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涂料树脂文库：张小冬
涂料树脂工艺过程中的危险特性及有害因素分析
张小冬
一、树脂合成工艺过程的危险特性
聚合反应的危险性来自物料本身、环境因素及人为因素。根据聚合的实际情况，现将工艺过程的主要危险特性分析如下：
（1）溢锅
一般出现在酯化前期，聚氨酯含羟基组份的物料在真空脱水阶段因操作失控也时有出现。其主要原因是：
①原料含水分超标，升温过快过急。
②酯化升温速度过快，导致回流甲苯、酯化水大量蒸发，超过了冷凝器的冷却能力。
③反应过程中意外停水或冷却水量不足也可能引起涨锅。④对稀温度超过稀料沸点温度等。
⑤丙烯酸树脂合成时单体滴加速度过快或滴加湾前后的自升温现象剧烈等，易造成物料上升或釜压升高而涨料。
其危险性是反应物溢锅跑料后，产生大量可燃气体蒸气，一旦遇上点火源即会发生火灾，甚至爆炸事故。反应过程中，发生溢锅时可采取添加适量甲基硅油、停止加热或降温等措施。根据需要停止搅拌。
（2）胶化
①属于缩合聚合型的醇酸树脂、氨基树脂、聚酯树脂来说，造成胶化的主要原因是：配方设计不合理或配料错误；因搅拌效果欠佳，造成局部物料温度过高，局部产生胶化；反应物酯化温度过高致使酸值的降低与粘度的增长不匹配而造成；反应釜内测温点不足或设置不合理；超时反应。
②属于逐步加成聚合型的聚氨酯来说，造成胶化原因主要如下：原材料含水分或含催化性的碱性杂质；投料配比失调或异氰酸酯投料不足；投料速度过快；超温或超时反应；放热反应过程中意外停电、停水或冷却水量不足。
③以上两者危险特性比较，缩合聚合反应需加温以促进酯化，反应过程是可逆反应，需要将酯化反应产生的水除去，以保证反应的持续进行。在反应釜中若发现有胶化迹象时，尚可及时加入解聚剂应急解聚；而逐步加成聚合则是放热反应，且一般是不可逆的。故聚氨酯固化剂的制造远比缩合聚合型树脂敏感，稍有不慎，即引发胶化事故的发生。一旦发生胶化，整釜物料报废，并可能在胶凝瞬间导致电机烧毁产生火花，引发火灾事故。而清理反应釜内胶凝物的过程，毒气易造成对人体伤害。
（3）暴聚
常用的溶剂型丙烯酸树脂基本是共聚树脂而不是均聚物，通过不同的 张小冬
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单体在溶液状态下通过自由基聚合反应合成。生产中造成丙烯酸树脂暴聚的主要原因是：
①聚合反应中引发剂的过量加入，比例过高，反应速度过快；或引发剂的浓度含量不够均匀，聚合反应温度控制不当，反应热来不及导出，均易发生暴聚。
②单体滴加速度太快，或滴加速度不够均恒，引起自动升温，造成链增长过快，大量放热引起暴聚。
③滴加反应物前期温度下降太多，引起诱导期延长，导致未聚合单体大量积聚，到链增长期间引起暴聚。
④原料含杂质量超标。原料中某些杂质，对聚合有催化作用或能引起不良副反应，其结果会使聚合反应过程变得无法控制。杂质包括桶装单体因放置时间较久而含自聚物和水，引发剂、溶剂含有水分和铁锈等。
（4）冷凝器堵塞或管道堵塞（如苯酐升华积聚所致）
缩聚型树脂酯化反应回流中产生的易燃性蒸气因堵塞未能及时冷凝回流，再加冷凝系统冷却水量不足或冷却水中断，以致反应釜温度或压力过高，易造成事故。
（5）催化剂过量
树脂聚合反应大多采用催化剂（或引发剂），有的为强氧化剂（如过氧化物），有的易分解爆炸，有的易自燃等。而催化剂（或引发剂）的使用量对反应速度有很大的影响。催化剂过量，比例过高，聚合反应速度加快，产生的反应热不易导出，可能引发火灾爆炸。
（6）泄漏
树脂聚合过程是在较高温度的条件下的密闭设备中进行，生产装置是由反应釜、冷凝器、分水器等组成，其管道、阀门、法兰以及接口等部位的泄漏时有发生。
