環(huán)戊烷屬烴類化合物它本身易燃、易爆，除生產(chǎn)場(chǎng)所及相關(guān)設(shè)備須采取安全措施外，在配方體系的開(kāi)發(fā)時(shí)必須解決以下關(guān)鍵技術(shù)：
（1） 互溶性問(wèn)題。環(huán)戊烷是弱極性化合物，在大多數(shù)聚醚多元醇中溶解差，易分層。
（2） 泡沫隔熱性能與CFC-11、HCFC-141b體系相比差。環(huán)戊烷氣相導(dǎo)熱系數(shù)大于CFC-11、HCFC-141b，因此需對(duì)體系優(yōu)化篩選使泡孔均勻、細(xì)膩。
（3） 環(huán)戊烷常壓沸點(diǎn)為49 ℃，作為發(fā)泡劑其沸點(diǎn)偏高，發(fā)泡后泡沫容易收縮、尺寸不穩(wěn)定。
主要原料
聚醚 羥值 460±20 mgKOH/g，水分≤0.1%，粘度3200±100 mPa.s，
聚醚 羥值 480±20 mgKOH/g，水分≤0.1%，粘度1700±100 mPa.s，
聚醚 羥值 400±20 mgKOH/g，水分≤0.1%，粘度3000±100 mPa.s，
聚醚 羥值 500±20 mgKOH/g，水分≤0.1%，粘度5500±100 mPa.s，
泡沫穩(wěn)定劑203（1#）B8510（2#），德國(guó)高斯米特公司；B8462（3#），德國(guó)高斯米特公司；SJY2000（4#），江蘇化工研究所；
復(fù)合胺類催化劑，自配；
環(huán)戊烷，純度 95%
蒸餾水，市售；
粗MDI，NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)31.5%，進(jìn)口。
原料 質(zhì)量份
聚醚 100
泡沫穩(wěn)定劑 1.5～2.5
復(fù)合胺類催化劑 1.5～2.5
蒸餾水 1.5～2
環(huán)戊烷 10～12
PAPI指數(shù) 1.05～1.10
環(huán)戊烷為弱極性化合物，在聚醚中的溶解度低，其分子量?jī)H為70，在配方中的發(fā)泡倍率較大，用量少，體系粘度較高，各種組分的互溶性差，而體系中水分的加入會(huì)增加其極性，進(jìn)一步降低聚醚對(duì)環(huán)戊烷的溶解性。因此須選擇合適聚醚種類和與之恰當(dāng)匹配的泡沫穩(wěn)定劑形成均勻穩(wěn)定的體系。
環(huán)戊烷在幾類主要聚醚中的溶解性
多元醇種類 羥值mgKOH/g 在多元醇里的溶解度/%
c-P n-P i-P
蔗糖類聚醚 440 16 5 6
蔗糖類聚醚 310 48 13 13
山梨醇類聚醚 490 19 7 7
丙三醇類聚醚 540 18 7 7
芳香族類聚醚 500 12 4 4
脂肪類聚酯 250 8 3 3
芳香族類聚酯 347 2 <1 <1
環(huán)戊烷在常壓的沸點(diǎn)為49℃，作為發(fā)泡劑沸點(diǎn)偏高，發(fā)泡后泡沫中泡孔內(nèi)的總壓總是低于大氣壓，在高于25℃時(shí)仍為氣態(tài)，但隨著溫度降低，環(huán)戊烷接近飽和蒸汽壓，開(kāi)始出現(xiàn)冷凝，此時(shí)總壓會(huì)急劇下降，因此，與CFC-11、HCFC-141b 泡沫相比更容易發(fā)生低溫收縮，出現(xiàn)尺寸不穩(wěn)定的現(xiàn)象，大量的實(shí)驗(yàn)表明，與CFC-11和HCFC-141b 相比，環(huán)戊烷泡沫的密度38～36 kg/m3 其強(qiáng)度可以保證尺寸穩(wěn)定，另外環(huán)戊烷特別液態(tài)環(huán)戊烷在泡沫基材中溶解，會(huì)使基材軟化，從長(zhǎng)期尺寸穩(wěn)定性考慮除提高泡沫密度外，還要增加泡沫的交鏈密度以提高基材強(qiáng)度。
異氰酸酯與組合聚醚質(zhì)量比(mI/mP)在1.2～1.5范圍內(nèi),尺寸穩(wěn)定性良好。
環(huán)戊烷發(fā)泡工藝中的安全問(wèn)題
在聚氨酯硬泡環(huán)戊烷發(fā)泡工藝中，當(dāng)組合料中聚醚多元醇與環(huán)戊烷混合質(zhì)量比為100：15時(shí)，組合料中環(huán)戊烷的氣化率為80g／(m2?h)，而純環(huán)戊烷的氣化率為4810g／(m2?h)。在澆注區(qū)，發(fā)泡階段環(huán)戊烷在空氣中的體積分?jǐn)?shù)最高可達(dá)2％~3％，所對(duì)應(yīng)的每千克泡沫塑料約1g環(huán)戊烷。
環(huán)戊烷的安全方面特征參數(shù)如下：
空氣中爆炸下限和上限
