靜電消除器在小本體聚丙烯裝置上的應(yīng)用

1、靜電消除器在小本體聚丙烯裝置上的應(yīng)用葛雙啟 胡于中（克拉瑪依石油化工廠 新疆克拉瑪依834003）摘要聚丙烯裝置在生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生靜電，靜電的存在極大地威脅著裝置的安全生產(chǎn)。本 文介紹了靜電消除器的工作原理，并對使用靜電消除器前后情況作了對比，結(jié)果表明使用靜 電消除器達(dá)到了明顯效果，具有很好的推廣使用價(jià)值。關(guān)鍵詞聚丙烯靜電危害消除靜電消除器多年來，國內(nèi)外石油工業(yè)的靜電事故不斷發(fā)生，造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失和人 身傷亡。靜電的危害已經(jīng)引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，不少國家都投入了大量的人 力和物力，對石油靜電的產(chǎn)生和預(yù)防進(jìn)行了深入的研究，取得了一些可喜成果， 但石油靜電事故并未能完全杜絕。液相本體法聚丙烯

2、裝置在粉體生產(chǎn)過程中，經(jīng) 歷了聚合、噴料、攪拌、包裝等過程，這些都極易產(chǎn)生靜電和靜電積聚，而靜電 放電往往是聚丙烯裝置爆炸、燃燒事故多發(fā)的主要原因。從1996年12月到1997 年9月，克拉瑪依石油化工廠（以下簡稱克石化廠）聚丙烯裝置閃蒸崗位共發(fā)生 靜電著火事故6起，靜電的存在嚴(yán)重地威脅著聚丙烯裝置的安全生產(chǎn)。如何預(yù)防 和消除靜電，保證裝置安全高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，是值得深入探討和急需解決的問題 1聚丙烯粉體靜電的產(chǎn)生和危害聚丙烯粉體是高分子化合物，吸水性能差，表面干燥，電阻率高，其電阻率 101m，而且粉體在輸送、包裝過程中，與管壁和容器發(fā)生磨擦、沖撞，使 得粉料顆粒表面帶有大量電荷，產(chǎn)生靜電。又因聚

3、丙烯粉體具有良好的絕緣性， 其本身所帶靜電不易消除，當(dāng)靜電數(shù)量達(dá)到一定時(shí)，帶電表面場強(qiáng)超過極限值便 會放電。其放電過程為：兩相接觸-介質(zhì)中電荷在界面有序排列-介質(zhì)運(yùn)動 帶動電荷移動與起電-電荷聚積-帶電表面場強(qiáng)超過極限值 -放電。聚丙烯裝置生產(chǎn)所需丙烯原料和氫氣均屬易燃易爆氣體，其著火能都很小， 如氫氣為0.019mJ，丙烯為0.282mJ，聚丙烯較高為25mJ。表一1給出了非導(dǎo)體 帶電管理指標(biāo)，當(dāng)靜電放電能量大于易燃易爆物著火能時(shí)就會發(fā)生燃爆現(xiàn)象。聚 丙烯粉料在生產(chǎn)過程中經(jīng)歷了聚合、噴料、攪拌、下料包裝等過程，因此當(dāng)聚丙 烯粉體從閃蒸釜下料口噴出時(shí)會攜帶大量的靜電荷，其帶電荷質(zhì)比可達(dá)0.3p

4、 C/kg，帶電粉體在放料過程中所形成的電流可達(dá)6p A，直接裝袋側(cè)面電位最高 可達(dá)60kV，大大地超過了國家靜電安全管理指標(biāo)（15kV），所以很容易引起燃 燒和爆炸事故。為消除包裝過程中的靜電危害，1997年克拉瑪依石化廠同中國 石油天燃?xì)饧瘓F(tuán)公司安全技術(shù)研究所簽定了消除本體法聚丙烯放料口靜電危害技術(shù)服務(wù)合同。依據(jù)合同要求，在三個(gè)閃蒸釜放料口安裝了三臺AJS-2型全自動 粉體靜電消除器。表-1一般放電管理指標(biāo)最小點(diǎn)火能著火界限管理指標(biāo)(mJ)(KV)電壓（KV）面由荷密度（a C/m2）0. 11110.1181033110203010104060101AJS-2型全自動粉體靜電消除器主要由

5、控制器和離子發(fā)生器兩部分組成?？?制器屬于隔爆型電氣設(shè)備，安裝在0-40OC度的場所。離子發(fā)生器安裝在聚丙烯 出料口，用于消除聚丙烯粉料的靜電，屬于正壓通風(fēng)型防爆電氣設(shè)備。該設(shè)備一 般有兩種工作模式。計(jì)算機(jī)反饋控制離子注入方式；靜電場自動平衡離子注入方 式。靜電消除器能夠根據(jù)具體配置自動在兩種工作模式之間轉(zhuǎn)換。這兩種工作模 式都具有很強(qiáng)的消電作用。一般情況下，系統(tǒng)配置由帶電介質(zhì)、工藝狀況、使用 目地等因素決定。靜電消除器工作在計(jì)算反饋控制離子注入方式時(shí)，系統(tǒng)的組態(tài) 主要由粉體靜電傳感器、控制器、可控離子發(fā)生器組成，其工作原理可用圖一1 來說明。圖1計(jì)算機(jī)反饋控制離子注入方式圖1表明：當(dāng)帶有靜電

