聚丙烯厂静电的危害及消除措施

聚丙烯厂静电的危害及消除措施

摘要：本文论述了我厂聚丙烯装置中静电的产生的原因、产生部位、危害以及消除的方法，重点介绍了静电消除器的结构、原理及使用效果。

关键字：聚丙烯安全静电静电消除器

聚丙烯的生产过程是丙烯和氢气等在催化剂、活化剂的作用下，聚合成聚丙烯粉料。整个生产过程所用的原料及生产的产品，均属易燃易爆物品，在静电放电时往往造成装置爆炸、燃烧事故。静电的存在严重地威胁着聚丙烯装置的安全生产。我厂曾经发生过一起闪蒸岗位包装聚丙烯粉料时静电造成的着火事故，造成很大的经济损失，给公司带了不良影响。静电的存在严重地威胁着聚丙烯装置的安全生产。因此，如何预防和消除静电，保证装置安全生产，做好装置防静电工作十分重要。

1、静电产生及危害

1.1 静电产生原理

静电是由物质平面所产生的电荷造成的，具有很高电阻的液体和固体颗粒、粉尘等物质在经受剧烈的机械运动时，例如，物料高速流过管线，对聚合釜进行搅拌，向容器中喷洒或投入物料等生产过程，都会产生静电。另外，物料从管道设备的裂缝中喷出时也会产生静电。液态烃的电阻率一般不小于108Ω·m，因而电导率很低，静电荷不易疏散，其电势将产生足够电能，使电弧足以点燃气体混合物

聚丙烯粉料是高分子化合物，其吸水性能差，表面干燥，电阻率高，大于1016Ω·m。粉料在输送、包装过程中与管壁和容器发生摩擦、冲撞，使得粉料颗粒表面带有大量电荷，产生静电。又因为聚丙烯粉料具有良好的绝缘性，其本身所带静电不易消除，当静电数量达到一定时，带电表面场强超过极限值便会放电。其放电过程为：两相接触→介质中电荷在界面有序排列→介质运动带动电荷移动与起电→电荷积聚→带电表面场强超过极限值→放电。在聚丙烯的实际生产过程中，所使用的丙烯原料和氢气均属易燃易爆气体，其着火能都很小，当静电放电能量大于易燃易爆物着火能时就会发生着火爆燃现象。

1.2 静电产生部位

聚丙烯粉料在生产过程中经历聚合、搅拌、喷料、下料包装等过程，静电产生主要集中在以下地方：

（1）聚合釜放料管

聚合回收完毕后，聚合釜内压力为 1.2~1.4MPa，在高压的作用下，聚丙烯粉料由聚合釜高速穿过直径为100mm的放料管，进入闪蒸釜内。在这一过程中，聚丙烯粉料与管壁和

容器发生摩擦、冲撞，使得粉料颗粒表面带有大量电荷，产生静电，同时由于静电感应，也会使釜体产生大量静电。

（2）搅拌过程

由于搅拌桨的剪切作用，使搅拌桨与聚丙烯粉体以及粉体之间接触后又分离，由双电层原则可知，会产生大量静电。

（3）闪蒸釜放料管

闪蒸包装时，聚丙烯粉料在下落过程中与管壁和容器发生摩擦、冲撞，使得粉料颗粒表面带有大量电荷，产生静电。

（4）计量秤

从放料口出来的聚丙烯粉料带有大量静电，由于静电感应，使计量秤带上大量静电。易产生聚丙烯粉体静电的过程及部位见图1。

2、静电危害

2.1 静电火花作为引火源可导致燃烧爆炸

当同时满足以下几个条件时，便可发生燃烧或爆炸

(1) 有能够产生静电的条件；

(2) 有能积累足够的电荷和产生火花放电电压的条件；

(3) 有能引起火花放电的合适的间隙；

(4) 放出的火花具有足够的引燃能量

(5) 在间隙及周围环境中有可被引燃的可燃气体、蒸汽或粉尘与空气的混合物。

2.2 静电力作用会影响产品的质量和妨碍生产

由于静电力的作用，其吸引力和排斥力会妨碍生产正常进行。两个带有相同或相反符号电荷的物体，由于库仑力的作用，可以发生相互的排斥力或吸引力。它们之间的作用力（f ）的大小遵守库仑定律：

