上海中集冷藏箱有限公司上海中集冷藏箱有限公司环戊烷发泡工艺与安全学习一、环戊烷简介中文名：环戊烷(五亚甲基)英文名：CYCLOPENTANE分子式： C5H10结构式：相对分子量： 70.08危险性类别：低闪点易燃液体1、基本物理常数：项目141B环戊烷分子量11770熔点（1atm）-103.5-93.7沸点（1atm）32.0549.3相对密度（水=1）0.4330.7454闪点无-42气相导热系数（25）mW/(m.K)9.712爆炸范围(Vol)%5.6-17.71.1-8.32、物化性质及危险特性：1环戊烷是无色透明流动液体,有类似汽油的臭味,易于挥发，是性质稳定的环烷烃。2环戊烷极易燃，易挥发，其蒸汽与空气易形成爆炸混合物，遇强氧化剂、明火、高热均会引起燃烧、爆炸。在火场中，受热的容器有爆炸危险。3其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引起回燃。禁止倾倒入暗渠。4环戊烷性质稳定，一般不易与其它物质发生化学反应。5环戊烷不溶于水,但对丙酮、醚、苯、醇、四氯化碳等有机溶剂有较好的溶解性。环戊烷对除丁腈橡胶外的其它橡胶有溶解性6环戊烷属低毒类，吸入蒸汽有毒，能引起肺炎。环戊烷刺激眼睛和皮肤，长期与皮肤接触可能引起皮炎。蒸汽浓度高时有轻微麻醉作用3、储存及保管：槽罐贮存，建议使用地下储罐。 若为地上储罐，则应加装水喷淋系统降温，尽量避免阳光直射。 若为桶装，则应储存于阴凉通风的易燃液体库房内，库房温度控制在26以下。可与其他易燃液体、有机溶剂同库贮存，不得与性质有抵触物品同库贮存。 轻装轻卸，严防包装破损和泄露，防止静电、火源，严禁与强氧化剂共同储存和配装。 配备相应品种和数量的消防器材，灭火剂可用干粉、二氧化碳、泡沫、砂土。用水灭火无效用水灭火无效。 一、环戊烷应用概况1、背景： 根据蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书，欧洲及美国于1996年全面禁止氯氟烃（CFC）的使用。中国从1995年起至2005年将逐步停止使用CFC。 在欧洲，从1993年开始，最先普遍使用环戊烷作为CFC的替代物，用作硬质聚氨酯泡沫绝缘层的发泡剂，应用于家电、建筑方面。 在国内，自从签订议定书之后，中国环保总局和联合国环保署（UNEP）及联合国开发计划署（UNDP）积极合作，引进无氟发泡改造资助及设备，无偿帮助国内相关生产企业（冰箱和集装箱）进行环戊烷发泡项目改造。到现在为止，国内冰箱企业基本采用环戊烷发泡。 2、为什么采用环戊烷呢？无毒，性质较稳定ODP值，即臭氧消耗值为0温室效应很小，对环境影响极小价格低廉符合“蒙特利尔协议”环戊烷的气相热导率在烷烃发泡剂中最低，它在聚醚多元醇中的溶解度相对较高，是用量最大的烷烃发泡剂.几种烷烃发泡剂的物性指标比较CFC-11HCFC-141bHPC-245faHFC-365mfcHC沸点23.832.115.340.049密度201.491.241.321.250.74蒸气压20,kPa8869123473425，mW/（mK）8.79.711.110.611.9闪点无无无-24-37大气寿命50年9.4年7.4年10.8年几天燃烧极限(V%)无5.6-17.7无3.5-13.01.4-8.0GWP100a400063082084015ODP1.00.11000从上表可以看出F-11除了ODP=1外，做为硬质PU发泡剂几乎没有什么缺陷，141b的值也较理想，替代过程的设备无需大的改动，但它除了ODP=0.11外，也有爆炸范围，对普通ABS有溶蚀作用等不足；两种HFC的值居中，但365mfc有闪点，而245 fa价格大约是环戊烷的4倍。