姜 杰, 張 晨, 柴曉偉, 石 寧, 曹永友

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醋酸乙烯聚合反應(yīng)系統(tǒng)熱失控與安全泄放

姜 杰, 張 晨, 柴曉偉, 石 寧, 曹永友

(中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院, 化學(xué)品安全控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東青島266071)

醋酸乙烯聚合過程操作不當(dāng)會(huì)發(fā)生熱失控，導(dǎo)致暴聚，安全泄放能力是防止聚合反應(yīng)釜發(fā)生超壓事故的關(guān)鍵。為此，利用VSP2絕熱量熱儀，針對(duì)冷卻失效、引發(fā)劑量大、甲醇溶劑進(jìn)料量低等主要危險(xiǎn)情景開展醋酸乙烯聚合失控實(shí)驗(yàn)研究，計(jì)算反應(yīng)釜安全泄放面積。通過對(duì)比不同溫升速率、壓升速率、反應(yīng)溫度下的ad等失控反應(yīng)特征數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，引發(fā)劑量過大的工況為最危險(xiǎn)情景；在65℃時(shí)，反應(yīng)壓力曲線基本閉合，確定反應(yīng)體系為溫和型蒸氣系統(tǒng)。采用Leung法和平衡速率模型進(jìn)行了安全泄放量、泄放能力計(jì)算，并利用校正系數(shù)、流量系數(shù)d進(jìn)行安全泄放面積校正，獲得了反應(yīng)釜的最小安全泄放面積。

醋酸乙烯；聚合；熱失控；安全泄放

1 引 言

醋酸乙烯是應(yīng)用最廣泛的有機(jī)化工原料之一，主要用于生產(chǎn)聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚丙烯腈等聚合衍生物，所采用的生產(chǎn)工藝可為溶液聚合、懸浮聚合或乳液聚合。正常情況下醋酸乙烯聚合反應(yīng)以一定的速度溫和進(jìn)行，但實(shí)際操作過程中由于引發(fā)劑加入過量、冷卻失效、攪拌故障等原因，引起反應(yīng)生成的熱量發(fā)生積聚，導(dǎo)致聚合失控反應(yīng)時(shí)有發(fā)生[1]。熱失控一旦發(fā)生，反應(yīng)速率會(huì)隨溫度呈指數(shù)關(guān)系上升[2]，如果聚合反應(yīng)器中有甲醇等低沸點(diǎn)溶劑存在，產(chǎn)生的蒸氣壓力得不到及時(shí)有效的泄放，則易造成設(shè)備超壓爆炸事故[3]。聚合裝置發(fā)生的事故中由于失控暴聚導(dǎo)致的超壓爆炸占較大比例[4,5]。為預(yù)防事故的發(fā)生，化工反應(yīng)器應(yīng)首先考慮通過本質(zhì)安全化設(shè)計(jì)來降低反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，防止熱失控的發(fā)生[6~8]，如替換工藝過程的物料、改變化學(xué)反應(yīng)工藝；改變工藝條件、工藝參數(shù)等；采取急冷、失控抑制、緊急卸料等安全防護(hù)措施。在本質(zhì)安全化設(shè)計(jì)不能完全消除失控風(fēng)險(xiǎn)的情況下，安全泄放系統(tǒng)就成為防止反應(yīng)器發(fā)生超壓爆炸的最后一道屏障。安全泄放面積的確定是安全泄放系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，泄放面積太小無法實(shí)現(xiàn)平衡泄放，不能滿足安全泄放要求，而泄放面積太大則增加則會(huì)削弱容器強(qiáng)度和整體性，過度占用反應(yīng)器釜蓋面積，既增大了設(shè)計(jì)難度，又增大了裝置成本。因此，對(duì)醋酸乙烯聚合反應(yīng)熱失控條件下的安全泄放技術(shù)開展研究，對(duì)反應(yīng)器本質(zhì)安全化水平的提高具有重要的指導(dǎo)意義。

