摘 要

双酚A型共聚芳酯的生产过程是典型的聚合工艺过程。其生产过程中存在着很多可能导致事故的危险因素。因此，有必要对双酚A型共聚芳酯的生产过程进行安全分析并采取相应的安全对策措施。本文首先对双酚A型共聚芳酯的发展概况和生产工艺进行综述，然后从物料、工艺、设备等方面进行危险性分析。先对储存单元重大危险源进行评级，然后分析生产过程中存在的危险有害因素，并运用预先危险性分析和危险度分析找出生产过程中危险性较大的单元进行道化学分析和HAZOP分析。最后根据分析结果对可能造成危害程度最大的池火灾进行定量分析。最后根据上述分析结果提出相应安全技术措施和安全管理措施。

关键词：PHA 危险度分析 HAZOP 道化学分析 池火灾

Abstract

The production process of bisphenol A copolymerized aryl esters is a typical polymerization process. There are many risk factors that may cause accidents in the production process. Therefore, it is necessary to carry out safety analysis of the production process of bisphenol A copolymerized aryl ester and take appropriate safety measures. In this paper, the development and production process of bisphenol A copolymerized aryl ester are reviewed, and then the risk analysis is carried out from the aspects of materials, process and equipment. The safety hazard factors of the storage unit are analyzed, and the dangerous and dangerous factors in the production process are analyzed. The risk analysis and the risk analysis are used to find out the more dangerous units in the production process for the chemical analysis and HAZOP analysis. Finally, according to the results of the analysis of the possible harm to the greatest degree of pool fires for quantitative analysis. Finally, according to the above analysis results put forward the corresponding security technical measures and safety management measures.

Key Words:PHA; Risk analysis；HAZOP; Dow HI; pool fire

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 3

1.1 发展概况 3

1.2 双酚A型共聚芳酯的合成 3

1.3 任务目标 5

第二章 生产流程及主要设备、设施 7

2.1 工艺流程 7

2.2 主要设备、设施 9

第三章 生产过程危险性分析 11

3.1 主要原辅材料的危险性 11

3.2 危险工艺辨识 12

3.3 重大危险源辨识与分级 12

3.4 危险有害因素辨识 14

3.5 预先危险性分析 16

3.6 双酚A型共聚芳酯的生产过程危险度分析 17

3.7 道化学分析 20

3.8 HAZOP分析 29

第四章 异丙醇储罐池火灾事故的事故后果及模拟计算 35

4.1 计算池直径 35

4.2 燃烧速度 36

4.3 火焰高度 37

4.4 火焰表面热辐射通量 38

4.5 计算目标入射热辐射强度 39

第五章 建议采取的安全措施 41

5.1 生产工艺、设备安全对策措施 41

结语 45

参考文献 47

致谢 49

第一章 绪论

1.1 发展概况

对于聚芳酯（PAR）的研究自1950年之后开始，经过20年的研究应用，在上世纪70年代U-nitika公司实现了工业化并作为新兴材料投入生产，由于受到技术手段和设备条件限制，当时产量较低，不到130T/a，后逐渐经过设备改造和规模扩大，至上世纪90年代末已经达到年产5000吨。此外，上世纪70年代美国策拉内斯公司的Durel聚芳酯，阿莫科公司的Ardel聚芳酯，上世纪80年代杜邦公司的Arylon聚芳酯也开始陆续投入生产。聚芳酯材料工艺简单，易于生产，其原材料易于获得价格低廉，但是在早期生产中采用的工艺加工难度加大，难以获得薄膜类和大件制品，多以颗粒形式生产。随着工业水平和技术水平的不断发展，以及对聚芳酯生产工艺的研究的不断深入和共混材料的逐渐普及，人们开始尝试将聚芳酯与其他工程塑料共混并取得了卓越的成果，聚芳酯共混材料不仅改善了聚芳酯的加工性能，同时与其共混的PC、PBT等材料的性能也得到很大提升，具有很好地市场前景。因此，自21世纪以来，聚芳酯及其共混材料的市场需求量急剧增长，并广泛运用于汽车制造业，高新技术产业、航空航天产业等诸多产业。^[1]