221r

g g K f •=’ 从公式中可知，作用力f 分别与两物体所带的电荷（21g g •）成正比，而与它们之间的距离的平方成（r 2）成反比。静电会对聚丙烯生产产生以下几种危害：

（1） 带静电的粉料粘附在料斗、管道的内表面不能自动脱落；

（2） 闪蒸釜内由于置换不彻底而残留的丙烯气遇到静电引发火灾以至引起爆炸；

（3） 静电粉尘吸附在设备、精密仪器上使之磨损或精度降低；

2.3 静电对聚丙烯生产的直接影响。

聚合釜在向闪蒸釜喷料时，其速度为12-15m/s ，聚丙烯粉料与管壁和容器发生摩擦、冲撞，使得粉料颗粒表面带有大量电荷，加之在闪蒸罐内受到搅拌的磨擦，使聚丙烯粉料带有极高的静电荷，测试其电压可高达30-35KV 。在干燥的季节，包装粉料时，工人有受到电击的麻木感。夜间经常可看到有微小的电火花产生。此时，如果闪蒸不彻底，有残留的丙烯放出，或包装厂房周围有较高浓度的可燃气体放出，必将引起恶性火灾爆炸事故。我们装置曾发生闪蒸釜放料时，由于静电火花引燃丙烯气的火灾。

3、静电的防范措施

从静电引起的故障和灾害可以看出，静电最为严重的危害是引起爆炸和火灾。因此，在生产中，必须采取一些有效的措施来消除静电的危害。

防止静电灾害可归纳为以下几点：

① 防止或减少静电的产生；

② 设法导走或中和产生的电荷，使它不能积聚；

③ 防止有足够能量的静电放电；

④ 防止爆炸性混合气体的形成。

消除静电的主要途径有两条：一是创造条件加速静电泄露或中和；二是控制工艺过程限制静电的产生。

聚丙烯装置在生产中结合自身的特点，对静电的消除采取了以下措施：

①为防止静电的产生，装置加大对职工安全教育力度，提高工作责任心，使大家充分认识到静电对装置安全生产的危害，要求大家每天交接班要仔细检查防静电设施的完好状况；工作中按照安全技术操作规程做到平衡操作，严禁超压，严格控制好聚丙烯粉料在闪蒸罐和放料管线的流动速度，尽可能减少静电的产生。

②丙烯及聚丙烯粉料的输送管线都应有很好的接地, 法兰、阀门之间要有符合安全要求的跨线连接, 地上管网系统每隔一段距离应与接地干线或专设的接地体相连接。防爆区的设备、储罐及防爆区的关键设备都要有静电接地保护。

③我厂在五个闪蒸釜放料口均安装AJS-2全自动粉料静电消除器。

4、静电消除器

AJS-2系列粉料静电消除器是根据本体法聚丙烯放料包装静电危害的特点而研制出来的一种端口静电消除器，主要用于本体法聚丙烯放料包装过程中静电的消除。

4.1 静电消除器的组成

AJS-2全自动粉料静电消除器主要由控制器和离子发生器两部分组成。控制器属于隔爆型电气设备，安装在0-40℃场所。离子发生器安装在聚丙烯出料口，用于消除聚丙烯粉料的静电，属于正常通风型防爆电气设备。

其主要技术指标为：

隔爆式控制器离子消电器

防爆标志：DⅡBT5; 防爆标志：PⅡT5；

额定电压：220V 额定电压：12.0V

额定电流：0.5A; 气体压力：0.4～0.6MPa

电源频率：50Hz; 断电压力：100Pa

电源功率：100W; 最小气流：20L/min;

外形体积：使用温度：0～40℃

宽度：616mm 针体电压：8kV

高度：420mm 外形体积：直径240mm

厚度：180mm 高度：282mm

4.2 除静电的基本原理

AJS-2系列全自动粉体静电消除器一般有两种工作模式：静电场自平衡离子注入方式和计算机反馈控制离子注入方式。这两种工作模式都具有很强的消电能力。

对于小本休聚丙烯和放料包装过程中的静电危害，一般静电场自动平衡离子注入方式就足以使聚丙烯粉料直接装袋时袋子表面静电电位降到国家静电安全管理指标以下。