涉及液相(包括液相、氣-液相)的失控反應(yīng)泄放過程大多為兩相流泄放，由于兩相流泄放過程存在液體閃蒸，流體體積膨脹較大，因此其泄放面積往往是單相泄放過程的幾倍甚至十幾倍[9]。1976年，在AIChE的支持下，由29家企業(yè)聯(lián)合成立了美國的緊急泄放系統(tǒng)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)(DIERS)，主要致力于失控反應(yīng)安全泄放技術(shù)及設(shè)計(jì)方法研究[10~13]，經(jīng)過幾十年的應(yīng)用與修正，逐漸形成了一套基于失控反應(yīng)實(shí)驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)公式相結(jié)合的方法體系，成為國內(nèi)外反應(yīng)失控的安全泄放設(shè)計(jì)的主要方法。國內(nèi)在新世紀(jì)以前關(guān)于失控反應(yīng)兩相流泄放的研究幾乎為空白，進(jìn)入新世紀(jì)以后偶有學(xué)者進(jìn)行相關(guān)研究[14~16]。直到近幾年，隨著安全科技的發(fā)展，開始有安全研究機(jī)構(gòu)從事相關(guān)的研究。孟庭宇等[2,3]利用VSP2針對(duì)苯法制己內(nèi)酰胺重排反應(yīng)的熱失控行為進(jìn)行了研究，并對(duì)反應(yīng)體系的安全泄放面積進(jìn)行了計(jì)算。孫峰等[17]利用VSP2對(duì)不同濃度過氧化氫異丙苯(CHP)火災(zāi)工況下的失控反應(yīng)特性進(jìn)行了研究，并計(jì)算了工業(yè)儲(chǔ)罐注水條件下的安全泄放尺寸。鄧吉平等[18]利用Phi-TEC II對(duì)甲醇-乙酸酐體系的反應(yīng)失控情形的熱行為進(jìn)行了研究，將所測(cè)參數(shù)直接用于工藝設(shè)備的泄壓設(shè)計(jì)。魏彤彤等[19]利用ARC對(duì)叔丁基過氧化氫(DTBP)進(jìn)行了失控反應(yīng)絕熱測(cè)試，將所得特性數(shù)據(jù)用熱惰性因子進(jìn)行了校正，利用Omega法對(duì)兩相流泄放能力進(jìn)行了計(jì)算，獲得了5 m3儲(chǔ)罐的安全泄放條件。

目前，失控反應(yīng)安全泄放常用的實(shí)驗(yàn)裝置主要有ARC，DSC，VSP，ARSST，Phi-TECⅡ。本文利用VSP2絕熱反應(yīng)量熱儀，針對(duì)醋酸乙烯制聚醋酸乙烯反應(yīng)過程的聚合熱失控進(jìn)行安全泄放實(shí)驗(yàn)研究，篩選失控反應(yīng)危險(xiǎn)情景，確定泄放類型，利用DIERS方法進(jìn)行安全泄放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 VSP2絕熱反應(yīng)量熱儀

VSP2(Vent Sizing Package)，由美國FAI公司開發(fā)，主要用于熱失控反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，獲取溫度、壓力等參數(shù)失控反應(yīng)過程關(guān)鍵數(shù)據(jù)，既可為反應(yīng)器的安全控制提供依據(jù)，又可為安全泄放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 實(shí)驗(yàn)條件

(1) 實(shí)驗(yàn)樣品

醋酸乙烯：優(yōu)等品，99.5%(wt)，由四川維尼綸廠提供；甲醇：分析純，由濟(jì)寧佰一化工有限公司提供。

(2) 測(cè)試條件

樣品池體積116 mL，材質(zhì)為316不銹鋼，質(zhì)量27.60 g；起始反應(yīng)溫度60℃，結(jié)束溫度220℃；等待時(shí)間10 min，加熱幅度5℃，升溫放熱檢測(cè)限0.02℃×min-1，壓力平衡速率10000 psi×min-1。

熱惰性因子值由下式計(jì)算獲得：

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為進(jìn)行合理、有效的安全泄放設(shè)計(jì)，首先應(yīng)通過失控原因分析查找失控反應(yīng)演化路徑，確定一系列的失控反應(yīng)情景(scenario)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)可獲取失控反應(yīng)特征數(shù)據(jù)，如放熱量、放熱速率、壓升、壓升速率等，然后將各組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行最危險(xiǎn)失控情景的判定。可能導(dǎo)致聚合反應(yīng)發(fā)生失控的原因主要有引發(fā)劑加料量大、取熱失效、攪拌故障、溶劑進(jìn)料比例低等。