1.2 双酚A型共聚芳酯的合成

聚芳酯的合成主要有溶液缩聚、熔融缩聚和界面缩聚三种方法。

1.2.1 熔融缩聚

熔融缩聚法是指将反应物料加热使其温度大于其熔融温度，而后使用熔融的物料进行聚合。运用这种方法制得的聚合物便于制作成丝状，薄膜类和颗粒类材料。^[2]但此种方法要求反应物料保持较高的纯度，而且各个官能团配比也有较高的要求。同时在进行反应是，反应温度必须保持定值，否则可能会使得获得的产品性能受到损害。因此，在反应过程中，需要保持搅拌操作，同时采取一定措施及时导走反应热防止热量的积聚。熔融缩聚法的生产设备根据生产的连续性可分文间歇和连续式两周，其中，连续式生产设备在实际工厂生产中运用较为广泛。在熔融缩聚过程中，因物料处于高温中不稳定，因此在实际生产过程中常加入氮气等气体作为反应的保护气。相比其他两种方法，熔融缩聚法设备要求较低，产品纯度较高，但其对原料、真空、温度、副反应等的要求较高，限制其发展运用。

1.2.2 溶液缩聚

溶液缩聚法，顾名思义，是将物料配置成溶液后进行反应的方法。溶液缩聚法不仅反应温度低，其反应设备与熔融缩聚法相比也更为简单，但因物料需要先配置成溶液，故而反应溶液的溶剂选择就极为重要。^[2]溶液缩聚法在选择溶剂除溶剂本身性质外应格外考虑溶剂在反应中是否会与其他物料发生副反应、是否能将目标溶质完全溶解、是否能在反应过程中稳定存在。同时，因为溶液的使用，使得反应完成后需要进行额外的操作去除溶剂或其他杂质，工艺较为繁琐，且容易导致目标产品纯度不足，限制较多，运用并不广泛。

1.2.3 界面缩聚

界面缩聚法是将原料分别配置成水相原料和有机相原料后再反应的方法，它同样解决了有些物料在熔融缩聚时不能稳定存在的问题，理论运用范围更为广泛。同时，与其他两种方法相比，界面缩聚法的反应温度和压力更接近常温常压，反应环境更加安全，且其使用的设备也不及熔融缩聚和溶液缩聚的反应设备复杂，在生产效率方面也要高于其余两种方法。根据在反应过程中是否进行搅拌操作可将界面缩聚法分为两类，其制成产品也有所不同。因两相原料不相容，因此若未进行搅拌操作，聚合物在反应面聚集易制成膜状产品，若进行搅拌则可制成颗粒或其他状态产品。界面缩聚反应与溶液缩聚法类似，因要预先配制，在溶剂选择上要格外注意。另外，反应过程中使用的乳化剂也要根据反应物质的不同而选取不同乳化剂。因界面缩聚法生产效率高，生产过程较为安全，因此运用越来越广泛，具有较大的发展空间。^[2]

1.3 任务目标

本文以界面缩聚法生产双酚A型共聚芳酯为例，运用安全学相关原理，对双酚A型共聚芳酯的生产过程危险性进行分析。在对双酚A型共聚芳酯的生产过程进行定性分析时，采用了预先危险性分析等安全学定性分析方法，找出生产过程中存在的第一、第二类危险源；在进行定量分析时，通过模拟工厂实际生产过程，着重对生产过程中可能发生的池火灾事故进行定量计算，事故模拟，分析事故可能造成的危害程度，并进行总结。

第二章 生产流程及主要设备、设施

2.1 工艺流程

2.1.1 化学反应方程式

双酚A型共聚芳酯多采用相转移催化界面缩聚法制得，其化学反应方程式如下：

2.1.2 工艺流程简述

1.相转移催化界面缩聚

将定量的双酚A、双酚A单体和相转移催化剂等原料在水相配料釜中与氢氧化钠水溶液混合。^[3]双酚A、双酚A单体和氢氧化钠的摩尔比保持在1.0:2.0~2.4的范围内，过程中保持搅拌以加速溶解，配制成无机相液体；将定量的对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯在有机相配料釜中与一定量的二氯甲烷混合配制成有机相液体。