部分原料属于易燃、易爆物质，生产过程中倘若发生泄漏，因采用溶剂的易燃气体或液体蒸气大多比空气重，泄漏出来后往往沉积于地表、沟渠及厂房死角积聚，与空气形成爆炸性混合气体，当浓度达到爆炸极限范围时，遇到点火源，便会发生燃烧甚至爆炸。
（7）电火花
若未按标准要求选用防爆电器或防爆等级未达标、线路安装未符合规定、电气设备老化、电力线过载或短路、电气设备未采取可靠的接地保护措施等，运行时均可能产生电火花或引起局部过热甚至起火。
（8）静电
易燃液体在投料、搅拌过程中易产生静电，若设备的防静电措施不当，静电荷会积聚放电而产生静电火花。进入爆炸危险区域的人员若穿化纤织物的衣服或穿戴铁钉的鞋子，相互摩擦也能产生静电火花。当火花能量超过物质的最小点火能量时会引起火灾，甚至爆炸。
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（9）明火
生产若违规采用反应釜底直接明火加热或生产现场违章使用明火（如火柴、打火机、吸烟、金属撞击、燃烧废弃物等）、检修动火时（焊接、焊割）未采取安全防火措施，都有可能产生明火。另外，进入厂区的机动车辆排烟尾气可能夹带火星，都有可能成为引火源。
二、生产过程中危险、有害因素分析
以下结合该建设项目的生产工艺特点及厂区布置情况，从各危险、有害因素产生的原因及存在部位分析该建设项目生产过程中存在的危险、有害因素种类：
（1）火灾、其他爆炸
生产过程中使用大量的易燃液体，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，该混合物若遇高温、高热、明火或其它点火源时会引起燃烧或爆炸，造成严重后果。比如车间照明灯具最好采用冷光源等因素。
物质燃烧必须同时具备三个条件，即可燃物、助燃物和着火源。空气中大量氧气的存在为可燃物的燃烧提供了助燃条件，因此，只要存在可燃物，在有点火源存在的情况下易引起燃烧，当有限空间内的燃烧失去控制，产生大量的气态物质无法及时泄压时，会引起爆炸。根据该建设项目的实际情况，现分析如下：
①可燃物的产生
如前所述，生产过程中使用有易燃液体，大多数产品也具有易燃易爆的危险特性，物质本身的特性决定了该建设项目易发生火灾、爆炸危险。
A、易燃、可燃液体的泄漏
在生产过程中盛装易燃、可燃液体的容器破损，可导致液体泄漏；其次，装卸、搬运过程中操作不当，也可使液体泄漏；作业过程中设备、连接件破损可导致液体跑、冒、滴、漏；在包装过程中人为疏忽可导致物料流洒或满桶外溢。搅拌配置不合理，操作不正确，可造成液体飞溅。
B、爆炸性混合气体的形成生产工艺中所使用的物料大部分属有机类易燃液体，其挥发性较强，爆炸下限低，爆炸范围广。在配料、投料及搅拌过程中，若容器不密封，液体蒸气与空气混合可形成爆炸性混合气体。此外，泄漏在地面或设备上的易燃液体挥发速度更快，更易形成蒸气，如果作业场所无抽风设施，混合气体不能及时排除，积聚在作业区，当浓度达到爆炸极限范围，遇点火源，使能量超过最低点燃能量，可能发生火灾或爆炸。
②点火源的产生
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易燃物只有遇上点火源才可能发生燃烧，该建设项目生产过程中无明火设备，但以下因素也可成为点火源：
A、明火
在易燃易爆物质存在场所内违章使用火柴、打火机、吸烟、燃烧废弃物；电气线路发生故障起火；在设备检维修时的动火作业；机动车辆的尾气火星等。
B、电火花和电弧
电机、照明等设备若选型不当，爆炸危险区域的电气设施防爆等级不符合要求，接地措施缺陷，或发生故障、误操作、机械碰撞可产生电气火花、电弧。生产场所电气设备及线路因绝缘破损或接触不良会产生电火花；设备或线路因过载运行等原因产生超量的电热效应而蓄热，甚至产生高温高热，形成火源。