环戊烷最大的缺点是易燃易爆，但它ODP值、GWP值及大气中停留时间都是以上产品所不可比拟的。戊烷的易爆区域三、环戊烷发泡工艺环戊烷发泡主要组成部分聚醚储存戊烷储存ISO储存预混站发泡模具高压发泡机1.戊烷储存 由于环戊烷易挥发环戊烷贮存单元通常安装在生产现场以外并采用地下贮罐地下贮罐形式。根据生产纲领、日生产周期及班次以及单位时间产量可计算出环戊烷日消耗量， 考虑合适的贮罐容积 常用地下贮罐体积有10、15、20、25、30、35m3等几种规格。环戊烷贮存设施由罐体、进料系统、防溢装置、呼吸平衡装置、输送系统及安全报警装置等组成最好使用地下存储罐。料罐密封性要求很高，并且充满氮气作为保护气。要保证空气的流通性，并且配有戊烷浓度检测仪。环戊环戊烷储存烷储存戊烷浓度监测浓度高的地方需要采用合适的气体警报装置来监测，一旦浓度达到最低爆炸浓度（大约0.26%）的20%就会闪光、鸣叫进行报警。如果达到最低爆炸极限的40%，必须确保这些地方所有电气设备及电气开关断电。避免混合物发生爆炸的另外一种可能方法是利用氮气作为惰性气体，这对于储存含有环戊烷液体的日常储存罐，机器储存罐等封闭容器非常重要，氮气可以一直覆盖在罐子里。这也适用于发泡充满的孔腔。柜子、管道以及其他孔洞也被泡沫充满之前最好优先用氮气冲洗。探头：监测半径5m2.预混站围房,包括门,接料盘及抽风管道计量装置,包括聚醚和戊烷的计量泵静态混合器其它：不会漏料的隔膜泵、报警装置、出口、防爆设备、接地装置等预混站安全配置环戊烷多元醇预混系统的安全配置为：环戊烷的计量泵防爆；所有可能接触环戊烷及其气体的装置防静电火花；电机、电器元件均选用防爆等级；相应管道、接头及阀双层密封，管道上配置电控截止阀；装有环戊烷及其混合料的容器均输入氮气保压，料罐搅拌电机与搅拌轴的连接采用磁性连轴节；在环戊烷贮料罐、计量泵、混合器及混合料罐等区域均配置隔板或护罩，并设有检测探头、抽风系统及防爆控制系统。该防爆控制系统的电源与设备电源分开，并分三级进行防爆控制：第一级为正常工作时控制风机低速抽风，换气量约为每小时换气l0次；第二级为当检测传感器检测到环戊烷浓度达到爆炸下限的20时，控制风机高速抽风；第三级为当检测传感器检测到环戊烷浓度达到爆炸下限的4o时，则切断设备电源，关闭环戊烷进料阀，并使风机高速抽风，使环戊烷的释放浓度被控制在安全值以下。3.发泡站1、高压发泡机（ISO、POL）2、中间罐3、计量泵4、模具5、氮气保护系统6、抽风系统聚醚环戊烷计量装置及测试装置安装在带托架的防护罩内，并安装环戊烷气体监测探头、排风装置及其监控流量计。计量泵安装双密封自动监控装置，防止计量泵产生泄漏。环戊烷发泡系统示意图环戊烷多元醇混合料的料罐由氮气保压，其搅拌轴与搅拌电机的连接采用磁性连轴节，电机为防爆电机，且料罐用隔离罩分隔，并配有检测探头、抽风系统及防爆三级控制系统；混合料计量泵电机为防爆电机，计量泵及电机也用隔离罩分隔，并配有检测探头、抽风系统及防爆三级控制系统；异氰酸酯料罐和计量泵不必防爆；根据环戊烷释放速度和释放量，选用可充氮气的混合头，使注射前能向模腔充氮，且注射时使混合料与异氰酸酯进行高速碰撞混合。所有接触混合料的装置须防静电火花并接地。4 4、发泡夹具的改造发泡夹具的改造接地充氮保护抽风系统戊烷监测系统将电气系统改造成二级防爆系统模具充氮保护在充注PU之前对模腔内充注氮气模腔内80%的气体需要被氮气置换3种方法:混合头直接充氮通过一个在混合头上增加的充氮头单独的充氮系统抽风系统在发泡过程中, 5%的戊烷会散发到空气中（按照假如加入到POL中的量来计算）建议安装持续排风系统, 并且在检测到戊烷浓度报警信号的情况下加大排风量抽风管道上安装风压开关无火花风机Example of a extraction system Example