醋酸乙烯制聚醋酸乙烯反應(yīng)是在攪拌式連續(xù)反應(yīng)釜中，以醋酸乙烯為聚合單體，以甲醇作為溶劑，在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行，取熱方式為溶劑甲醇蒸發(fā)帶熱和夾套冷卻水取熱。通過對(duì)醋酸乙烯制聚醋酸乙烯工藝的失控反應(yīng)危險(xiǎn)性分析，確定出了以下主要聚合失控危險(xiǎn)情景：

情景一：由于冷卻失效等原因，導(dǎo)致?lián)Q熱效率低，反應(yīng)熱不能及時(shí)帶走；

情景二：由于引發(fā)劑量偏高，引起聚合速率升高，放熱量增大，取熱負(fù)荷不足，導(dǎo)致失控暴聚發(fā)生；

情景三：由于溶劑甲醇進(jìn)料量偏低，引起聚合單體濃度增大、溶劑蒸發(fā)取熱量降低，從而聚合速率升高，反應(yīng)溫度、壓力升高。

根據(jù)以上失控反應(yīng)情景分析，結(jié)合醋酸乙烯制聚醋酸乙烯聚合反應(yīng)特點(diǎn)，建立了以下實(shí)驗(yàn)方案，見表1。方案1、2、3分別對(duì)應(yīng)情景一、二、三，其中方案1的配比為工藝正常的反應(yīng)配比，情景二、三考慮了極端工藝條件。利用VSP2進(jìn)行了三組方案的危險(xiǎn)情景實(shí)驗(yàn)，獲取聚合失控反應(yīng)安全泄放關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

表1 醋酸乙烯聚合失控反應(yīng)實(shí)驗(yàn)方案

表2 失控反應(yīng)危險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)估規(guī)則

表3 失控反應(yīng)可能性的評(píng)估規(guī)則

3 結(jié)果與討論

圖1顯示了三組實(shí)驗(yàn)方案所得醋酸乙烯聚合失控反應(yīng)特征參數(shù)，包括溫度、壓力、溫升速率、壓升速率的變化曲線，表4列出了酸乙烯聚合失控反應(yīng)主要特性數(shù)據(jù)。

圖1 醋酸乙烯聚合失控反應(yīng)特征參數(shù)變化曲線

由醋酸乙烯聚合熱失控反應(yīng)研究結(jié)果可知，該反應(yīng)屬于快速強(qiáng)放熱反應(yīng)。三種失控反應(yīng)情景下放熱總量分別為342、336、288 kJ×kg-1，絕熱溫升分別為135、133、123℃，按照Zurich 失控反應(yīng)危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)則[6]，失控嚴(yán)重度等級(jí)均為“中”。對(duì)比可知，甲醇加入量低時(shí)，反應(yīng)總放熱量降低。

由方案1的研究結(jié)果可知，在冷卻不利情景發(fā)生時(shí)，醋酸乙烯聚合反應(yīng)發(fā)生失控的誘導(dǎo)時(shí)間很短，其工藝反應(yīng)溫度下的ad僅為28 min，溫升速率、壓升速率最高可達(dá)497℃×min-1、12.20 MPa×min-1。醋酸乙烯聚合失控反應(yīng)發(fā)生的根本原因是生成熱大于外部取熱，且二者差值隨著溫度的升高呈指數(shù)關(guān)系增大[11]。按照Zurich失控反應(yīng)可能性評(píng)估規(guī)則，失控可能性等級(jí)為“高”，且為“頻繁發(fā)生”，反應(yīng)失控程度非常劇烈。

圖2 泄放類型的分類

對(duì)比方案1與方案2可知，當(dāng)引發(fā)劑用量過高情景發(fā)生，聚合失控誘導(dǎo)時(shí)間極度縮短，其工藝反應(yīng)溫度下的ad縮短至13 min，溫升速率、壓升速率也大幅提高，最高可達(dá)1355℃×min-1、38.51MPa×min-1.此種情況發(fā)生時(shí)，運(yùn)行過程隨時(shí)都可能發(fā)生失控反應(yīng)，而且反應(yīng)失控程度極其劇烈。

