在医药、染料、农药等精细化工行业, 经常需要往反应釜(混合釜)内添加固体粉料,根据行业内的统计经验,大多数釜内的静电事故,都是在添加固体粉料时发生的。
主要风险
风险2:假如固体粉料为普通袋装(或塑料桶装)时,在搬运过程中, 容器外壁积累静电,与罐口附近其他导体形成刷型放电,刷型放电的能量足够点燃加料口附近的易燃蒸汽,回火导致罐内闪爆。
风险3:固体料在和容器分离时,会产生静电荷,固体粉料在坠入易燃液体时,会冲击液面, 在液面上形成液体雾与固体的混合,这有点像雾霾。这个带有静电的雾霾,会形成刷型放电,导致罐内闪爆;
风险4:加入过多的固体料, 假如固体料没有及时溶解在液体中, 而是漂浮在液面上,形成带电的固体堆, 这个固体堆(假如是非导电体)也会形成刷型放电,导致罐内闪爆。
2.1 防控静电火灾必须遵循 “EASE” 原则:
Eliminate (消除): 从源头上消除或减少静电的产生。
Avoid (避免): 避免形成爆炸性环境。
Safe Discharge (安全泄放): 为已产生的静电提供可靠、安全的泄放路径。
Ensure (确保): 确保没有有效的点火源。
具体防控措施
(1) 控制工艺操作,减少静电产生
降低投料速度:这是最直接有效的方法之一。粉末流速越快,摩擦越剧烈,产生的静电荷越多。通过控制投料阀开度或使用变频给料机,将投料速度限制在安全范围内。
避免自由落体:不要让粉末从高处直接倾泻到釜底液体或釜内空间中。这会产生巨大的摩擦和飞扬,是静电产生的主要环节。
(2) 改进投料设备,提供泄放路径
使用专用投料站/卸料站:这是现代化工企业的标准配置。投料站应具备以下功能:
金属结构并可靠接地:整个投料站(包括筛网、漏斗)必须使用导电材料(如不锈钢)制造,并与工厂的接地系统永久、可靠地连接。这是最最关键的措施。
设置接地夹:对于小袋投料,在倒料前,必须先用专用的接地夹夹住金属料袋或导电的IBC吨箱,确保料袋电位与反应釜相等。
使用导电容器:尽可能使用导电塑料或金属制成的容器、IBC吨箱来盛装粉末。
安装防静电滤袋:在投料口安装由导电纤维(如不锈钢丝)编织的滤袋。它可以防止粉尘逸散,同时能将粉摩擦产生的静电荷通过接地系统导走。
使用柔性输送系统:
根本上消除粉尘飞扬。
系统管道(金属或防静电塑料)全程接地。
大大减少粉末与空气的接触,从而减少静电产生。
使用导电软连接:在投料站和反应釜之间的连接处,使用内嵌钢丝的导电软管,并确保软管两端金属接头分别与投料站和反应釜的金属部件良好接触,形成连续的导电路径。
采用真空上料系统:这是更优的选择。通过密闭的管道和真空泵输送粉末。
(3) 改变环境条件,消除爆炸性环境
惰化保护:在投料前,向反应釜内充入惰性气体(如氮气、氩气),降低釜内氧气浓度,使其低于粉末的最小氧浓度(MOC)。这样即使有静电火花,也无法引燃。这是处理高危物质(如溶剂、易爆粉末)时的最高级别保护。
保持设备密闭:在可能的情况下,尽量采用密闭输送方式,减少空气和粉尘的接触。
(4) 加强人员培训与管理(软措施)
严格执行SOP(标准操作规程):制定详细的投料操作步骤,并强制要求员工遵守。重点包括:“先接地,后投料”、控制投料速度、检查设备接地等。
定期检查和维护:
定期使用接地电阻测试仪检查反应釜、投料站、管道、软管等设备的接地电阻,确保其符合规范(通常要求小于10欧姆)。
检查导电软管、防静电滤袋是否有破损,确保其导电性能完好。
消除人体静电:操作人员在进入防爆区域前,必须触摸人体静电消除器,泄放自身静电。
穿着防静电服和鞋:在操作区域,要求员工穿戴防静电工作服和导电鞋。
投料过程中的最佳实践流程
对于一个典型的小袋投料操作,安全的流程应该是:
准备:确认反应釜工况,如需要则进行氮气置换(惰化)。
检查:检查投料站、反应釜、工具等的接地连接是否完好。
接地:将料袋放置到投料站上,立即用接地夹可靠连接料袋的导电部分或金属托盘。
连接:确保投料口防静电滤袋或软管安装到位并接地。
操作:缓慢打开料袋,以较低的速度将粉末倒入投料口,避免剧烈飞扬和倾泻。
清理:投料结束后,先移走料袋,再断开接地夹。清理现场,确保无粉尘积聚。
2.2 对助燃物(氧气)的控制措施常见投料器方案如下:
方案1:双阀漏斗or长颈加料
物料先加入料仓,打开第一道手阀漏料至双阀直接,关闭第一道手阀,打开釜口阀,全密闭下加料至反应容器内,加料后开启双阀之间的氮气吹扫残留,该设计适用于锌粉、镁粉等低于50kg小批量的加料或分批加料固体的单元操作。如图所示:
方案2:固体输送系统(PTS)即真空上料机
真空上料系统与釜口连接后,通过真空抽料、氮气脉冲吹料等系列的PLC控制阀门开关实现相对密闭进料。如图所示:
方案3:半密闭+验证法
半密闭加料设施与人孔连接,在局部通风管道连接下,连续氮气流保护反应釜口,测试不同容积类型的反应釜,加料时间15分钟的氧浓度变化情况,氧浓度控制指标根据所用溶剂的LOC值确定,大多数溶剂的氧浓度极限值可控制在5%以下,根据验证测试结果制定不同容器的操作管理规程。如图所示:
方案4:密闭加料手套箱
通过手套箱连接釜体加料口,粉体物料在手套箱内连续加入容器中,适用于50kg包装及以下规格的活性物质加料,可制作为硬质或柔性设置。如图所示:
方案5:连续包装/投料袋
通过制作连续卷层包装袋,实现上游客户和下游用户的无缝对接。固体粉料往易燃液体的容器内加料时,风险点较多,假如条件许可,密闭加料且罐内惰化,是非常好的选择。
来源:ehs远见
编辑:弛豫
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