聚氨酯泡沫填缝剂及其生产工艺聚氨酯泡沫填缝剂及其生产工艺1 1 引言引言聚氨脂泡沫填缝剂是一种新型的建筑安装材料，专用于建筑构件的缝隙处理。可替代水泥砂浆、岩棉、毛条及硅胶等传统填缝材料，实现使建筑构件缝隙更严密，具有保温、隔热、密封、延缓火势蔓延扩大的作用1。聚氨酯泡沫填缝剂的原料中有丙烷、丁烷、二甲醚、异氰酸酯等火灾危险物质2，并且加之聚氨酯泡沫填缝剂生产工艺的特殊性，使聚氨酯泡沫填缝剂生产工艺中的各个环节存在不同程度的火灾危险性。另外国内外对聚氨酯泡沫填缝剂类产品制定的强制性标准中，仅在消防方面对成品的燃烧性能作了规定，而没有对生产工艺中可能存在的火灾隐患作专门的考虑，致使消防执法人员的消防监督工作受到了一定的影响，也对生产厂家造成了安全和质量隐患。多数生产厂家在灌装生产过程以及运输过程中都不同程度的发生过容器爆炸现象，有的厂家甚至因此引发了火灾，造成了重大人员伤亡和巨大财产损失。例如：东北某厂在 2004 年 5 月由于产品振摇后未达到足够的冷却时间，造成堆垛爆炸并引起火灾，直接损失达十几万元。2004 年 10 月 14 日，天津市某食品加工厂厂房内，由于操作工使用高温卤钨灯烤燃聚胺脂泡沫填缝剂引发火灾，加之施工现场消防设施不完善，虽经消防队员奋力扑救，但最终仍导致 1300 万余元的直接、间接经济损失。2 2 某聚氨酯泡沫填缝剂生产企业概况某聚氨酯泡沫填缝剂生产企业概况2.12.1 企业概况企业概况该公司生产规模、员工都比较小，具体情况如图 1 所示。该厂址背面为农田和几户居民（距围墙角偏东 5.0m，偏北 25.0m） ，南面为园区路，西面为水处理厂，东面为电子厂。周边没有太大的火灾安全隐患，但如果发生火灾或者爆炸将会造成重大的人员伤亡和财产损失。2.22.2 生产装置概况生产装置概况2.2.1 企业总平面布置该企业厂区总占地面积为：4344m2总建筑面积为：1100m2表 1 企业概况表企业名称某有限公司工商注册号企业性质独资经营隶属关系法人代表企业人数50 人注册资本300 万美元注册日期2002 年 5 月 6 日地址邮编产值电话安全负责人职务总经理厂区总面积4344m2建筑面积1100m2经营范围生产、销售聚氨酯泡沫填缝剂建筑用地面积：1000m2道路及场地用地面积：1344m2绿化面积：2000m22.2.2 主要产品及生产能力主要产品：聚氨酯泡沫填缝剂生产能力：1000 吨/年2.32.3 企业的消防设施企业的消防设施该聚氨酯泡沫填缝剂生产企业的消防设施比较完善，有各种可燃气体检测设备以及灭火装置，当发生火灾时能及时的报警并扑灭火灾。有比较完整的火灾预警方案和应急处理方案。企业的消防及报警设施见表 2。3 3 聚氨酯泡沫填缝剂及其生产工艺聚氨酯泡沫填缝剂及其生产工艺聚氨酯泡沫填缝剂的主要生产原料有：丙烷、丁烷、二甲醚、异氰酸酯、聚醚等危险物质，以聚氨酯预聚体、发射剂，发泡剂等在单只压力罐中储存。发泡剂的主要原料是丙烷、丁烷、二甲醚等，预聚体的主要原料是异氰酸酯。聚氨酯泡沫填缝剂在750ml 马口铁罐中用气雾罐装机准确灌入组合聚醚 260g、异氰酸酯 350g、丙丁烷和二甲醚 135g，发生化学反应，然后震荡约十分钟，最后放置一段时间得到成品3，其生产工艺过程如图 1 所示。准确配比 原料灌装化学反应冷却成品入库储存振摇图 1 聚氨酯泡沫填缝剂生产工艺4 4 评价单元划分评价单元划分评价单元就是在危险、有害因素分析基础上，根据评价目标以及评价方法的需要，将系统分成有限、确定的范围进行评价的单元4。