表4 醋酸乙烯聚合失控反應(yīng)主要特性數(shù)據(jù)

對(duì)比方案1與方案3可以發(fā)現(xiàn)，在甲醇用量減少情景發(fā)生時(shí)，聚合失控誘導(dǎo)時(shí)間變長，其工藝反應(yīng)溫度下的ad為2 h，溫升速率、壓升速率降低，但最高仍可達(dá)397℃×min-1、10.53 MPa×min-1，失控可能性仍為“高”，且“很可能發(fā)生”，聚合反應(yīng)失控風(fēng)險(xiǎn)仍較高。

圖3 加熱與冷卻過程壓力隨溫度的變化曲線

由于合理的安全泄放面積取決于失控反應(yīng)劇烈程度和泄放狀態(tài)下物料物理特性數(shù)據(jù)，通過以上研究還不能完全確定哪種危險(xiǎn)情景下所需安全泄放面積最大，以用作安全泄放設(shè)計(jì)，因此需比較三種失控情景下的安全泄放面積，取最大值。

4 安全泄放設(shè)計(jì)

4.1 泄放類型的確定

進(jìn)行安全泄放面積計(jì)算，首先應(yīng)確定反應(yīng)泄放類型，進(jìn)而確定反應(yīng)系統(tǒng)為溫和體系還是劇烈體系，見圖2?；瘜W(xué)反應(yīng)失控超壓安全泄放分為三種類型[11]：

(a) 蒸氣泄放失控反應(yīng)所產(chǎn)生壓力完全由反應(yīng)體系中的蒸氣產(chǎn)生。泄放過程由于液相發(fā)生氣化，帶熱量大，對(duì)失控反應(yīng)速率的增加能夠起到較大的抑制作用，因此屬溫和體系。

(b) 氣體泄放失控反應(yīng)所產(chǎn)生壓力完全由反應(yīng)過程放出的不可凝性氣體產(chǎn)生。由于泄放過程無移熱效應(yīng)，失控反應(yīng)速率會(huì)急劇增加，故屬劇烈體系。

(c) 混合泄放系統(tǒng)壓力由反應(yīng)過程產(chǎn)生的氣體和蒸氣疊加產(chǎn)生。混合型泄放有溫和體系也有劇烈體系，取決于特定壓力下蒸氣與氣體生成的相對(duì)速率。

圖3是方案2醋酸乙烯失控反應(yīng)加熱與冷卻過程壓力隨溫度的變化曲線。隨著聚合的進(jìn)行，醋酸乙烯的量逐漸減少，達(dá)到拐點(diǎn)A點(diǎn)后，醋酸乙烯單體基本反應(yīng)完全，只剩余少量醋酸乙烯未參加反應(yīng)，該過程的壓升由醋酸乙烯和甲醇?xì)饣a(chǎn)生。A至G點(diǎn)，是醋酸乙烯低聚物進(jìn)行深度聚合的過程，此過程只有甲醇受熱氣化使系統(tǒng)壓力繼續(xù)升高。

表5 泄放計(jì)算關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及物性參數(shù)

在系統(tǒng)溫度65℃時(shí)，系統(tǒng)壓力曲線基本閉合，說明反應(yīng)過程無氣體生成。因此，可將醋酸乙烯聚合反應(yīng)過程的超壓泄放確定為蒸氣型泄放，聚合反應(yīng)釜泄放體系屬于溫和體系。

4.2 安全泄放裝置基本設(shè)計(jì)參數(shù)

本實(shí)驗(yàn)過程的熱惰性因子為1.10，工業(yè)反應(yīng)器的熱惰性因子一般在1.05~1.15，因此，VSP2絕熱量熱儀的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可直接應(yīng)用到工業(yè)過程。醋酸乙烯聚合反應(yīng)器設(shè)計(jì)壓力均為0.20 MPa，正常操作壓力為0.12 MPa，安全泄放壓力設(shè)為0.15 MPa比較合理。根據(jù)GB150-2011，超壓限度不大于設(shè)計(jì)壓力的10 %，可將反應(yīng)器最大累積壓力定為0.22 MPa。下面以方案2 為例進(jìn)行安全泄放理論推導(dǎo)與計(jì)算，確定最小安全泄放面積。