6、的粉體通過可控離子發(fā)生器時(shí)，消電器將空氣電離 成帶電離子并發(fā)射適量離子與粉體攜帶的靜電荷進(jìn)行電荷中和。消電后基本達(dá)到 電中性狀態(tài)，極少量沒有被消除的靜電荷由靜電傳感器進(jìn)行檢測，控制器根據(jù)檢 測的剩余電量重新調(diào)節(jié)輸出離子量。整個(gè)靜電消除過程就是從檢測粉體的剩余電 量到調(diào)節(jié)輸出離子量的循環(huán)過程，由于循環(huán)同期僅為數(shù)十毫秒，跟蹤速度較快， 所以能夠最大限度地消除粉體的靜電。4靜電消除器的安裝控制器屬于隔爆型電氣設(shè)備，安裝在包料大廳墻上。離子發(fā)生器安裝在閃蒸 釜放料口。在安裝時(shí)，首先按靜電消除器電氣安裝示意圖設(shè)計(jì)安裝電纜和儀表風(fēng) 管。然后將離子發(fā)生器安裝在卸掉放料口末端短管的位置。把保護(hù)氣體管線與離 子

7、發(fā)生器保護(hù)氣體入口連通，把離子發(fā)生器保護(hù)氣體壓力監(jiān)測口與通往儀表操作 室內(nèi)部控制器壓力傳感器入口的管線接通。具體內(nèi)容見圖一2：備注：1，控制器，離子發(fā)生器由服務(wù)方提供； 外圍的電源配置，氣源配置等由用戶按該示意圖設(shè)計(jì)安裝；聚丙烯粉體包裝現(xiàn)場控制器安裝在儀表室，固定在距離地面約0。8m的臺面上；離子發(fā)生器通過法蘭（Dg100 ）安裝在聚合釜放料球閥下面；本圖只給出帶一個(gè)離子發(fā)生器的情況，帶多個(gè)時(shí)按照此配置增加。圖一2AJS型消電器電氣安裝示意圖5安裝啟用消電器前后對比1靜電消除器的安裝使靜電消除效果較明顯。安裝前后粉體包裝袋表面靜電 電位對比見表2表一2啟用前后放料口粉體靜電電位生產(chǎn)批號啟用前放

8、料口粉體靜電電位（kV）生產(chǎn)批號啟用后放料口粉體靜電電位（kV）98-1-17-14-15542.098-1-17-14-1553.235.12.850.15.698-4-17-24-15946.698-4-17-24-1594.447.14.538.82.499-1-18-73-21824.299-1-18-73-2184.325.63.517.12.1由表2可知消電前后同批聚丙烯粉料包裝袋表面電位變化較大，消電后包裝 袋表面電位滿足國家靜電安全管理指標(biāo)15KV （GB12158-90）的要求。2工藝及安全參數(shù)啟用靜電消除器后相關(guān)工藝及安全參數(shù)的變化見表一3。表一 3啟用靜電消除器前后相關(guān)參

9、數(shù)表項(xiàng)目包料時(shí)間（分鐘/釜）單釜生產(chǎn)周期（min）靜電事故發(fā)生頻數(shù)（次/年）啟用前403006啟用后202800由表一3可知消電前后放料包裝速度提高了 50%,單釜包裝時(shí)間由40min降 為20 min,單釜生產(chǎn)周期由300min降為280min,生產(chǎn)效率提高了 6.7%。安裝靜 電消除器后，有效地控制了閃蒸崗位爆燃事故，未安裝前裝置從96年底開工到 97年9月共發(fā)生了六起閃蒸放料著火事故。97年9月安裝靜電消除器至99年8 月尚未發(fā)生閃蒸釜放料著火事故。鑒于靜電消除器所具有的的良好消電性能，99 年5月克石化廠聚丙烯在車間新建的II套1萬噸聚丙烯裝置閃蒸安裝了同型號的 全自動靜電消除器，以確保裝置的安全生產(chǎn)。6結(jié)論1 AJS-2型等自動靜電消除器是根據(jù)現(xiàn)代控制理論研制成功的全自動控制 方式粉體靜電消除器，在使用過程中只要保護(hù)氣體壓力正常，無論粉體帶電的大 小和極性如何變化，消除器都能自動產(chǎn)生等量的反極性電荷來中和粉料的靜電 荷。具有正壓通風(fēng)防爆性能，而且安裝簡單，使用方便，消電效率高；2 安裝靜電消除器后，明顯降低了放粉口包裝粉料靜電電位，提高了放料 過程的安全性。能有效控制閃蒸崗位爆燃事故的發(fā)生，保證了裝置的安全生產(chǎn);6. 3安裝靜電消除器后，在提高安全性的同時(shí)，加快了放料包裝速度，縮短了 單釜生產(chǎn)時(shí)間，提高了工作效率。參考資料石油安全工程（中級