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2项目概况

2.1总体概况

公司主要从事粘胶短纤维及系列产品的研发、生产和销售。

目前公司有员工617人，其中大、中专以上文化程度的有218人，占公司总人数的39％，工程技术人员70余人。

公司自成立始终坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，组建了安全管理机构，制定了安全生产责任制、各项安全生产规章制度及岗位操作规程，使安全基础管理得到了一定的提高。

在各项安全管理制度落实下，三年来企业在生产过程中未发生一起安全事故，生产状况较好，是安全生产标准化（三级）达标企业。

公司生产规模为年产5.5万吨粘胶短纤维，在生产粘胶短纤维过程中要使用到二硫化碳、浓硫酸、盐酸、烧碱和次氯酸钠等危险化学品，是一家危险化学品使用企业。

2.2工艺流程说明

2.2.1原液车间

1）工艺原理（含有二硫化碳使用流程）

原液车间的任务是为纺练车间提供合格的粘胶。

粘胶制备的工艺原理是：

原料浆粕与碱液反应制成浆粥状碱纤维素，浆粥通过压榨制成一定组分的碱纤维素，通过粉碎后进入老成鼓。

老成使碱纤维达到一个合适的聚合度，经冷却、称量后在黄化机与二硫化碳反应生成纤维素黄酸酯。

纤维素黄酸酯与溶解碱液一起进入溶解机溶解，制成生粘胶。

粘胶的制备包括碱化和黄化两个主要化学反应过程：

2）工艺流程简述

①浸渍：

即浆粕浸在浓度为18%左右的液碱溶液中，纤维与液碱作用，生成碱纤维素，同时浆粕膨胀，使浆粕中的半纤维素（半纤维素是指能溶于液碱溶液中的微小纤维素）和其他杂质溶出。

浸渍过程中，纤维素与碱液充分接触，生成碱纤维素。

②压榨粉碎：

浆粕经浸渍后含有过量的碱，通过压榨把多余的碱压出，同时也把半纤维素和杂质分离出去，以提高碱纤维的纯度，把碱纤维素中的纤维素、液碱和水的含量都控制在一定范围内，制得符合工艺要求的碱纤维素。

经过压榨后的碱纤维素，呈坚硬的板块状，表面积小，不利于老成和黄化反应，因此应该加以粉碎，粉碎后的碱纤维素是细小、松散的屑状，增大了表面积，有利于老成过程中与空气中的氧接触，使老成均匀。

同样也使纤维素在黄化中与二硫化碳充分接触，反应均匀，制得粘度一致，过滤性能好的粘胶。

③老成：

未经老成的碱纤维素直接黄化制胶，粘度提高，会给生产带来困难。

因此，碱纤维经粉碎后，还要在一定温度下，放置一定时间，与空气中的氧发生作用。

使粘度下降，直至达到需要的粘度，以保证粘胶具有良好的过滤性能和可纺性，老成过程一般是通过控制温度和时间来达到控制粘度的目的，但老成的时间不能无限延长,温度也不能过高，因为这样会导致粘度低，使纤维可纺性下降，成品质量也随之降低，粘胶粘度过低会使纺丝无法进行。

④黄化：

黄化是粘胶制备中的重要工序。

是固相的碱纤维素和液相或气相CS2的反应，反应的结果是将难溶的碱纤维素变成可溶性的纤维素黄酸酯，这种纤维素黄酸酯可溶于稀碱中得到粘胶原液。

⑤后溶解：

初溶解后的粘胶中还有很多纤维素黄酸酯颗粒（胶块），在后溶解过程中，胶块进一步溶解在稀碱液或软化水中，同时进行机械搅拌，胶块被粉碎，纤维素黄酸酯充分溶解，制成分散均匀的粘胶。

⑥混合：

各批后溶解胶之间不可避免的存在着某些质量上的差异，这些差异会造成纺丝工艺及成品质量的波动和均匀性下降，生产上为稳定工艺，在后溶解后设有混合工序，以混合溶解后的粘胶，减少粘胶质量的波动。

⑦过滤：

由于粘胶中含有粘胶块以及一些由原材料带入的不溶性杂质和设备管路中的机械杂质，这些杂质在纺丝过程中会堵塞喷丝头，影响纺丝的正常进行，所以要对粘胶进行过滤，以除去杂质，保证纺丝顺利进行。

⑧在纤维素酸酯的溶解及粘胶混合、过滤、输送过程中，粘胶中不可避免的混入空气，致使粘胶中分散着大大小小的气泡，严重影响成品质量，因此，在纺丝必须对粘胶进行脱泡处理。

本项目采用的连续脱泡法，是将粘胶连续地送入脱泡罐内，粘胶形成薄胶自上而下流向底部，罐内的真空度保持在745毫米汞柱以上，使粘胶中的气泡逸出，胶后的粘胶由底部出胶口管经蜗杆送至纺丝胶罐，再经齿轮泵连续输送至板框滤机，过滤后纺丝。