由聚合失控反應(yīng)計(jì)算結(jié)果可以確定泄放壓力0.15 MPa和最大累積壓力0.22 MPa條件下的溫度和溫升速率，進(jìn)而可以獲取相應(yīng)溫度和壓力條件下的關(guān)鍵物性參數(shù)，見表5。

4.3 安全泄放量()計(jì)算

由于泄放類型屬于溫和體系的蒸汽型泄放，可以利用Leung法[20,21]進(jìn)行安全泄放量計(jì)算：

反應(yīng)釜容積為36 m3，反應(yīng)釜充裝系數(shù)為0.7，反應(yīng)物質(zhì)量約為20000 kg。

熱慣性因子=1.10

可以查得：65℃條件下甲醇和醋酸乙烯純物質(zhì)的熱容分別為2.83 J×(g×K)-1和2.16 J×(g×K)-1。

氣液比容差fg，可由下式近似求取，

在泄放壓力0.05 MPa條件下

在最大累積壓力0.11 MPa條件下

可求得fg的均值為0.2695 m3×kg-1

代入式(2)計(jì)算可得，=303.59 kg×s-1

4.4 泄放裝置泄放能力()計(jì)算

常見的兩相流泄放能力計(jì)算方法有ERM法和Omega法。ERM法為平衡速率模型[22]，僅適用于蒸汽型泄放；Omega法采用HEM均相平衡模型，適用于蒸汽型、氣體型、混合型。醋酸乙烯聚合反應(yīng)為蒸汽型泄放，因而可選用ERM法對(duì)反應(yīng)釜安全泄放裝置的兩相流泄放能力進(jìn)行計(jì)算：

在熱失控時(shí)系統(tǒng)內(nèi)壓力隨著反應(yīng)體系溫度的增加而增加，壓力與溫度變化基本遵守Antoine方程，可用以下方法求?。?/p>

簡(jiǎn)化Antoine方程為

兩邊求導(dǎo)變換后可得

圖4為實(shí)驗(yàn)所得的聚合失控反應(yīng)過程ln與-1000/的關(guān)系曲線，對(duì)其進(jìn)行線性擬合可得，= 17.69，= 3460.38，決定系數(shù)=0.99954，R2=0.999，說明擬合曲線可靠性高。

圖4 lnP 與?1000/T 的關(guān)系曲線

可以求得，在泄放壓力0.15 MPa條件下

4.5 安全泄放面積()的確定

由于甲醇、醋酸乙烯為易燃品，防爆片直接對(duì)空排放易引發(fā)火災(zāi)，建議增加泄放物料收集裝置。泄放物進(jìn)入泄放緩沖罐后，氣相再經(jīng)過氣液分離系統(tǒng)，進(jìn)入火炬。在緊急泄放條件下，發(fā)生氣-液兩相泄放。該系統(tǒng)泄放裝置宜選用防爆片，根據(jù)API 520-2014，校正系數(shù)為c=0.9，泄放裝置的流量系數(shù)可取d=0.68。

防爆片直接對(duì)空時(shí)，最小安全泄放面積可由下式求得

考慮泄放收集系統(tǒng)時(shí)，最小安全泄放面積

三種聚合失控情景下的安全泄放面計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 各方案安全泄放面積計(jì)算結(jié)果

對(duì)比可知，引發(fā)劑加入過量的情景所需安全泄放面積最大，因此建議醋酸乙烯聚合失控反應(yīng)的安全泄放面積為0.2656 m2。

5 結(jié) 論

研究確定了冷卻失效、引發(fā)劑過量、甲醇進(jìn)料量偏低等三種醋酸乙烯聚合失控危險(xiǎn)情景，通過VSP實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)醋酸乙烯聚合失控反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析研究得出：

(1) 醋酸乙烯聚合反應(yīng)放熱量、絕熱溫升、溫升速率、壓升速率最高分別可達(dá)342 kJ×kg-1、 135℃、1355℃×min-1、38.51 MPa×min-1，失控嚴(yán)重度等級(jí)為“中”；聚合失控誘導(dǎo)時(shí)間短，在引發(fā)劑用量過高時(shí)，其工藝反應(yīng)溫度下的ad最短可至13 min，失控可能性等級(jí)為“高”。

