安全系统工程技术在PVC生产企业事故预防中的应用

赵丽丽，吴国豪

（浙江工业大学，浙江　杭州　310014）

摘要：PVC在各行业应用广泛，为了更有效地控制和预防生产过程中事故的发生，本文采用事件树分析方法，根据生产工艺过程，掌握事故发生的规律，预测可能发生的事故类型，并找出事故发生的原因。另外，针对事件树分析的结果，确定顶上事件，运用事故树分析方法进行更深入的分析，找出关键事故原因，并提出相应的安全防范措施，从而避免安全事故的发生。

关键词：PVC生产过程　事件树分析　事故树分析

1.引言

PVC被广泛运用于各个行业，且每年的消耗数量急剧增长。PVC在生产过程中运用各种大型设备，如：汽提塔、离心机、干燥器、压缩机、合成釜等，其中存在着各种事故隐患。为了有效地控制、预防这些安全问题和解决事故隐患，科研人员在不断研究改进PVC的生产技术，包括工艺设备、聚合方法等，以提高生产效率，并降低生产过程中的危险性^［1］。本文主要从生产工艺流程的角度，包括脱水、精馏及聚合工序，采用事件树、事故树等方法分析生产过程中存在的危险，尤其是火灾爆炸危险。并提出相应的安全防范措施，以避免安全事故的发生。

2.工艺流程

氯乙烯单体由VCM管道通入到聚合釜中，并同时加入软水、引发剂、发散剂等，再升温升压开始反应。氯乙烯在聚合釜中进行聚合反应，开始生产聚氯乙烯，而对没有反应的氯乙烯进行回收，准备再次利用。在聚合反应结束后，开始降温冷却，反应产物由聚合釜下泄到卸料槽，其中含有聚氯乙烯及氯乙烯，再将其进行过滤处理，回收其中的氯乙烯。接着，对卸料槽中的物料进行加压，将其通入到汽提塔中，进行汽提工序，精制聚氯乙烯。而筛选出的氯乙烯进行回收利用，而聚氯乙烯则进入干燥机进行干燥。干燥后的聚氯乙烯通入到包装车间进行包装工序，最后成品。工艺流程方框图如图1所示。

基金项目：浙江工业大学2013年度校级优秀课程建设项目：《安全系统工程》优秀课程建设项目（项目编号：YX1315）。

3.事件树分析

3.1　事件树编制

根据PVC生产工艺流程和事件树分析原理^［2］，氯乙烯通入管道为开始，管道正常作为上分支，管道泄漏作为下分支；再聚合釜密封正常为上分支，聚合釜泄漏作为下分支；再运行正常作为上分支，超压作为下分支；再卸料槽正常作为上分支，卸料槽泄漏作为下分支；再汽提塔正常作为上分支，汽提塔泄漏作为下分支；再干燥机正常作为上分支，干燥机泄漏作为下分支；最后在包装正常作为上分支，粉尘堆积作为下分支，最后得出结果。事件树如图2所示。

3.2　事件树分析

（1）整条生产线开始工作，氯乙烯通入到管道中。这个过程中，VCM管道可能存在裂缝或者小孔，发生泄漏，从而引起事故。

（2）氯乙烯单体由VCM管道通入到聚合釜中，并同时加入软水、引发剂、发散剂等，聚合釜也可能存在裂缝，或者因为阀门、人孔等密封性不好，而发生泄漏，引发事故。氯乙烯在聚合釜中进行聚合反应，过程中可能造成高温高压，一旦泄压不成功，可能造成物料爆炸。

（3）在聚合反应结束后，反应产物由聚合釜下泄到卸料槽，其中含有聚氯乙烯及氯乙烯，如中间的管道和卸料槽存在裂缝或者孔缝，会引起泄漏，从而引发事故。

（4）将卸料槽中的产物压入到汽提塔，进行汽提工序，回收聚氯乙烯中的氯乙烯。此过程中，一旦汽提塔存在裂缝或者孔隙，就会发生泄漏，造成事故。

（5）经过汽提的聚氯乙烯下泄到干燥机，进行干燥工序，如果干燥机存在裂缝或者孔隙，就会发生泄漏，从而引发事故。

（6）干燥后的聚氯乙烯进入包装车间进行包装工序。在此过程中，会造成粉尘堆积，长期工作，会造成职业病危害，而一旦出现点火源，就会有爆炸危险。

从事件树中可以看出氯乙烯管道、聚合釜、卸料槽、汽提塔、干燥机等设备发生泄漏时，会造成中毒事故，一旦出现点火源，就会发生火灾爆炸事故。聚合釜在进行聚合反应时，可能造成压力过高，这时就需要进行减压操作，一旦失败，就会发生物理爆炸事故。最后包装时，聚氯乙烯是颗粒状，容易被工作人员吸入体内，引起职业病。而且产品容易造成粉尘堆积，一旦浓度达到爆炸极限，并且遇到点火源，就会发生爆炸事故。

根据对以往事故的分析，根据不同设备发生事故造成的危害程度分析，以及对发生事故的概率大小进行分析，得出主要危险因素是聚合釜，而主要事故为火灾爆炸事故以及中毒事故。

因此，在平时生产中，要对聚合釜进行严格管理，要配有专人管理，且各项指标都需要进行24小时监控，尤其包括温度、压力以及氯乙烯浓度，从而避免事故的发生。周边必须按照规定设置风向标，放置消防器材以及防毒装备，确保事故发生时，每个人都有装备可用，保证人员人身安全。