環(huán)戊烷體積分?jǐn)?shù) 1.4% ~ 8%
著燃溫度 361℃
密度(20℃時(shí)) 0.75 g／cm3
蒸氣壓力 0.53×105Pa
閃點(diǎn) -39℃
如果從環(huán)戊烷貯罐至發(fā)泡成型模具全套生產(chǎn)線上出現(xiàn)空氣與環(huán)戊烷的混合氣體，就可能產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)。
我國(guó)相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)有GB／T 12474-1990空氣中可燃?xì)怏w爆炸極限測(cè)定方法、GBl2158-1990防靜電事故通用導(dǎo)則、GB3836．1~9爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備系列標(biāo)準(zhǔn)、GBl5603-1995常用化學(xué)危險(xiǎn)品貯存通則等。根據(jù)有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，通常將防爆區(qū)劃分為3個(gè)區(qū)域：
0區(qū)域：爆炸性危險(xiǎn)氣體長(zhǎng)期穩(wěn)定地存在的區(qū)域；
1區(qū)域：爆炸性危險(xiǎn)氣體有時(shí)出現(xiàn)的區(qū)域；
2區(qū)域：爆炸性危險(xiǎn)氣體很少出現(xiàn)，或即使出現(xiàn)，存在時(shí)間也很短的區(qū)域。
在環(huán)戊烷發(fā)泡整個(gè)工藝流程中，環(huán)戊烷貯罐、輸送裝置、計(jì)量裝置是最危險(xiǎn)區(qū)域，屬0區(qū)域；發(fā)泡設(shè)備中以聚醚及環(huán)戊烷為原料的聚醚組合料貯罐、輸送裝置、計(jì)量裝置、測(cè)試裝置、發(fā)泡工序模具發(fā)泡澆注區(qū)以及熟化區(qū)屬1區(qū)域；設(shè)備的其他部分屬2區(qū)域。
環(huán)戊烷發(fā)泡設(shè)備的安全防護(hù)方法
環(huán)戊烷發(fā)泡設(shè)備由下列幾個(gè)單元組成：環(huán)戊烷貯存設(shè)施、聚醚-環(huán)戊烷預(yù)混站、發(fā)泡模具輸送線、發(fā)泡機(jī)及安全控制系統(tǒng)。
環(huán)戊烷貯存單元及其防護(hù)措施
由于環(huán)戊烷易揮發(fā)，環(huán)戊烷貯存單元通常安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)以外，并采用地下貯罐形式。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、日生產(chǎn)周期及班次以及單位時(shí)間產(chǎn)量可計(jì)算出環(huán)戊烷日消耗量，考慮合適的貯罐容積。常用地下貯罐體積有10、15、20、25、30、35m3等幾種規(guī)格。環(huán)戊烷貯存沒(méi)施由罐體、進(jìn)料系統(tǒng)、防溢裝置、呼吸平衡裝置裝、輸送系統(tǒng)及安全報(bào)警裝置等組成。
安全操作過(guò)程
(1)加料環(huán)戊烷由槽罐車依次經(jīng)卸料管，罐入口控制球閥、下料管進(jìn)入環(huán)戊烷料罐內(nèi)，貯罐內(nèi)的飽和環(huán)戊烷氣體通過(guò)呼吸平衡閥出口經(jīng)與槽車相連管道排人槽車內(nèi)，以達(dá)到氣態(tài)平衡。
(2)液位控制及報(bào)警當(dāng)液位處于最高位或最低位時(shí)由聲光系統(tǒng)報(bào)警，操作人員采取相應(yīng)措施；系統(tǒng)配有機(jī)械防溢裝置。
(3)輸送采用無(wú)泄漏的磁力耦合泵輸送，在輸出管線上安裝溢流閥以穩(wěn)定系統(tǒng)壓力。國(guó)外最新的技術(shù)是采用液下輸送泵，即把泵放在環(huán)戊烷貯罐內(nèi)，這樣徹底解決了泄漏的可能性，這種泵已得到德國(guó)TüV機(jī)構(gòu)認(rèn)可。
(4)輸出時(shí)的壓力平衡通過(guò)設(shè)在罐頂?shù)钠胶忾y和飽和器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
安全防護(hù)措施
(1)貯罐系統(tǒng)有單獨(dú)的防靜電接地網(wǎng)，其接地電阻應(yīng)不大于規(guī)定的阻值標(biāo)準(zhǔn)；
