的規(guī)定，車間空氣中有毒物質的高容許濃度見下表。 部分單體與溶劑在車間空氣中的高允許濃度 　　要對合成橡膠生產過程中長期接觸化學物質的危害引起足夠的重視。例如：在丁腈橡膠生產中，要嚴格防止丙烯腈的泄漏。因為丙烯腈可通過呼吸道、皮膚和消化道進入人體。它屬于劇毒物質，毒性作用與氫氰酸相似，是窒息性化學品。對眼和黏膜具有刺激性。丙烯腈、苯乙烯、氯丁二烯都是可疑的致癌物質。在異戊橡膠和丁基橡膠的生產中，要注意異戊二烯比丁二烯有著更強烈的麻醉作用。在以溶液法合成橡膠的工業(yè)生產過程中，泄漏的正己烷會使操作工人引起神經中毒。在以抽提法生產丁二烯單體的過程中，使用的溶劑乙腈，也是一種毒性比較嚴重的物質。鏈改良劑叔十二烷硫醇對皮膚和眼睛都有刺激性。烷基鋰、烷基鋁等催化劑著火時，所形成的白色金屬氧化物煙霧也會危害人體健康。因為堿金屬和堿土金屬的氧化遇水變成堿，會引起人的肺水腫。 　　此外，一旦發(fā)生合成橡膠的著火事故，要同時防止高濃度的一氧化碳中毒事故發(fā)生。氯丁二烯著火更要予以高度重視，因為氯丁二烯燃燒過程中會有光氣(COCl2)產生，光氣有劇毒作用，在空氣中高容許濃度為10－7，即使吸人微量也能使人窒息。 　　預防措施 　　1．事故預防。操作人員上崗之前要經過嚴格的培訓、考核。熟練掌握正常操作及事故處理，排除故障的方法。懂得生產過程所使用的各種物料性能及防護措施。經常檢查操作法與安全技術規(guī)程的執(zhí)行情況。在生產工藝出現(xiàn)異常時，要采用正常的卸壓料方法，地烴類物料和有毒物質不準在生產裝置內排放。需要排空的氣態(tài)物料，可排至火炬系統(tǒng)；液態(tài)物料可排至事故儲罐。各種檢修都要辦理安全檢修手續(xù)。特別是進入容器內作業(yè)。要首先切斷物料來源，進行設備倒空，加設盲板，系統(tǒng)置換，采樣分析合格(具體指標是：可燃物質濃度<0．2％；氧含量分析>18％；有害物質濃度低于《工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生設計標準》規(guī)定的高允許濃度)，切斷攪拌器電機的電源，指定專人進行監(jiān)護的情況下，才可以進入容器內進行檢修、清理工作。在生產中使用的各類機械設備，如壓片機、成型機等要有安全防護設施，避免將手、衣物卷入造成傷害。 　　2．火災爆炸預防。合成橡膠廠區(qū)平面布置、廠房建筑，輸送物料的管架及閥門，防雷擊、防電氣火花、防靜電以及消防設施等，應符合《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)定》《建筑設計防火規(guī)范》的要求。其他具體措施如下： 　　(1)做好設備管理、維修，消除跑、冒、滴、漏，系統(tǒng)保持正壓，避免滲入空氣。易燃、易爆物料的設備、管道、容器在安裝、檢修后，須經試壓、試漏合格，以保證受壓容器的耐壓強度和整個工藝系統(tǒng)的氣密性能良好；泵、壓縮機等運轉設備和閥門、旋塞等均須啟閉靈活，保持良好的密封性能。安全閥、壓力表、溫度計、液面計、放空閥門、防爆膜等的安全附件必須齊全，并保證完好。 　　(2)在處理、清理有可能產生過氧化物的設備、管道、容器和貯罐時，不宜使用鐵制工具，好使用木質工具或竹制鏟鍬，以及表面涂上甘油的工具。對清理出來的廢膠、殘渣，不得放在陽光下曝曬，特別是含丁二烯過氧化物的殘渣，如遇高溫會分解爆炸。因此，清理物要及時送往指定的燒除站進行處理。 　　(3)設置廠房，車間的通風、排風，以防止可燃氣體、易燃液體蒸氣積聚。為自動監(jiān)測廠房、車間內的可燃氣體、易燃液體蒸氣濃度，可在現(xiàn)場安裝可燃氣體報警儀。 　　(4)對聚合反應，應按投料順序和投料比例準確投料，整個物料不應超過限量，反應前期需升溫的，要防止升溫過快；當聚合反應加速后，放熱量逐漸增加，要及時冷卻降溫，如有疏忽，容易造成高溫引起的暴聚而發(fā)生危險。聚合反應釜應有可靠的冷卻系統(tǒng)，好采用兩個水源兩路電源，防止由于冷卻不良引起事故。 　　(5)要經常檢查《動火管理制度》的執(zhí)行情況，防止生產用火出現(xiàn)漏洞而造成火災。要對操作工人、管理人員和技術人員進行滅火原理和滅火器材使用的教育和訓練，一旦發(fā)生火災事故，可以首先發(fā)揮作用，防止和控制事故的擴大。此外，合成橡膠廠應設置專業(yè)消防隊，負責全廠的防火與滅火工作。配備足夠量的消防車輛，滅火設施與滅火器材，做好車輛與器材的維修與檢查，注意設備器材的更新，使其技術狀態(tài)良好，以便及時出動撲救廠區(qū)著火事故。 　　3．健康保護。合成橡膠廠的物料大多屬于有毒物質。為保護操作人員的健康，應建立廠房空氣中有害物質濃度的監(jiān)測機構，定期進行測定。對超標嚴重和連續(xù)超標的生產崗位應完善防毒措施。同時要定期對操作人員進行身體檢查，發(fā)現(xiàn)病變及時進行治療與休養(yǎng)。此外，對接觸有毒有害物料操作的人員，實行定期離崗療養(yǎng)的辦法。有效地減少操作工人接觸毒物的時間，早期預防職業(yè)病的發(fā)生。生產廠房封閉系統(tǒng)要安裝性能良好的全面通風裝置，在非封閉系統(tǒng)內要安裝局部排氣通風裝置。一旦發(fā)生大量泄漏和溢出時，全面通風裝置不敷應用。還要使用防毒面具，好在廠房內備有足夠數(shù)量的氧氣呼吸器。對于有氰化物和丙烯腈的生產崗位，應在崗位處配備硫代硫酸鈉和亞硝酸戊酯等急求解毒劑，以便事故中用于緊急搶救。 　　凡眼睛有可能接觸化工物料的場所，應戴好防護眼鏡。一旦發(fā)生物料濺入眼睛的事故時，要立即用緩流清水沖洗15min，再送醫(yī)院進行治療處理。