ABS树脂粉尘爆炸特性研究.pdf

★石油化工安全环保技术
PETROCHEMIC- AL SAFETY AND ENYIRON MENTAL PROTECTION TF、CHNO.OGY2010年第26卷第3期
防火防
ABS树脂粉尘爆炸特性硏究
刻学,林晖2,徐,贺辉宗
(1.中国石油化工股份有眼公司抚顺石油化工研究院,辽宁抚顺113001;
2.中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院,山东青島266071)
摘要:介绍ABS树脂粉尘爆炸特性的测试设备和洲试方法对ABS粉尘云最低着火温
度、ABS粉生最大爆炸压力及压力上升速率、ABS粉尘爆炸下限和ABS粉宝层最低着火温度
进行试并得出相应的数据结论。测试结果表明,ABS粉尘的爆炸危睑等级为S,可以采用
爆炸泄压和爆炸隔离措施
关键词:ABS树脂;粉尘爆炸;研究
ABS树脂是重要的通用合成树脂,它是由
50%以上的苯乙烯和丙烯腈以及丁二烯组成的高
分子聚合物,是苯乙烯系列树脂中发展与变化最
大的品种1。它是一-种重要的化工产品,具有抗
冲击强度高、耐热和耐低混性能好等特点,加工
容易,广泛应用于电子电器、汽车零部件、文教
用品、生活用品和工业零件等领域?。近年来
随着我国国民经济的高速增长,ABS树脂的生产
和消费也呈现飞速发展的态势,但目前我国ABS
树脂的生产能力和产量还不能满足国内实际生产
图1ABS工厂爆炸后的情景
的需求,每年都需要大量进凵,因此,其开发利
用前景广阔?。
ABS树脂也是工业粉尘的一种,它的生产
过程存在发生粉尘爆炸事故的危险。1997年
台湾-个生产ABS的工厂发生了一系列严重的
爆炸事故(见图1),6个装有ABS粉末的料仓
相继发生爆炸,只有个料仓保持完好。目击
者称,330m的储存罐的顶盖和袋式除尘器被
掀翻(见图2),爆炸产生的大火5个小时后才
被扑灭,工厂被迫停产,直接经济损失达3千
图2ABS工厂爆炸后仓体顶盖被掀翻
万美元(4
常必要的
目前,中国处于经济高速发展阶段,随着
工业生产活动的日益频繁和生产节奏的日益加
快,国家对石油化工产品的需求量激增,对生
收稿日期:2010-04-07。
产过程中安全的要求也越来越高,这就需要做
作者简介:刘学武,男,1991年毕业于江守石油化
好安全预防工作,把发生危险的概率降到最
工大学管理专业,现在中石化抚顺石油化工研究院
低,所以对ABS树脂粉尘爆炸特性的硏究是非
从事安全管聖工作,政工浉。电话;0413-6389305
2010年第26卷第3期
刘学武等ABS树脂粉尘爆炸特性研究文
1ABS树脂粉尘爆炸的机理和研究进展
点火能)使粉尘点燃爆炸。
1.3ABS树脂粉尘爆炸的研究进展
1.1ABS树脂的化学组成
我国对粉尘爆炸的研究工作始于80年代,在
ABS[英文名称]: Acrylonitrile- Butadiene-在哈尔滨亚麻厂粉尘爆炸等大规模事故发生后开
yrene terpolymer
始的,在一些专家,如:胡双启,张景林、邓
大分子理论结构式
煦帆等人的研究下已取得了很大的进展。
但是国内外对ABS粉尘爆炸特性的研究很
CH
H CH,"CH=CH-C
CH,-CI
n、少。199年,一家生产ABS树脂的工厂发生粉尘
爆炸,造成严重的后果。随后Kao,Dun对此次
ABS树脂通常是指聚丁二烯橡胶与单体苯乙事故进行描述分析,发现料仓顶部的管道、阀门
烯和丙烯庸的接枝共聚物,其中A代表丙烯腈,和料仓旁边的一些设备被掀翻并损坏,仓顶和袋
B代表丁三烯,S代表苯乙烯。ABS树脂一般由式除尘器落在附近的区域。爆炸后通过观察发
50%以上的苯乙烯(ST或S)、25%~35%的丙现,料仓1中充满了饼状黑色的坚硬残渣,这些
稀腈(AN或A)和适量丁二烯(BD或B)组残渣是表面粉末剧烈燃烧的结果。
成,3种成分各显其能,使其具有优良的综合性
经过对ABS树脂粉末物理、化学特性的分
能。丙烯腈赋予ABS良好的耐化学腐蚀性、耐油析,Kao等人认为爆炸引起的原因有两个,一是
性、热稳定性和一定的刚性及表面硬度。丁二烯自身的氧化放热;二是静电点燃。而通过差热分
提高了ABS的韧性、耐冲击性和耐寒性,苯乙烯析、VSP测试和R光谱测试将氧化放热产生爆炸
则使ABS具有良好的介电性能、光泽、刚性和加的可能性排除;而刷型放电由于产生能量过低不
工流动性的。
足以点燃粉尘也被排除;火花放电的可能性由于
但是,在聚丁二烯橡胶与苯乙烯和丙烯腈的管道系统周围的电阻大约是0.5Q左右,电阻过
接枝共聚反应中,除了生成聚丁二烯橡胶与苯乙低而被排除;电晕放电在工业容器中从没有被发
烯和丙烯腈的接枝共聚物外,单体苯乙烯和丙烯现过从而也被排除。因此,爆炸的最可能原因就
腈会发生共聚生成游离SAN(丙烯腈和苯乙烯共是大量小颗粒粉尘由于重力作用与接地的仓体产
聚物)。所以,实际上得到的是聚丁二烯与苯乙生电势差而产生料堆放电,这也是为什么爆炸发
烯、丙烯腈接枝共聚物和游离SAN的混合物。商生如此之快的原因(1min内)。
业上通常将这种混合物与其它SAN的掺混物称之
为ABS树脂?。
2ABS树脂粉尘爆炸实验设计
1.2粉尘爆炸的机理及条件
2.1粉尘云最低着火温度实验设计
凡是能被氧化的粉尘,在一定条件下都会发生2.1.1实验装置
爆炸。粉尘受热,表面粉尘颗粒分子就会分解
粉尘云最低着火温度(MITC)是按EC的测
或于馏出可燃气体分布在周围,然后这些可燃气体
与空气混合形成可燃性混合气体,进而产生燃烧现试方法和装置测定的,即在G-G炉中进行。
象。由于粉尘颗粒的表面积很大,初步的燃烧热大
粉尘云最低着火温度测试装置是实验室进行
部分被颗粒本身吸收,这就加速了上述的干馏、混椅尘云最低着火温度实验的常用装置,因为它有
合、点燃的进程,进而发生粉尘爆炸现象。
操作方便,容易清扫,重复实验周期短等优点而
如果环境内粉尘满足下述一定条件,粉尘爆被广泛使用。
炸将不可避免,即:
测定ABS粉末粉尘云最低着火温度的实验装
(1)粉尘的浓度必须高于最低爆炸浓度
置(见图3),实验系统由加热炉、储尘器、电磁
(2)容器中的可爆炸粉尘必须与空气形成混阀、U型管、温度控制仪、温度记录仪等组成。
合物;
2.1.2实验着火判据
(3)点火源必须具有足够的点火能量(最小
粉尘云最低着火温度测试原理和判据:测试