C、静电火花
在投料、搅拌、易燃液体输送过程中易燃液体易产生静电，若设备、管道的防静电措施不当，静电荷会积聚在设备表面、管道上形成电位差而放电，会产生静电火花。进入作业场所的操作人员若穿化纤织物衣服，相互摩擦也能产生静电火花。
D、雷电
防雷设施不健全，接地电阻大，在雷雨天因落雷击中库房或设备，可产生雷电火花。
E、碰撞、摩擦或撞击火花
物料转移、取样等及维修过程中的机械撞击、构件之间的摩擦等可产生火花；使用铁制工具、设备的摩擦、撞击或与水泥地面摩擦、碰击都可能产生火花。
F 高温表面
未保温或保温不良的高温设备或管道因温度过高，可成为低燃点物质的点火源。
③发生火灾、爆炸的主要部位
生产过程中发生火灾、爆炸的主要部位是混合搅拌操作，由于生产的间歇性和不完全密闭，设备内部不能有效地隔绝空气而存在爆炸性气体环境。此外，搅拌过程会大大加速液体的挥发，还会增加静电产生和积聚的可能性。产生的易燃蒸气不能及时排除，并积聚在作业区，遇点火源可能发生爆炸。
（2）中毒和窒息
该建设项目生产储存的易燃液体都具有一定毒性，尤其是甲苯二异氰酸酯属于剧毒品。员工在生产操作过程中，由于各种各样的原因均可能发生中毒事故。主要有以下几种可能：
①由于有毒物品的泄漏（泄露），其液体、蒸气、气体经口、鼻、皮 张小冬
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肤侵入人体而造成中毒事故。
②部分物料在燃烧、受热分解或遇禁忌物发生分解时会产生有毒有害气体，若现场处理不当，也可能导致人员中毒。
③取样、分析等操作过程员工由于违反操作规程，未佩戴好劳保用品，直接接触有毒物品而引起中毒事故。
④物料储存和临时存放的地方由于通风不良，沉积物挥发有毒、有害气体达到一定浓度，经人体吸入后易发生中毒事故和缺氧窒息事故。
⑤进入狭窄容器（如反应釜）检修、抢修，如果没有做好检测和防范措施，有可能发生中毒窒息事故。
（3）机械伤害
机械伤害是指机械设备的运动部件直接与人体接触所造成的伤害。该建设项目生产过程中使用的搅拌机、砂磨机、各种泵等各类转动设备的转动部位和直线运动设备，如果未设防护罩等防护设施，或运行过程操作不当，都会造成机械伤害；设备缺乏必要的检修、维护和保养，出现零部件松动，机械设备防护措施不到位或防护装置缺陷，运转时易伤及工作人员。设备检修过程，对于需要进入内部才能检修的设备，由于管理不严、措施不力、监护不当、误操作等造成机械伤害。
操作人员若不严格遵守安全操作规程，违章作业或粗心大意、误操作等，均易引起机械设备运动部件、工具直接接触到人体，造成夹击、碰撞、卷入、辗、割等伤害。
（4）触电
电流对人体的伤害可分为电击和电伤。电击是电流通过人体内部，影响人的呼吸、心脏和神经系统，造成人体内部组织的破坏，以至死亡；电伤主要是电流伤害，如烧伤、熔化金属灼伤等，不过绝大多数触电伤害事故都是由电击造成的。
凡是用电设备都有可能发生人体触电伤害。产生原因主要是缺乏电气安全知识，违反操作规程，电气设备存在隐患（如：电源配线长时间受高温、潮湿影响，易造成电线绝缘层老化，引起触电事故的发生；配电设施、电气设备、线路，在运行中，如果缺乏必要的检修维护，使设备或线路存在漏电、过热、短路、接头松脱、断线碰壳、绝缘损坏、PE线断线等隐患，容易引发电气伤害；设备如果静电接地、跨接装置不完善，或者接地设备缺乏检修和维护，容易造成静电事故）。另外，检修过程中不执行电气作业安全规程、违章作业、使用不合格工具等，造成电气伤害事故。
（5）灼烫
该建设项目的树脂产品反应温度较高，超过100℃。蒸汽通过管道，以循环方式通过反应釜筒体外设的夹套管对反应釜加热，若蒸汽管道和反应釜没有设置保温层，或保温层破损，人员误操作或没有佩戴相应的防护 张小冬
