鄧克林，楊 力

（中國石油蘭州石化公司化肥廠，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

丙烯酸及酯系列產(chǎn)品作為一種重要的化工原料單體，主要用于生產(chǎn)水溶性涂料和膠粘劑用的共聚單體丙烯酸酯，以及用于生產(chǎn)高吸水性樹脂和洗滌劑聚合物，少量用于生產(chǎn)增稠劑、分散劑和流速控制劑等。

動力儲運車間作為蘭州石化丙烯酸及酯裝置的輔助車間，主要負責主裝置的原料及產(chǎn)品的儲存、輸轉(zhuǎn)和裝卸，罐區(qū)設計總?cè)莘e為1.5萬m3，裝卸總量為15萬t/a，裝卸操作頻繁。由于丙烯酸及酯系列產(chǎn)品為低電導率的液化烴類，生產(chǎn)、儲存、運輸過程中都可能因靜電控制不當而導致燃燒爆炸，增加了儲運過程危險源的負擔[1]。

在安全環(huán)保要求很高的今天，確保丙烯酸系列產(chǎn)品的儲運安全，研究探討丙烯酸裝卸靜電控制工藝，對企業(yè)和社會公眾安全有著重要的意義。

1 靜電產(chǎn)生機理和放電危害

1.1 靜電產(chǎn)生機理

物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，原子由質(zhì)子和核外電子組成。在正常狀況下，帶負電荷的電子圍繞帶正電荷的質(zhì)子進行圓周運動。組成一個原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負平衡，對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但在外力作用下，電子離開原來的原子核而侵入其他的原子，原子因缺少電子數(shù)而帶有正電現(xiàn)象稱為陽離子，原子因增加電子數(shù)而呈帶負電現(xiàn)象稱為陰離子。

導致陰離子移位的外力包含各種能量，對于丙烯酸系列產(chǎn)品裝卸工藝來說，物料與物料、物料與固體、物料與氣體之間，由于儲存、輸轉(zhuǎn)、流動、噴射、攪拌、吹掃、飛濺等運動形式都是外力能量的表現(xiàn)，其分子間相對運動過程必然產(chǎn)生電荷分離，液體相對分界面流動，能將擴散層帶走，形成雙電層而產(chǎn)生靜電。

同時物料與儲存容器間摩擦生熱、它們間相互接觸和分離等，以及電磁感應造成物體表面電荷的不平衡分布、摩擦和電磁感應的綜合效應等，都可產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移等靜電現(xiàn)象[2]。

1.2 靜電放電危害

靜電不存在危害，也無法將其消滅。丙烯酸系列產(chǎn)品在裝卸過程中，即使是采取一定的措施，也僅僅可以減少靜電產(chǎn)生的數(shù)量，無法避免靜電的產(chǎn)生。靜電產(chǎn)生后，如果能夠快速消除，則不會產(chǎn)生任何危險，問題是丙烯酸系列產(chǎn)品的電導率均在10-12～10-8s/m之間，電導率低電荷移走緩慢，容易引起電荷的累積，再加上丙烯酸系列產(chǎn)品屬于低閃點的可燃液體，控制不好當然容易發(fā)生燃爆事件。

液體電導率越高、容積越小，液體中累積的靜電越容易導走，靜電消除的時間越短。相反，電導率越低、容積越大，液體中累積的靜電越不容易導走，靜電消除的時間越長，易燃帶靜電液體灌裝靜置時間見表1。

表1 易燃帶靜電液體灌裝靜置時間表

靜電只有滿足以下幾個條件才可能作為引火源導致燃燒爆炸事故發(fā)生。

能夠產(chǎn)生靜電、能積累足夠的電荷和產(chǎn)生火花放電電壓、能引起火花放電合適的間隙、產(chǎn)生的火花有足夠的引燃能量以及在間隙和周圍環(huán)境中有被引燃的可燃性氣體或蒸汽與空氣的混合物等。

在丙烯酸系列產(chǎn)品裝卸過程中，靜電能量雖然不大，但其放電時電壓很高，有可能滿足作為引火源導致燃燒爆炸事故發(fā)生的條件，因而靜電控制不當引發(fā)的燃燒爆炸事故也多有發(fā)生。

2 裝卸車靜電控制工藝

2.1 完善靜電消除設施

由于產(chǎn)生靜電無法避免，為了減少靜電的累積，必須要將產(chǎn)生的靜電盡快消除。對丙烯酸裝卸裝置，一般采取的是靜電泄漏的方法：一是在管線法蘭之間連接靜電消除卡子，使管線內(nèi)靜電荷盡快移走；二是在裝卸車過程保證槽車與大地之間連接，使槽車上的靜電荷盡快向大地泄漏消散，控制裝卸車過程產(chǎn)生的靜電在槽車內(nèi)的積累[3]。