4.事故树分析

4.1　事故树编制

生产聚氯乙烯企业，每年都会有大小事故发生。经过总结分析，大部分事故是因为氯乙烯泄漏而造成的人员伤害和财产损失。而氯乙烯存在于管道、聚合釜、卸料槽、汽提塔内，聚氯乙烯存在于干燥机内。因此，这些设备需要重点检查分析，确定可能造成氯乙烯泄漏的因素，从而进行分析处理，做出相应的预防措施，避免类似的事故再次发生。设备的泄漏，来自于设备的保密性能不好，可能是设备破损、存在裂缝；阀门等存在缝隙；法兰、人孔等存在间隙；设备被物料腐蚀，存在破孔。这些情况可能造成中毒，而一旦存在点火源，就可能造成火灾爆炸事故。而点火源来源较广，包括自然因素和人为因素。自然因素有雷电，人为因素有违章吸烟、违章动火。而且还有其他因素，如电气火花，机械、移动碰撞，设备静电，人体静电等。这些因素都可能引起火灾爆炸事故^［3］。

根据事件树分析，主要危险因素存在于聚合釜中，造成的事故类型是火灾爆炸事故以及中毒事故。现在以火灾爆炸事故作为顶上事件编制事故树，如图3所示。

4.2　事故树分析

（1）事故树的最小割集

T=A₁*A₂*A₃=X₀*（X₁+B₁+B₂+B₃）*（X₈+B₄+B₅）

　=X₀*（X₁+X₂+X₃+X₄+X₅+X₆+X₇）*（X₈+X₉+X₁₀+X₁₁+X₁₂+X₁₃）

经过计算得出36个最小割集，如下：

{X₁，X₀，X₈}，{X₁，X₀，X₉}，{X₁，X₀，X₁₀}，{X₁，X₀，X₁₁}，{X₁，X₀，X₁₂}，{X₁，X₀，X₁₃}

{X₂，X₀，X₈}，{X₂，X₀，X₉}，{X₂，X₀，X₁₀}，{X₂，X₀，X₁₁}，{X₂，X₀，X₁₂}，{X₂，X₀，X₁₃}

{X₃，X₀，X₈}，{X₃，X₀，X₉}，{X₃，X₀，X₁₀}，{X₃，X₀，X₁₁}，{X₃，X₀，X₁₂}，{X₃，X₀，X₁₃}

{X₄，X₀，X₈}，{X₄，X₀，X₉}，{X₄，X₀，X₁₀}，{X₄，X₀，X₁₁}，{X₄，X₀，X₁₂}，{X₄，X₀，X₁₃}

{X₅，X₀，X₈}，{X₅，X₀，X₉}，{X₅，X₀，X₁₀}，{X₅，X₀，X₁₁}，{X₅，X₀，X₁₂}，{X₅，X₀，X₁₃}

{X₆，X₀，X₈}，{X₆，X₀，X₉}，{X₆，X₀，X₁₀}，{X₆，X₀，X₁₁}，{X₆，X₀，X₁₂}，{X₆，X₀，X₁₃}

（2）事故树的最小径集

　　

经过计算得出3个最小径集，如下：

{X₀}，{X₁，X₂，X₃，X₄，X₅，X₆，X₇}，{X₈，X₉，X₁₀，X₁₁，X₁₂，X₁₃}

（3）事故树的结构重要度

根据机构重要度计算公式^［2］：

得结构重要度顺序为：

I_ф（0）>I_ф（8）=I_ф（9）=I_ф（10）=I_ф（11）=I_ф（12）=I_ф（13）>I_ф（1）=I_ф（2）=I_ф（3）=I_ф（4）=I_ф（5）=I_ф（6）=I_ф（7）

从事故树的结构上看，“或门”数量比较多，说明能同时割集数量很多，最小径集数目少。此事故树有36个最小割集，而最小径集只有3个，说明引起火灾爆炸事故的因素有很多，事故很容易发生，而且预防的途径很少，很难事先消除。每个最小割集的基本事件数都是3个，说明每个割集都是系统的薄弱环节，我们都要重点检查，排除隐患。从结构重要度看，氯乙烯泄漏方面的系数比点火源大，因此在监测措施方面要完善，一旦泄漏，确保能第一时间发现情况。同时，日常的设备维护工作要落实到位。最后要严禁违章动火、吸烟等危险操作，避免引起事故。

5.结论

（1）对聚氯乙烯生产过程进行危险性分析，可以得知在生产过程中存在着大量的危险、有害因素，找出导致发生火灾、爆炸或中毒等事故发生的重要原因，并根据分析结果采取有效措施，从而预防事故的发生。

（2）事件树分析是一种逻辑推理方法，可以根据事故发生的过程，了解事故发生的原因和条件。PVC生产的动态工艺生产过程为事件树分析方法提供很好的分析基础，利用事件树分析可以预测PVC生产过程中可能发生的事故，并掌握事故发生的规律，辨识导致事故的危险源，也可以把预测的事故结果作为事故树分析的顶上事件。

（3）利用事故树分析方法对火灾爆炸事故进行详细分析，找出导致事故发生的关键因素和系统的薄弱环节，对制定预防火灾爆炸事故的发生提出有效的对策方案提供依据。

（4）事件树分析和事故树分析方法是既可以进行定性分析也可以进行定量分析的系统分析方法。在长期的生产过程中可以通过监测、数据统计等方法获得相关的概率值，并通过计算得出事故发生的概率、事故的严重程度等数据，更有利于事故预防措施方案的制订。

参考文献

［1］　周俊华.耐热聚氯乙烯树脂的技术进展［J］.中国氯碱.2007，5（5）：13-17.

［2］　徐志胜.安全系统工程［M］.北京：机械工业出版社，2007.88-93.

［3］　魏立斌，张智勇.聚氯乙烯生产过程中火灾危险性分析及对策［J］.中国电子学报.2012.13：115.