(2) 在溫度為65℃ 時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)壓力曲線基本閉合，說明醋酸乙烯聚合反應(yīng)體系為溫和型蒸汽系統(tǒng)。

(3) 采用Leung法和平衡速率模型(ERM)計(jì)算了36 m3反應(yīng)釜在三種聚合失控危險(xiǎn)情景下的安全泄放流量和泄放能力，并確定系統(tǒng)泄放裝置應(yīng)選用防爆片。計(jì)算得到了直接對(duì)空排放時(shí)的最小安全泄放面積、增加泄放物料收集裝置后的最小安全泄放面積。引發(fā)劑加入過量時(shí)所需安全泄放面積最大，為0.2656 m2，建議據(jù)此進(jìn)行醋酸乙烯聚合失控反應(yīng)釜安全泄放設(shè)計(jì)。

符號(hào)說明：

A?泄放面積，m2m1、m2?分別為甲醇和醋酸乙烯的質(zhì)量，g Cf?液相比熱，J×(kg×K)-1P0 ?起始反應(yīng)壓力，MPa CfR ?泄放條件下液相比熱，J×(g×K)-1Pmax ?失控反應(yīng)達(dá)到的最高壓力，MPa Cp? VSP內(nèi)部反應(yīng)池的熱容，J×(g×K)-1Q ?比反應(yīng)熱，kJ×kg-1 Cps?反應(yīng)混合物的熱容，J×(g×K)-1q ?比放熱速率，W×kg-1 Cp1、Cp2?分別為甲醇和醋酸乙烯純物質(zhì)的熱容，J×(g×K)-1T0 ?起始反應(yīng)溫度，℃ (dT/dt)max?最大溫升速率，℃×min-1Tmax?失控反應(yīng)達(dá)到的最高溫度，℃ (dT/dt)R?泄放壓力條件下溫升速率，℃×min-1TMRad?絕熱條件下到達(dá)最大反應(yīng)速率時(shí)間T，min (dT/dt)m?為最大累積壓力條件下溫升速率，℃×min-1TR ?泄放溫度，K (dP/dt)max?最大壓升速率，MPa×min-1ΔT?泄放壓力到累計(jì)壓力下的絕熱溫升，℃ G ?泄放能力，kg×(m2×s)-1ΔTad?絕熱溫升，℃ hfg?潛熱，J×kg-1V ?反應(yīng)器的容積，m3 mcell?VSP內(nèi)部反應(yīng)池質(zhì)量，gvfg ?氣液比容差，m3×kg-1 mR?反應(yīng)器物料質(zhì)量，kgW?安全泄放量，kg×s-1 ms? VSP內(nèi)部反應(yīng)混合物的質(zhì)量，gΦ?熱惰性因子

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Thermal Runaway and Safety Relief of Vinyl Acetate Polymerization Reactors

JIANG Jie, ZHANG Chen, CHAI Xiao-wei, SHI Ning, CAO Yong-you

(State Key Laboratory of Chemicals Safety and Control, Qingdao Safety Engineering Institute,China Petroleum & Chemical Corporation, Qingdao 266071, China)

Thermal runaway may happen in vinyl acetate polymerization reactors under conditions of excessive initiator and cooling failure, which leads to violent polymerization. Experiments were designed to study thermal runaway and safety relief in typical hazardous scenarios using a bench-scale adiabatic calorimeter VSP2. The results show that excessive initiator is determined as the main factor when comparing peak temperature rising rate,peak pressure rising rate andadunder process temperatures. The polymerization reactor is classified as a mild steam system with closed pressure curves. Safe relief rate, flow capacity and the minimum vent area are calculated based on the Leung’s method and ERM model. The calculation results are corrected by correction factorKand flow coefficientdfollowing real process conditions and the safety vent area is acquired.

vinyl acetate; polymerization; thermal runaway; safety relief

1003-9015(2016)05-1119-08

X937；TQ342

A

10.3969/j.issn.1003-9015.2016.05.019

2015-09-17；

2016-01-17。

姜杰(1980-)，男，山東海陽人，中石化青島安全工程研究院副研究員，碩士。通訊聯(lián)系人：姜杰，E-mail：jiangj.qday@sinopec.com