一般所采用的靜電消除設備，設有報警和聯(lián)鎖裝置，一旦靜電接地斷開，則有聲光報警信號發(fā)出，同時自動關(guān)閉裝車閥門。

同時在裝卸車站臺設置有人體靜電消除設施，操作人員進入棧臺需徒手接觸放電球3～5 s，徹底釋放人體靜電，防止員工在操作過程中人體所帶靜電產(chǎn)生危害。

另外，通過設置槽車靜置時間3 min，方可進行收回鶴管、取樣、測溫、計量等工作，保證在槽車物料內(nèi)靜電已移除至安全要求前，各項操作的安全性。

2.2 控制工藝操作過程

工藝控制即從工藝條件、工藝設施、操作參數(shù)等方面采取措施，限制靜電的產(chǎn)生或控制靜電的積累，使之達不到危險的程度。

在丙烯酸裝卸裝置中，一般采取液下裝車鶴管設施，消除裝車過程油品頂部噴濺的霧沫夾現(xiàn)象，降低靜電積累的風險。

同時設置裝車初期流速和正常裝車流速的工藝指標控制，使得在裝車初期、液位尚未淹沒鶴管頭的情況下，以小于1 m/s的較低流速裝車。液位淹沒鶴管頭后，以小于4 m/s的較高流速裝車，在保證安全的前提下，提高了裝車效率，丙烯酸裝車流速控制如表2。

表2 丙烯酸裝車流速控制表

由于裝車是多個鶴位，各鶴位的操作一般是不同步的，操作過程由于開閥操作時機的不同，容易出現(xiàn)某一鶴位流量過大的情況。為了避免出現(xiàn)這種情況，必須在鶴管前設置限流孔板，杜絕瞬時間出現(xiàn)高流量，增加靜電累積風險。

2.3 消除人為因素

整個丙烯酸裝卸工作都離不開人的因素，違反安全操作規(guī)程而釀成火災事故的案例比比皆是，對于存在液化烴、可燃液體的場所，能否遵循操作規(guī)程顯得尤為重要。

在完善裝卸車操作規(guī)程的基礎上，對于員工的具體行為必須加以關(guān)注，例如靜電設施連接和解除的時間點、進入現(xiàn)場前消除人體靜電，以及裝車過程對油品靜置的時間要求、裝車流速的控制等，要針對每個人進行培訓，利用安全觀察與溝通的工作方法，使員工自覺遵守操作規(guī)程。

同時在裝車過程中，對于傳統(tǒng)的防止靜電累積的要求，例如進入易燃易爆區(qū)不得在該區(qū)穿易產(chǎn)生靜電服裝，不得用化纖織物擦拭設備、使用防爆工具和關(guān)閉手機等，也不能放松要求。

2.4 異常工藝條件

在丙烯酸系列產(chǎn)品裝卸設施交付檢修前，必須要對系統(tǒng)進行吹掃，此過程不僅對吹掃氣的壓力和流量有控制要求，而且針對不同種類的產(chǎn)品，根據(jù)其危險性的不同，分別使用氮氣、混合空氣和壓縮空氣等，防止吹掃流速大產(chǎn)生靜電累積放電、低閃點物料閃爆事件，同時由于丙烯酸產(chǎn)品高溫易自聚和低溫容易凝凍，所以任何情況下都不得用蒸汽吹掃管線設備。

在檢修前工藝處理過程中，有時需要對丙烯酸殘液裝車。裝丙烯酸殘液過程中，需要密切關(guān)注靜電產(chǎn)生和消除問題，防止液體懸浮有第二相的物質(zhì)（如水）、增加靜電產(chǎn)生和累積量。實驗表明，當油中含水5%，會使起電效應增加10～15倍。

由于各種原因，可能會出現(xiàn)槽車回卸的異常生產(chǎn)情況，此時可能采用臨時工藝流程，檢查不到位、操作不慎極易產(chǎn)生靜電累積和燃爆事故，靜電防護與消除更要密切關(guān)注。

3 丙烯酸裝卸常見靜電問題及處置方法

3.1 中斷靜電消除路徑

丙烯酸裝車操作必須兩個人配合進行，一人在棧臺上進行鶴管操作，一人在棧臺下操作裝車閥等。裝車任務繁忙，高峰時一個班次要裝十四臺槽車。高節(jié)奏的裝車操作，忙中出錯，往往會出現(xiàn)提前中斷靜電消除路徑的行為。例如曾出現(xiàn)過鶴管操作未完成提前解除靜電設施的現(xiàn)象，還有裝完車后，沒有執(zhí)行槽車靜置3 min以上才可進行其他操作的規(guī)定等。

同樣，靜電設施完好性，如導電電阻不合格、接觸點銹蝕嚴重和連接方式不當、異常情況脫落等現(xiàn)象，均能引起靜電消除路徑中斷，引起靜電累積和其他事故。

為此，在引導員工自覺執(zhí)行操作規(guī)程的同時，必須定期對靜電設施進行檢查，禁止使用故障裝車設施。

3.2 液下裝車未實現(xiàn)

丙烯酸裝車過程，為了降低裝車過程產(chǎn)生的靜電荷數(shù)量，需要通過盡可能液下裝車和降低裝車流速的工藝控制來滿足。

儲罐液下進料容易實現(xiàn)，但頻繁運輸?shù)牟圮?，實現(xiàn)完全的液下裝車不太現(xiàn)實，即使將鶴管插至槽車底部，進入的物料沖擊槽車底部，也會產(chǎn)生霧沫夾帶現(xiàn)象，國家標準規(guī)定裝車鶴管頭至槽車底部距離應小于200 mm。

