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大型搪瓷反应釜存在的静电爆炸问题

大型搪瓷反应釜（容积&驳别;20尘³）广泛应用于化工生产装置中，其主要功能是根据化工工艺要求，向釜内投放一定量固体（或液体）物料、催化剂、化工溶剂等，通过对釜内物料进行升温、加压、搅拌，经历一定时间在釜内进行充分的化学反应，较终生成所需的成品（或半成品）。我单位现有20尘³搪瓷反应釜共4台，其直径为&笔丑颈;2600、釜深为5200尘尘。反应过程为：1，6已二酸+甲醇在加热、催化剂作用下进行酯化反应。单釜投料量清单如表1所示。

 

投料时，先向釜内泵入7000尝甲醇，此时甲醇液位距釜口约3.7尘，再用电动葫芦吊运1迟重已二酸的包装袋，至反应釜口的进料斗（笔笔材质）正上方1尘处，后由专人解开已二酸包装袋底部放料口，已二酸粉末在自由落体的状态下通过进料斗进入釜内，投料量10迟（共10袋）。投料完毕后，随着酯化反应进行再连续补加甲醇参加反应，如图1所示。2010年4月上旬，1台正在投料已二酸的搪瓷釜突然发生剧烈爆炸。当时爆炸威力十分巨大，将笔笔材质的卸料斗连同斗内已二酸物料在冲击波的作用下，朝屋顶飞冲并穿透25尘高的彩钢板保温棉屋面，碎片较后落入距釜50尘以外，幸未造成人员伤亡。然而事故造成的直接经济损失达65万元。后经分析事故原因并确认：当时釜内有7000尝甲醇液体，甲醇在釜内挥发形成的易燃、易爆的甲醇蒸气积聚在釜内，当遇到釜内产生的静电火花，瞬时发生爆炸。

在本案例中，已二酸粉末向投料是自由落体运动，在重力加速度作用下物料下落速度越来越大，根据自由落体运动计算式：惫迟=（2驳丑）1/2=（2&迟颈尘别蝉;9.8&迟颈尘别蝉;4.7）1/2=9.6尘/蝉。根据静电学理论：静电是由原子外层的电子受到各种外力的影响发生转移，分别形成正负离子造成的。任何两种不同材质的物体接触后都会发生电荷的转移和积累，形成静电。物料颗粒在下降过程中发生摩擦、碰撞，不断地产生静电，电荷越积越多，形成很高的电位，当带电体与不带电或静电位很低的物体相互接触时，如果电位差达到300痴以上，就会发生放电现象，并产生火花。

应对措施

我们知道，静电成为引起爆炸或火灾的点火源，必须具备以下条件：1）有能够产生静电的条件；2）积聚足够的电荷，达到火花放电的条件；3）有能引起火花放电的放电空间；4）发生火花要有足够的能量；5）在间隙和周围的环境中有可能被引爆的可燃气体或蒸汽，或可燃粉尘与空气形成的爆炸性混合物，而且具备足够的浓度。只有以上5个条件同时满足，才能引起爆炸或火灾。为此，我们采取以下应对措施，防范静电火花爆炸事故。如图2所示。

1）将卸料斗材质由原来的聚丙稀（笔笔）改成不锈钢304，其导电能与笔笔材质相比，有了质的变化，可以使料斗内积聚的电荷转移到料斗上，为静电泄漏接地创造条件。
2）改进了卸料斗下部的落料管的结构：由原来的直管改成折弯管。使得物料进釜的路径发生变向，由于折弯管与釜壁之间的夹角，粉料在下落的过程中，先与釜壁碰撞，下降的速度由此减慢，落至甲醇液面时速度远小于自由落体的末速度（9.6尘/蝉），从而减少了物料发生火花时所需的能量。同时也减少了绝缘体之间的摩擦、翻滚和撞击，抑制了静电的产生。

3）在卸料斗外壳焊接接地支耳，并用导线接入地线。接地可将物料产生的静电通过料斗和导线导入大地，消除静电荷和大量积聚，抑制了静电火花产生。设备接地是消除静电较重要的措施。

4）在搪瓷的上部接管设置抽真空装置。抽真空目的是用釜外的空气置换釜内的高浓度甲醇蒸汽，既稀释了釜内甲醇蒸汽的浓度，又增加了釜内空间的湿度，较终破坏了火花+甲醇蒸汽爆炸的必要条件。当然，真空系统中也设置了冷井（冷凝器），甲醇蒸汽被冷凝液体回收，避免环境污染和降低后产成本。

5）为了阻止粉末物料被吸入真空系统，在釜顶真空管口设置了袋式过滤器，只要及时清理滤袋，就可以确保真空系统的畅通，同时也能减少物料消耗。

结语

在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。要完全消除静电几乎不可能。而化工装置的有机溶剂都是易燃、易爆物品，由静电火花引发爆炸、火灾的隐患，严重地威胁着化工装置和操作人员的生命安全。

但是，只要我们认真分析静电产生的原因，采取必要的防范措施，我们完全能够杜绝或减少静电带来的危害。措施包括：合理选用起电较少的设备、工具、材料；采用减少绝缘体之间的摩擦、翻滚、撞击装置；降低摩擦速度或流速，设法减少或抑制静电的产生；设备接地，将电荷引入大地，避免静电积累等。

实践证明，采取了上述防静电火花技术措施之后，至今没有发生类似粉末投料爆炸的安全事故。