of a extraction system 冰箱发泡线的抽风系统示例冰箱发泡线的抽风系统示例MovablecoresandfixedmouldsMovablecoresandfixedmouldsMovablemouldsandfixedcoresMovablemouldsandfixedcores安 全关键区域以下区域需重点防范：1、环戊烷及其混合物的存储2、多元醇/环戊烷混合的预混站3、多元醇/环戊烷的中间罐4、计量单元5、发泡站6、拆模区域7、最终产品存储8、部分泡沫孔洞环戊烷安全问题技术方案对于环戊烷的易燃易爆特性，选用防爆设备可以解决环戊烷易燃易爆的问题，环戊烷在空气中的爆炸需要具备二个条件：空气达到浓度（1.48.7）和外部引燃火源(电器开关、马达等的电火花)。为此1、配备实时的环戊烷泄露预警系统；2、防爆地下发泡剂储罐，防爆预混系统、发泡机料罐防爆处理，发泡现场电器防爆处理，所有设施管道等都进行了零接地处理；3、门卫集中报警系统，与现场报警系统同步，确保险情及时发现、及时通过紧急联络图沟通处置；4、上位机监控系统。可以通过办公室微机与现场总监控室进行联网控制，实时监察现场的数据信息及员工操作。5、配置了两套抽风系统。在排气孔集中排放的集中几分钟时间同时启动迅速将气体抽到厂房外大气中。另外，两套抽风系统互相起到备用作用，便于维修时保障生产正常进行。6、现场配置了足够的消防设施及应急逃生路线指示等；7、发泡模具的惰性保护，8、用N2代替压缩空气加压与吹扫，9、根据报警系统对环戊烷的检测，对于不同浓度的环戊烷在空气中的含量产生不同的警示，这时将启动不同的数量的风机将环戊烷抽走等等，都是环戊烷安全生产的必要保障。 防爆区划分根据有关安全标准，通常将防爆区划分为3个区域：0 0区域，爆炸性危险气体长期稳定地存在的区域；区域，爆炸性危险气体长期稳定地存在的区域；1 1区域：爆炸性危险气体有时出现的区域；区域：爆炸性危险气体有时出现的区域；2 2区域：爆炸性危险气体很少出现，或即使出现，存在时间也很短的区域。区域：爆炸性危险气体很少出现，或即使出现，存在时间也很短的区域。在环戊烷发泡整个工艺流程中，环戊烷贮罐、输送装置、计量装置是最危险区域，属0区域；发泡设备中以聚醚及环戊烷为原料的聚醚组合料贮罐、输送装置、计量装置、测试装置、发泡工序模具发泡浇注区以及熟化区属1区域：设备的其他部分属2区域一级爆炸预防处理和操作环戊烷及其混合物的基本原则是杜绝一切可燃及有爆炸隐患的物品。这可以通过稀释环戊烷蒸气，或者根据E1指导方针采取合理措施来预防爆炸。而且必须保证，含有环戊烷的空气周围一定不能有任何形式的火源存在。防爆电器系统排风系统戊烷传感器及气体报警系统泄露监控和自控装置设备自停装置戊烷站安全(1)贮罐系统有单独的防静电接地网，其接地电阻应不大于规定的阻值标准；(2)贮罐医应与周围环境隔离(建立围栏或围墙)，并有足够的安垒阃隔，应取得消防安全部门的认可；(3)严格禁止火源、火种进入罐区；(4)操作人员要穿防静电工作服及防静电胶鞋：(5)要定期检查罐体有无泄漏：(6)采用防爆电器；(7)进入罐区的卸料槽车应与罐体接地板充分连接，形成等势体：(8)呼吸平衡装置吸气管所吸空气必须是新鲜空气；(9)料罐夹层可充氮气保护。首次加注环戊烷之前，罐内气体用氮气进行置换。但由于充人氮气后很难检验设备是否泄漏，目前可采取充注乙二醇与水的混合液；(1O)安装环戊烷气体监测探头。环戊烷气体预防要认真确保环戊烷在空气中的稀释程度。在高浓度环戊烷的地方，需要安装有效的通风口，通过适当的传感器来控制，以防警报失灵或者机器设施关机自动发生。由于环戊烷气体比不流通的空气要重，一些死胡同和小角落需要格外提高警惕，采用合适的气体警报装置来监测，一旦浓度达到最低爆炸浓度（大约0.26%）的20%就会闪光、鸣叫进行报警。