(2)貯罐區(qū)應(yīng)與周圍環(huán)境隔離(建立圍欄或圍墻)，并有足夠的安全間隔，應(yīng)取得消防安全部門的認(rèn)可；
(3)嚴(yán)格禁止火源、火種進(jìn)入罐區(qū)；
(4)操作人員要穿防靜電工作服及防靜電膠鞋；
(5)要定期檢查罐體有無(wú)泄漏；
(6)采用防爆電器；
(7)進(jìn)入罐區(qū)的卸料槽車應(yīng)與罐體接地板充分連接，形成等勢(shì)體；
(8)呼吸平衡裝置吸氣管所吸空氣必須是新鮮空氣；
(9)料罐夾層可充氮?dú)獗Ｗo(hù)。首次加注環(huán)戊烷之前，罐內(nèi)氣體用氮?dú)膺M(jìn)行置換。但由于充入氮?dú)夂蠛茈y檢驗(yàn)設(shè)備是否泄漏，目前可采取充注乙二醇與水的混合液；
(10)安裝環(huán)戊烷氣體監(jiān)測(cè)探頭。
聚醚-環(huán)戊烷預(yù)混站及其防護(hù)措施
環(huán)戊烷計(jì)量裝置采用無(wú)滲漏薄膜泵計(jì)量；聚醚與環(huán)戊烷用靜態(tài)混合器混合，其貯料罐攪拌器采用磁性聯(lián)軸器聯(lián)接，保證無(wú)泄漏。用氮?dú)饧訅罕Ｗo(hù)，保證環(huán)戊烷在料罐中完全不與空氣接觸，以避免產(chǎn)生與空氣的混合氣體。在氦氣入口安裝壓力繼電器，以保證壓力在正常范圍內(nèi)。用兩個(gè)防爆型液位計(jì)監(jiān)測(cè)料罐液位。主要防護(hù)措施有：
(1)環(huán)戊烷計(jì)量裝置及聚醚-環(huán)戊烷料罐安裝在帶托架的防護(hù)罩內(nèi)，安裝環(huán)戊烷氣體監(jiān)測(cè)探頭以及排風(fēng)裝置，并用流量計(jì)監(jiān)測(cè)各抽風(fēng)點(diǎn)是否正常工作，否則設(shè)備不能啟動(dòng)；
(2)氮?dú)獗Ｗo(hù) 當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫Φ陀谠O(shè)定壓力時(shí)報(bào)警，設(shè)備停止運(yùn)行，料罐的進(jìn)、出料球閥自動(dòng)截止；
(3)采用防爆電器；
(4)設(shè)備接地及等位連接；
(5)配備泡沫滅火系統(tǒng)并設(shè)置安全通道。
發(fā)泡設(shè)備及防護(hù)措施
聚醚-環(huán)戊烷計(jì)量裝置及測(cè)試裝置安裝在帶托架的防護(hù)罩內(nèi)，并安裝環(huán)戊烷氣體監(jiān)測(cè)探頭、排風(fēng)裝置及其監(jiān)控流量計(jì)。計(jì)量泵安裝雙密封自動(dòng)監(jiān)控裝置，防止計(jì)量泵產(chǎn)生泄漏。
在硬泡生產(chǎn)線澆注區(qū)，發(fā)泡階段初期系統(tǒng)將產(chǎn)生含環(huán)戊烷的混合氣體。故在發(fā)泡模具輸送線相應(yīng)的模架上方必須安裝排風(fēng)裝置，并安裝環(huán)戊烷氣體監(jiān)測(cè)探頭，用流量計(jì)監(jiān)控排風(fēng)情況。
環(huán)戊烷發(fā)泡工藝系統(tǒng)安全控制
為了提高系統(tǒng)控制的可靠性，發(fā)泡系統(tǒng)配置專門的、由環(huán)戊烷氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置及排風(fēng)裝置組成的安全控制系統(tǒng)，并與環(huán)戊烷輸送、聚醚-環(huán)戊烷預(yù)混站、環(huán)戊烷發(fā)泡機(jī)、發(fā)泡模具輸送線的控制系統(tǒng)相連接，形成一個(gè)可靠的安全控制網(wǎng)絡(luò)。
根據(jù)上述安全防護(hù)措施，將各部分安裝的環(huán)戊烷氣體監(jiān)測(cè)探頭、排風(fēng)控制裝置及抽風(fēng)流量計(jì)連接到系統(tǒng)安全控制柜。
對(duì)排風(fēng)裝置、環(huán)戊烷氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置及系統(tǒng)控制柜采用獨(dú)立電纜供電，并配備專門小型發(fā)電機(jī)組。當(dāng)獨(dú)立電源出現(xiàn)故障時(shí)，該發(fā)電機(jī)組可為排風(fēng)裝置和氣體報(bào)警裝置提供電力，確保安全控制系統(tǒng)始終處于正常工作狀態(tài)。
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