丙烯酸出廠設計鶴管就比較長，為了能夠?qū)ⅩQ管順利插入槽車，在鶴管前端安裝了一段金屬軟管，才能夠?qū)ⅩQ管插入槽車。我們在2013年對此進行了技術(shù)改造，將鶴管頭由固定式改為伸縮式結(jié)構(gòu)，就能夠在裝車過程中達到方便操作的目的。

未進行鶴管伸縮式結(jié)構(gòu)改造的裝置，常見問題是裝車時沒有將鶴管完全插入底部，或者圖方便將鶴管前段金屬軟管私自拆除不用，破壞了液下裝車條件，增加了靜電累積趨勢。

進行鶴管伸縮式結(jié)構(gòu)改造的裝置，常見問題是裝車時鶴管伸縮頭沒有完全伸開，破壞了液下裝車條件，也增加了靜電累積趨勢。

為此需要通過嚴格管理，對于未進行鶴管伸縮式結(jié)構(gòu)改造的裝置，不得私自拆除金屬軟管進行裝車；對于進行過鶴管伸縮式結(jié)構(gòu)改造的裝置，要經(jīng)常檢查鶴管伸縮頭活動情況，裝車時仔細確認，確保液下裝車的實現(xiàn)。

3.3 裝車流速超標

裝車流速控制常見的問題是僅僅設置一個裝車流量，按照國家標準要求，進入空槽車的裝車流速不能超過1 m/s，折合成DN 80的常見的丙烯酸裝車鶴管為18 t/h，正常裝車的流速不能超過4 m/s，折合成DN 80的常見的丙烯酸裝車鶴管為72 t/h?？紤]到裝車過程鶴管瞬時關(guān)閉開合的最大流量，以及裝車操作的經(jīng)濟性，工藝上設置一般不超過40 t/h。但這種設置潛在的最大問題，就是在裝車初期，超過了1 m/s的安全流速，也就是增加了靜電累積的趨勢，如果靜電荷不能及時導出，必將引發(fā)燃爆事故。

因此，動力儲運車間引入了裝車初期流速概念，并制定工藝指標見表3。

表3 丙烯酸裝車工藝控制表

同時，嚴格工藝管理，確保操作人員按規(guī)程操作。

3.4 人為帶入引發(fā)能量

無論何種情況引起的能量非正常釋放，都能夠作為引火源，引燃低閃點的丙烯酸系列產(chǎn)品。

丙烯酸裝車現(xiàn)場，不僅有裝置裝卸人員，還有物流公司司乘人員，這些人員變動較大，在裝車過程業(yè)務聯(lián)系比較多。常見的問題是外來人員將手機帶入現(xiàn)場，隨意接聽手機過程所產(chǎn)生能量引發(fā)火災。

另外，外來人員的著裝防靜電效果差，為了加快裝車速度特別容易出現(xiàn)私自上槽車幫忙操作現(xiàn)象，由于沒有消除人體靜電等，也是一種隱患。

為此，需要明確裝卸車過程各類人員的職責范圍，制定專門的裝卸車管理制度，加強外來人員的學習和管理。

3.5 異常情況靜電管控不當

在丙烯酸系統(tǒng)檢修處理和檢修過程，以及遇到需要回卸等異常情況時，由于不經(jīng)常操作，難免到時候會出現(xiàn)忙手忙腳的情況，一旦靜電消除疏漏某一環(huán)節(jié)，都可能引發(fā)事故，為此提前做好預案非常重要。

首先要做好檢修處理方案，組織處理人員學習，同時管理人員要做好現(xiàn)場監(jiān)督檢查，確保檢修工作的順利進行。

其次，增加丙烯酸回卸流程。利用罐區(qū)丙烯酸給料泵，在泵前管線上增加一個三通，安裝連接DN 80閥門，該閥正常情況下盲法蘭隔斷。制作DN 80金屬軟管約25 m （分段），一端法蘭連接、一端配備與槽車出口對應的活接頭，庫房備用。當汽車槽車需要緊急卸車時，拆除泵前三通盲法蘭，用備用專屬金屬軟管連接槽車出口閥，利用給料泵快速將槽車內(nèi)丙烯酸回卸至儲罐。

最后，制定預案并組織員工學習和演練，確保異常情況下的靜電管控安全。

4 結(jié)束語

丙烯酸企業(yè)一般有著較大的儲運系統(tǒng)，只要從丙烯酸儲運靜電產(chǎn)生和消除機理入手，控制好裝卸車靜電控制工藝，在完善靜電消除設施、控制工藝操作過程、消除人為因素和異常工藝條件控制等處下功夫，同時密切關(guān)注常見靜電問題及處置，就一定能夠管控風險，促使企業(yè)長足發(fā)展。

文章僅僅是對丙烯酸系列產(chǎn)品裝車過程靜電控制的一些粗淺看法，不當之處，還望各位專家提出寶貴意見。