表 2 企业消防及报警设施序号设备名称数量备注1地上式消防栓（附水枪水带）3 组2室内消防栓（附水枪水带）8 只车间和仓库各 4 只3手提式干粉灭火器16 只4推车式干粉灭火器4 只5集中火灾报警控制器1 台6可燃气体探测器）9 个车间 6 仓库 3评价单元的划分是对评价目标和评价方法服务的，为方便评价工作的进行，提高评价工作的准确性；评价单元一般根据生产工艺的装置、物料特点、特征与危险、有害因素的类别、分布等因素进行划分，也可以按评价的需要将一个评价单元划分为若干子评价单元或者更细致的单元。根据评价方法的需要，对评价单元进行了如下的划分：1）在预先危险性分析中，将聚氨酯泡沫填缝剂生产装置系统作为一个评价单元，评价其火灾发生条件、事故后果、危险等级等。2）在危险度评价法中，将生产过程中的各物料作为评价单元，并根据物质、容量以及操作条件的不同进行火灾危险度评价，以确定其火灾危险度等级。3）在故障类型和影响分析法中将消防设施作为评价单元，确定消防系统、子系统或原件在运行过程中，由于性能低劣而发生火灾，评价其危险性大小。4）对危险程度较高的单元，用道化学法做进一步的定量分析，评价其固有火灾危险性及等级，并预测事故结果。5 5 聚氨酯泡沫填缝剂生产过程中危险有害因素分析聚氨酯泡沫填缝剂生产过程中危险有害因素分析5.15.1 主要有害物质分析主要有害物质分析5.1.1 异氰酸酯异氰酸酯遇火易燃，能与氧化剂发生反应，与胺类、碱累、醇类和温水反应剧烈，甚至引起爆炸。其具有剧毒，加热或燃烧能产生剧毒物质氰化氢。其蒸气比空气重，能在地处扩散到相当远处。若遇高温，容器内压力增大，有开裂和爆炸的危险5。5.1.2 丙丁烷丙丁烷主要来自石油和天然气，所以又称石油气。液化的丙烷和丁烷是聚氨酯泡沫填缝剂的主要的原料，丙烷和丁烷的物理化学性质如表 3。表 3 丙烷、丁烷的物理化学性质名称分子式分子量沸点（） 闪电（）熔点（）爆炸极限（%）丙烷C3H844-42.1-104-187.72.19.5丁烷C4H1074-0.5-60-138.31.98.5丙烷和丁烷易燃易爆，有很大的火灾危险性。在很低的温度较低的爆炸极限下就可以发生爆炸。其密度都比空气重所以能在较低的环境中扩散很远6。并且丁烷还具有窒息和麻醉的作用。人短暂接触l丙烷，不引起症状；10以下只引起轻度头晕；接触高浓度时意识丧失；极高浓度时可致窒息。根据表1给出的数据并参考建筑防火设计规范可知丙烷和丁烷属于甲类火灾危险品。5.1.35.1.3 二甲醚二甲醚二甲醚是一种新型的燃料，具有轻微的醇香味，易燃。二甲醚物理性质与液化石油气相似，作为民用清洁燃料可替代燃油、液化石油气和城市煤气7。二甲醚的物理化学性质如表4。由表4可知二甲醚的爆炸极限小于10%，液化二甲醚的闪电小于28。根据建筑防火设计规范二甲醚属于甲类火灾危险品。二甲醚在生产、运输和使用中具有很大的火表4 二甲醚的物理化学性质分子式CH3OCH3分子量46.7熔点（）-138.5沸点（）-21.5气体燃烧热（MJ/）32.1蒸发热（MJ/）405自燃温度（）260空气混合物爆炸极限37闪点（）-40灾危险性。5.1.4 聚醚多元醇和硅油聚醚多元醇是环氧丙烷的重要衍生产品，是合成聚氨酯的主要原料之一。硅油一般是无色(或淡黄色)，无味、无毒、不易挥发的液体8。由于聚醚多无醇和硅油的闪点、燃点较高，因此，一般情况下火灾危险性较小。通过以上分析，依据建筑设计防火规范 ，聚氨酯泡沫填缝剂牛产场所火灾危险性分类级别为甲类，即存在很大的火灾危险性。通过对主要危险、有害物质火灾危险性的分析，可以看出，聚氨酯泡沫填缝剂生产过程中存在着易燃易爆物质以及对人体有毒害的物质。其主要危险性是火灾、爆炸、中毒5.25.2 工艺过程中危险性分析工艺过程中危险性分析5.2.1 火灾及爆炸火灾是聚氨酯泡沫生产过程中最大的危险因素，聚醚多元醇、硅油丙烷、丁烷等生产原料都具有很大的火灾危险性。在遇到明火、静电火花、冲击摩擦、电气火花等火源的情况下，有可能发生火灾甚至引起爆炸。