⑨熟成：

粘胶在一定温度下，需要放置一定时间，使粘胶凝固能力提高，达到抽丝要求的粘度，在这一过程中，实际发生着两项化学变化：

a、水解反应：

纤维素黄酸酯+水→纤维素+二硫化碳+氢氧化钠

b、皂化反应：

纤维素黄酸酯+氢氧化钠→纤维素+碳酸钠+硫代硫酸钠

黄化反应的实际时间T1。

反应时间的管理分为二部分：

一部分为固定的时间（可设定），比如20分钟，这个时间可以选择，而且在这时间内黄化反应无论何种情况均不能中断，所有的进出阀门不能打开，自动和步进状态都不能转步；

第二步在固定时间到达后，程序执行以下动作：

每10s程序比较前后压力值差，如果小于零且黄化监视时间超过设定值T2，表示黄化结束，进行到下一步。

黄化温度如果超过预设定的值，发出报警，如果温度报警，程序停止；

如果反应时间超过预设定的值T1，程序自动转到步进模式，并且保持在本步。

此黄化反应不属于《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安监总管三[2009]116号）首批重点监管的危险化工工艺目录中的“磺化工艺”，所以该项目中没有危险工艺。

原液车间生产工艺详见图2-1。

图2-1原液车间生产工艺流程示意图

2.2.2纺练车间

1）工艺原理

由原液车间送来合格的粘胶，在纺丝机上与纺丝浴中的硫酸进行酸碱中和反应，使纤维素黄酸钠再生成纤维素，经过成型、牵伸、切断成短纤维，再经过水洗、脱硫、漂白、上油等一系列后处理，除去纤维上的杂质，然后进行烘干、打包成短纤维成品。

2）工艺过程简述

①纺丝：

粘胶细流通过喷丝头孔道喷出，进入酸浴，伴随着化学变化发生形态变化，由液态变成固态，同时水分脱出，凝固成初生纤维。

这一过程中实际发生着两项化学反应及与其它杂质的一系列副反应：

2NaOH+H2SO4→Na2SO4+2H2O；

Na2C2S3+H2SO4→Na2SO4+H2S+CS2；

Na2S+H2SO4→Na2SO4+H2S+（X-1）S；

Na2S2O3+H2SO4→Na2SO4+H2O+CS2+S；

Na2S+H2SO4→Na2SO4+H2S；

Na2S2O3+H2SO4→Na2SO4+H2S+SO

②集束：

每个喷丝头喷出的丝条，经过导丝钩和导丝盘，沿着总丝束移动的方向，集合成大的丝束。

③拉伸：

粘胶被压出喷丝孔进入凝固浴时，纤维素分子处于混乱的无定向状态，为了提高纤维强度，改善纤维伸度，对刚形成的纤维要进行塑化拉伸，使大分子缔合体在拉力的作用下，沿纤维纵向比较整齐地排列，从而提高纤维的物理和机械性能，提高纤维的强度。

④塑化浴：

丝条刚离开酸浴，虽然已均匀凝固，但还没有完成全部分再生，在高温的低酸热水浴中，丝条处可塑状态，通过对丝条进行强烈的拉伸，改善了纤维性能，同时，残留在丝条上的黄酸酯会进一步分解而使拉伸效果巩固下来，并蒸发出二硫化碳。