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用品接触到高温表面易发生灼烫。
另外，如果高温物料发生泄漏，喷射到人体会造成高温烫伤事故。
（6）物体打击
该建设项目所用原料大部分为200kg铁桶盛装，所用到的粉料一般为25㎏袋装，产品包装物也是各种规格的铁罐。作业人员在装卸、搬运过程中若不遵守作业规程或操作不当，有可能受到物体打击。
在向生产装置加料或在设备维修的过程中若操作人员违反操作规程、粗心大意、相互间配合不当；或其它意外因素引起物体坠落、跌滚等都能引发砸伤、压伤人员的事故。
（7）高处坠落
生产车间建有高于2m的操作平台，储罐顶部作业平台高于2m，用于≥2m登高的固定直梯、斜梯、盘梯、活动扶梯（包括临时维修作业用的活动扶梯）、平台和通道等处的作业均属高处作业。如防护栏不完善或不牢固，都可造成坠落伤害。操作人员需要经常通过楼梯、平台和通道到达操作、维护、调节、检查、取样的工作平台或工作位置上。这些梯台设施为工人巡检和修理等作业需要提供了方便，但同时带来了高处作业的危险，可能造成人高处坠落或落物伤人。
（8）淹溺
由于冷却循环水池、消防水池和应急池面积较大，而且也比较深，若未设置安全防护栏或防护栏损坏，易发生淹溺事故。
（9）粉尘伤害
该建设项目原材料中有立德粉、滑石粉、白炭黑、碳酸钙、硫酸钡等固体粉状物质，且用量较大，在装卸、搬运、投料过程中可能产生粉尘，若作业场所通风不良，可能导致粉尘的浓度过高，对作业人员的健康造成危害。粉尘对人体健康危害一般有：尘肺，长期吸入某些较高浓度的粉尘所引起的最常见的职业病；中毒；上呼吸道慢性炎症；皮肤疾患、皮炎；眼疾患、结膜炎；有的粉尘可使人体发生变态反应及其它病变。
（10）噪声和振动
噪声对人体的危害主要表现在对听觉系统的伤害。
该建设项目的噪声主要来自各类机泵、风机等设备，根据国家职业卫生标准《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2007），工作地点日接触噪声时间8小时，噪声声级不得超过85dB（A），若生产作业人员长期接触高强度噪声会造成听觉系统耳蜗底部的不可逆损伤，导致噪声性耳聋的发生。另外，强烈的噪声还对人体神经系统、消化系统等产生一定的影响。
（11）高温
高温主要影响人体的体温调节和水盐代谢及循环系统。当作业场所环境温度较高和空气相对湿度较大时，如果作业人员没有采取相应的防护 张小冬
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措施（如防暑降温等），高温作业可能导致人员中暑。高温还可以抑制人体中枢神经系统，使人员在作业时精神分散、注意力不集中、准确性下降、易疲劳，从而引发工伤事故或其他二次事故。
该建设项目工艺过程中树脂生产装置需要加热。导热油炉、生产装置中的高温设备、管道等均不同程度散发出辐射热和对流热，导致公用配套房、生产车间内的作业场所气温较高，存在着高温作业危害。处在高温环境中的设备设施可能会因热胀冷缩，造成材料变形或热应力过大，会导致材料破坏，甚至引起破裂而引发事故，也会加速设备设施材料的腐蚀，且使火灾危险性增大。
项目地处亚热带地区，夏、秋季节的气温较高，人员在该项目内、厂区道路以及其他露天作业场所，存在着高温危害。
总之，通过对树脂合成聚合反应的化学危险特性分析，充分考量了物料自身危害性、环境因素、人为操作等因素，同时结合涂料树脂建设项目的生产工艺特点及厂区布置情况，避免危险、有害事件发生。
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