另电气装置如果接地措施失效或电器设备线路绝缘皮损坏、线路短路以及没有按规定设置漏电保护装置和防爆场所电器设备、线路、照明等不符合防爆要求时，均有可能产生电器火花进而引发电气火灾和电气爆炸事故。5.2.2 其他危险性聚氨酯泡沫填缝剂生产过程中除具有火灾危险性意外还有许多其他的危险性，如机械伤害、电器伤害、触电、物体打击等都值得生产厂家和工作人员注意。5.35.3 其他危险、有害因素分析其他危险、有害因素分析5.3.1 设备的危险有害因素设备的制造、安装、设计及使用等不能满足有关要求时，也会造成设备损坏，物料泄漏，引发火灾甚至爆炸的危险性。5.3.2 自然条件的危险、有害因素在防静电、防雷等方面措施未落实，也会受雷击、静电等危害，引发火灾等事故。根据以往历年资料，所在地区地处华北平原，如发生地震等，这些方面如果缺乏防范措施，也会由于自然灾害的到来，对设备、设施破坏从而引发二次事故。5.45.4 重大危险源辨识重大危险源辨识危险物质重大危险源是指长期或临时生产、加工、搬运、使用或贮存危险有害物质，且危险物质的数量等于或者超过临界量的单元。重大危险源的辨识依据的是物质的危险特性及数量9。根据危险化学品重大危险源辨识（GB182182009）的规定:表 5 重大危险源识别品名生产场所（单位:t）储存场所（单位:t）异氰酸酯101000丙烷110丁烷110二甲醚220该有限公司因生产工艺为间歇式生产车间，生产车间危险化学品量不算大，就 2个搅拌容器的量，不足 1 吨，不能构成重大危险源。在危险化学品库房中异氰酸酯 50t、丙烷 3t、丁烷 4t、二甲醚 4t，其临界量按公式（2）计算。q1/Q1+q2/Q2+qn/Qn1 (2)式中 q1，q2，q3，.，qn每种物质实际存在量，t。Q1，Q2，Q3，.,Q4与各危险物质相对应的贮存区的临界量，t。计算结果：=0.9051204 104 103 100050计算结果小于 1，因此危险化学品存储仓库也没有构成重大危险源。不过要在生产过程中严格控制危险化学品的存放量6 6 生产过程中火灾危险性定性、定量分析与评价生产过程中火灾危险性定性、定量分析与评价6.16.1 对企业生产装置系统的预先危险性分析对企业生产装置系统的预先危险性分析预先危险性分析是在进行某项工程活动之前，对系统存在的各种危险因素出现的条件以及事故可能造成的后果进行宏观的、概率分析的系统安全分析方法，其目的是在早期发现系统潜在的危险因素，并确定系统的危险性等级，提出相应防范措施，防止这些不安全因素发展成为事故，防止考虑不周造成损失10。6.1.16.1.1 步骤步骤1）对系统的生产目的、生产工艺过程、操作条件以及周围环境等进行充分的调查和了解。2）收集以往同类生产中发生过的事故信息，分析危险、有害因素和触发事件。3）预测可能发生的事故类型和危险以及危害程度。4）确定危险因素带来后果的危险等级。5）制定相应的安全措施。6.1.26.1.2 危险性等级危险性等级按危险、有害因素导致的事故的危险的程度，将危险、有害因素划分成四个危险等级。如表 6 所示。6.136.13 预先性危险分析结果预先性危险分析结果对对对该聚氨酯泡沫填缝剂火灾危险性分析结果如附图一所示。6.26.2 生产原料的危险度评价生产原料的危险度评价6.2.16.2.1 危险度评价法简介危险度评价法简介消防安全评价是现代消防安全管理的重要途径之一11，科学合理地选取安全评价方表 6 危险性等级划分级别危险程度可能导致的后果级安全的可以忽略级临界的处于事故边缘状态，暂时尚不能造成人员伤亡或财产损失，应予排除或采取控制措施。级危险的会造成人员伤亡和系统损坏，要立即采取措施级破坏性的会造成灾难性事故，必须立即排除法进行安全评价，不仅可以定量分析出系统的危险性，而且还有提出事故的预防措施与控制，及时弥补生产系统运行时出现的缺陷12-13。危险度评价法是在日本劳动省“六阶段”的定量