如果达到最低爆炸极限的40%，必须确保这些地方所有电气设备及电气开关断电。避免混合物发生爆炸的另外一种方法是利用氮气作为惰性气体，这对于储存含有环戊烷液体的日常储存罐，机器储存罐等封闭容器非常重要，氮气可以一直覆盖在罐子里。这也适用于发泡充满的孔腔。柜子、管道以及其他孔洞也被泡沫充满之前最好优先用氮气冲洗。环戊烷的预警系统采用声光报警，灯光总共分四种：绿、蓝、黄、红绿、蓝、黄、红。分别代表含义： 1、绿色：代表正常； 2、蓝色：代表三级报警，不一定表示环戊烷泄露，有可能是设备故障。出现三级报警不及时处理1.5-21.5-2个小时，自动升级为二级报警。 3、黄色：代表二级报警。除设备故障导致报警升级外，二级报警表示探测器已经探测到可燃气体（环戊烷）在空气中的浓度已经达到爆炸下限的20%20%；二级报警不处理，大约1010分钟分钟升级为一级报警。 4、红色：代表一级报警。除设备故障导致报警升级外，一级报警表示探测器已经探测到可燃气体（环戊烷）在空气中的浓度已经达到爆炸下限的40%40%。 环戊烷泄露预警系统环戊烷泄露预警系统火源预防所有火源（明火、强光、火花、电流发热）都要禁止，特别注意的是绝缘体，其能产生静电，也要禁止。原则上危险区域应使用防爆设备，使用充气驱动的设备可以作为一种选择。只有金属器皿可以装载环戊烷及其混合物，特别是混有环戊烷的材料，以及移入其他容器时。在容器和机器间一定要接地接地。（如果它们带有不同电荷，会放电产生火花。）安全控制系统示意图具体安全管理文件安全系统的有效运行和检测重点设施的维护保养和安全事项紧急情况的大泄漏和日积月累的小泄漏废弃物的处理具体实施的难点： 皮肤接触：皮肤接触：脱去被污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。 眼睛接触：眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗就医。 吸吸 入：入：迅速脱离现场至空气新鲜处，保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。 食食 入：入：饮足量温水，催吐，就医。 急救、消防措施 消防措施消防措施 如着火，可喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处； 处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音，必须马上撤离； 灭火剂：干粉灭火剂、1211泡沫灭火剂、二氧化碳、砂土； 用水灭火无效。用水灭火无效。泄漏应急处理 现场迅速进行隔离，严格限制出入；切断危险范围内火源。尽可能切断泄漏源，防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。 小量泄漏：室外，用氮气吹扫，使其迅速挥发，防止聚集。室内，迅速收集到容器内，妥善处理，同时加强通风，防止聚集。 大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容；用泡沫覆盖，降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。结束语经验表明最重要也最安全的方法是对每个人都定期进行培训。该行业的每个人都必须要有高度的责任心，并且对潜在的危险保持警觉。根据所有的危险信号处理，对危险区域进行标记，这些区域应当完全禁止吸烟。环戊烷虽然是易燃易爆物质，只要我们严格执行国家有关的安全法规，采用可靠的安全控制技术和严密的防护措施就可以防患于未然，保证环戊烷的使用安全。谢 谢！