⑤切断：

下游纺织加工对纤维的长度有严格的要求，因此，需要靠专用的切断机将丝束切成符合纺织加工要求的长度。

⑥水洗：

粘胶短纤维生产用水量最多的部分是水洗，并且对水质的要求也比较高，要求用软化水，以避免纤维上产生钙、镁等氧化物的沉淀，而影响纤维的品质。

水洗的水温一般控制在50-70℃。

⑦脱硫浴：

从塑化浴出来的丝束，已经过高温水洗，纤维表面上的硫磺虽大部分已被洗掉，但还有一部分残留在纤维上，需要进行脱硫处理。

生产上采用的脱硫剂有亚硫酸钠、硫化钠等。

⑧漂白浴：

要求纤维具有较高的白度时，需要进行漂白处理。

生产上采用次氯酸钠漂白。

⑨酸洗浴：

酸洗是为了除去纤维在漂白、水洗后，残余在纤维上的氯和附着的有色氢氧化铁及其它金属盐，使纤维外观颜色一致。

⑩上油：

油剂是提高纤维纺织加工性能的重要化学制剂，目的是增加纤维的润滑性，减弱纤维的静电效应，增加纤维的饱和力。

干燥：

粘胶短纤经后处理后，一般水含量在150-250%左右为了达到成品的规格要求，必须对纤维进行干燥。

干燥包括开松、烘干、输送过程。

干燥温度有较严格的要求，在烘干过程中需要严格加以控制。

打包：

烘干后的纤维比较松散，不利于运输和贮存，因此要用打包机打成一定规格的纤维包。

纺练车间生产工艺详见图2-2。

图2-2纺练车间生产工艺流程示意图

2.2.3酸站（车间）

1）工作原理

酸站的工作包括：

纺丝浴（酸液）的循环调配、蒸发浓缩和结晶分离硫酸钠。

①纺丝浴的循环、过滤、调配和脱气：

在纺丝过程中，化学反应消耗大量硫酸，生成的水又将纺丝浴稀释。

此外，丝条带走了纺丝浴的各组成。

因此，在纺丝机上，纺丝浴中的硫酸和硫酸锌浓度及温度不断下降。

为了稳定纺丝条件，就必须不断给纺丝机供应恒定组成和恒定温度的纺丝浴，并不断地将稀释了的纺丝浴回流，这就是纺丝浴的循环。

在循环过程中，根据需要量的多少不断补加硫酸及硫酸锌，并通过加热调整其温度。

纺丝机回流的纺丝浴，除了夹带有粘胶块、废纤维及其它机械杂质外，还有硫磺和硫化物。

这些杂质使纺丝浴呈现浑浊状态，并在纺丝时造成单丝早期断裂，必须进行过滤将其除去。

②纺丝浴蒸发：

在纺丝时，粘胶带入的水和化学反应生成的水其中一部分被自然蒸发掉或被丝条带走，而大部分仍然留于纺丝浴中，使纺丝浴中的水大量增加，为保持纺丝浴的组成平衡，就要将增加的水蒸发掉。

③纺丝浴结晶：

纺丝时的化学反应生成硫酸钠，为了使纺丝浴在循环中保持组成平衡，硫酸钠必须通过结晶除去。

纺丝机中粘胶细流通过喷丝头微孔喷出并进入酸浴，发生化学、物理变化形成初生纤维，此过程在纺丝浴（酸液）中进行。

①纺丝浴循环、调配：

纺丝机定量流出的纺丝浴进入旋流器，在此计量加入硫酸和硫酸锌维持纺丝浴的酸度和硫酸锌的浓度恒定，补充化学助剂后纺丝浴进入底位槽。

纺丝机回流的纺丝浴除了夹带有粘胶块、废纤维及其他机械杂质外，还有少量硫磺和硫化物，用酸泵输送，先粗滤除去胶块、废纤维等较大的机械杂质，再强制通过中空微孔滤管分离去除微细杂质，之后纺丝浴经加热器升温后进入高位槽，由高位槽加入纺丝机实现纺丝浴的循环。

纺丝浴循环系统中经过过滤器的纺丝浴一部分被送至蒸发高位槽，然后经六效闪蒸浓缩脱水，以平衡纺丝时增加的水量。

浓缩后的纺丝浴返回纺丝机上的高位槽。

纺丝酸浴过程的化学反应生成大量的硫酸钠（Na2SO4）,为维持纺丝浴组成恒定，在蒸发系统经六效闪蒸后的浓缩酸罐中分出部分浓缩纺丝浴液进结晶机、增浓器后送到脱水机，分离出芒硝结晶（Na2SO4·

10H2O），母液（脱除硫酸钠后的纺丝浴）送到循环系统的底位槽。

酸站生产工艺详见图2-3。

图2-3酸站工艺流程示意图

2.2.5废气处理

粘胶短纤维生产装置运行时将排放大量的工艺废气，所含主要污染物是CS2和H2S；

原液车间黄化、连续脱泡装置需抽真空排出废气，含少量的CS2、H2S，车间通风换气的排气中也含有很低浓度的上述污染物；

纺练车间纺丝机、塑化浴、精炼水洗等装置均排放大量含CS2、H2S的工艺废气，酸站也有含CS2、H2S工艺废气排放。

废气主要来源于生产线若干工序设备（施）的通风排气，分别为原液车间的黄化、后溶解、过滤、连续脱泡工序，纺炼车间的纺丝机、塑化槽排气回收CS2后的尾气、分配槽、精炼水洗等工序和酸站蒸发排气，其中损失排放CS2量较大处依次为塑化槽排气回收CS2后的尾气，纺丝机排气，黄化机和连续脱泡机抽真空排气。

在粘胶纤维厂CS2、H2S的产生主要是在纺丝成型时发生的，在纺丝时产生的CS2和H2S大部分溶解在纺丝酸浴中并随着酸浴进入到酸站系统中。

酸浴管中建立一个脱气装置，将大部分CS2和H2S从酸浴中脱出，少量未脱出的在六效装置由真空泵吸出。

将脱气装置和六效装置中收集到的富含CS2和H2S的废气送入排毒塔高空排放。

由于粘胶纤维生产工艺中使用大量的二硫化碳溶剂，虽然采取了回收循环措施，但一般回收率只能达到50％，大量损失的二硫化碳以CS2、H2S和S2-的形式排放，总排放量折成CS2达3150t/a，均引入废气燃烧装置处理后经H=120m的排毒塔高空排放。

2.3主要设备及操作参数

2.2.1原液车间主要设备、设施

表2-1原液车间主要设备、设施一览表

序号

设备名称

设备型号

单位

数量

运行状态

备注

1

碱液中间桶

非标

个

2

完好

板框过滤机

台

26

3

电动葫芦

CD-1

4

电梯

ZFTH2000

5

喂粕机

SR0902

6

浸渍桶

SHR1604A、H1201、H1022B

只

8

7

压榨机

套

老成鼓

FKR270

9

冷却鼓

ZHR115

10

送料风机

L62LD

11

除铁器

RCDP-12

12

浆粥泵

R031B

13

黄化机

ZHR135

14

后溶解机

R224A

15

皮带输送机

16

粉碎机

CFHR072A

17

纤维分离机

ZWN3

18

齿轮泵

R217

30

19

过滤机

R241

60

20

纺丝桶

21

快脱桶

22

蒸汽喷射泵

PB50-314-1

23

制氮机

24

空调机组

KFR-71L

2.2.2纺丝车间主要设备、设施

表2-2纺丝车间主要设备、设施一览表

纺丝机

WHR6054

塑化槽

牵伸机

切断机

YX288C

压水辊

水洗槽

给纤槽

精炼机

HR512

高压轧车

R402D

湿开棉机

送棉风机

烘干机

R456-26

精开棉机

HR572

打包机

HVC-250A

上油池

ZK-50

排毒风机

CD1-5

2.2.3酸站（车间）主要设备、设施

表2-3酸站（车间）主要设备、设施一览表

凝固浴地位槽

浓缩酸槽

酸浴高位槽

六效水接受槽

酸浴脱气装置

脱气中间桶

酸浴过滤器

浓硫酸高位槽

碱清洗循环槽

闪蒸器

元明粉生产装置

冷却塔

5t-26m

微孔清洗槽

碱沉淀桶

2.2.7特种设备、压力容器及强检设备

表2-4特种设备、压力容器及强检设备一览表

证书编号

检测/登记时间

检测结果

检测/发证单位

锅炉

锅新BH0162

1台

2008.8.4

昌吉州质量技术监督局

锅新BH0153

锅新BH0152

压力表

13块

安全阀

6个

二硫化碳检测仪

2个

2台

钢丝绳电动葫芦

1套

防雷电装置

3危险源辨识

3.1危险源辨识

根据《危险化学品目录》（2015版），氯气、二硫化碳、硫化氢、硫酸、氢氧化钠、盐酸、次氯酸钠均属于危险化学品。

依据《首批重点监管的危险化学品名录》和《第二批重点监管的危险化学品名录》，对本项目涉及的物料进行辨识，该项目的涉及的物料氯气、二硫化碳、硫化氢均属于国家安全监管总局公告的重点监管危险化学品。

根据《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安监总管三[2009]116号）和《国家安全监管总局关于公布第二批重点监管危险化工工艺目录和调整首批重点监管危险化工工艺中部分典型工艺的通知》（安监总管三〔2013〕3号）。

本项目生产工艺均不属于国家安监总局公布的首批重点监管的危险化工工艺。

3.2危险化学品状态及分布

特性

名称

爆炸极限

（%）

闪点（℃）

引燃温度（℃）

UN编号

存在部位

危险类别

氯气

无意义

1017

氯库、氯站

有毒气体

二硫化碳

1.3～50%

-30

90

1131

二硫化碳库原液车间

易燃液体

硫化氢

4.0～46

<

-50

100.4

21006

纺织机、

集束机

易燃气体

硫酸

/

1830

硫酸库、酸站、纺练车间

酸性腐蚀品

氢氧化钠

1823

液碱库、原液车间、液碱罐

盐酸

1789

酸站

次氯酸钠

1791

次氯酸钠次氯酸钠高位桶

其它腐蚀品

4HAZOP分析

4.1工艺节点的划分

4.1.1节点划分和依据

（1）节点划分

一般按照工艺流程进行，从进入的P&

ID管线开始，直至设计意图的改变或继续直至工艺条件的改变，设计意图或工艺条件的改变作为一个节点的结束，另一个节点的开始。

由于有的节点之间关系很紧密，个别节点选得大，如：

塔和塔顶回流罐，连结之间没有阀门，压力相通，我们把它做为一个节点，但分析时依然按两个节点来分析。

（2）节点描述：

由于本项目工艺过程复杂，高温，高压，工艺单元之间的相互影响较大，为了在深入节点的研究的同时，