合成纖維是以石油,天然氣和煤作為原料,用人工合成方法制得的具有適宜分子量并具有可溶性的線性聚合物,再經紡絲成形和后處理而制得的化學纖維。與天然纖維和人造纖維相比,合成纖維的原料是由人工合成方法制得的,生產不受自然條件的限制。合成纖維除了具有強度高,質輕、易洗快干、彈性好、不怕霉蛀等優越性能外,還具有耐摩擦、高模量,低吸水率,耐酸堿、良好的電絕緣等特性。可以代替棉、麻、毛等天然纖維,制成紡織品和針織品,以滿足國防、科研、工農業和人們生活的需要。

合成纖維品種繁多,比較重要的有40多種。按主鏈結構一般可以分為碳鏈合成纖維和雜鏈合成纖維兩類。碳鏈合成纖維是在大分子主鏈上全由碳原子構成的聚合物所得到的纖維,例如,聚丙烯纖維(丙綸)、聚丙烯腈纖維(腈綸)、聚乙烯醇縮甲醛纖維(維綸)等。雜鏈合成纖維則是在大分子主鏈上,除含有碳原子外,還會有氧、氮、硫等雜原子的聚合物制得的纖維,例如,聚酰胺纖維(錦綸或尼龍)、聚酯纖維(滌綸)等。

合成纖維的生產,一般經過三個步驟。第一步是將乙烯、丙烯,苯、二甲苯等基本有機原料通過各種方法制成單體。第二步是將單體聚合或縮聚成高聚物。第三步是把高聚物熔融或制成紡絲原液,進而紡成纖維。

合成纖維的主要品種及其簡要生產過程如下:

錦綸:錦綸是聚酰胺纖維的商品名稱,也叫“尼龍”、“卡普隆”。目前生產的主要品種有錦綸—6、錦綸—66、錦綸—1010三個品種。

錦綸—6:是由含6個碳原子的己內酰胺聚合制得聚己內酰胺經紡絲而成的。生產過程包括:己內酰胺的制造、聚合、紡絲及后加工。制造己內酰胺的方法有環己烷法,苯酚法,甲苯法等。生產工藝方框流程見圖1。

圖1?錦綸—6生產工藝方框流程圖

錦綸—66:是由含有6個碳原子的己二胺與6個碳原子的己二酸縮聚,并經紡絲而成。生產過程包括:己二酸與己二胺混合制成己二胺己二酸鹽(簡稱尼龍66鹽),以50%尼龍66鹽的水溶液為原料,經縮聚反應得到聚己酸己二胺,再經紡絲及后加工,生產出錦綸66長絲,其生產工藝方框流程見圖2。

圖2?錦綸66長絲生產工藝方框流程圖

滌綸:滌綸是聚酯纖維的商品名稱,也叫“的確良”。生產過程包括:對苯二甲酸的制造;對苯二甲酸的酯化;乙二醇的制造;對苯二甲酸乙二酯的縮聚;乙二醇的回收;紡絲及后處理。制造對苯二甲酸的方法有:對二甲苯硝酸氧化法,對二甲苯分步空氣氧化法,對二甲苯一步空氣氧化法;甲苯氧化一歧化法和苯酐轉位法等。生產滌綸短纖維是以聚酯(PET)融體為原料進入紡絲機;或以聚酯切片為原料,經干燥、熔融后送入紡絲機,再經若干加工過程得到滌綸短纖維。其生產工藝方框流程見圖3。

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圖3?滌綸短纖維生產工藝方框流程圖

生產滌綸長絲是以聚酯切片為原料,經干燥、熔融后送入紡絲機;或以聚酯融體為原料送人紡絲機,經不同的后處理加工,得到滌綸長絲。其生產工藝方框流程見圖4。

圖4?滌綸長絲生產工藝方框流程圖

腈綸:腈綸是聚丙烯腈纖維的商品名稱。生產過程包括:丙烯腈的合成和精制,丙烯腈的聚合或共聚,紡絲及后處理,溶劑的回收。制造丙烯腈的方法有乙炔法和丙烯氨氧化法兩種。以丙烯氨氧化法為例,其工藝過程是丙烯與氨按一定比例混合送入氧化反應器,空氣按一定比例從反應器底部進入,經分布板向上流動,與丙烯、氨混合并使催化劑床層流化。丙烯、氨、空氣在440~450℃和催化劑的作用下生成丙烯腈。反應氣體中的丙烯腈和其他有機產物在吸收塔被水全部吸收下來,在成品塔將水和易揮發物脫除得到高純度的丙烯腈產品。由丙烯腈生產腈綸纖維還須加入其他單體共聚制成。以一步法(均相溶液聚合)為例加入第二單體為丙烯酸甲酯,第三單體為衣康酸,溶劑為硫氰酸鈉水溶液。腈綸纖維生產工藝方框流程見圖5。

圖5?腈綸纖維生產工藝方框流程圖

維綸:維綸是聚乙烯醇縮醛纖維的商品名稱。生產過程包括:醋酸乙烯的合成,醋酸乙烯的聚合,醋酸乙烯的醇解,甲醇和醋酸的回收,紡絲及后加工,熱處理及縮醛化。合成醋酸乙烯的方法有乙炔法和乙烯法兩種。以乙烯法為例,其工藝過程是以乙烯,醋酸和氧氣送入固定床反應器,在催化劑作用下,進行合成反應,生成醋酸乙烯,經氣體分離器分離出含醋酸乙烯和醋酸的反應液,經精餾后送人聚合釜,在釜中以甲醇為溶劑,在聚合引發劑作用下,進行聚合反應,生成聚醋酸乙烯的甲醇溶液,經醇解反應,固化后得到聚乙烯醇(PVA)成品。用水洗去不純物后,用熱水溶解制成紡絲原液,然后經噴絲頭將原液噴入凝固浴中形成纖維,再經熱處理和用甲醛進行醛化處理、上油、干燥等工序,得到維綸短纖維或維綸牽切紗。其生產工藝方框流程見圖6a、b。

丙綸:丙綸纖維以聚丙烯切片為原料,可生產出丙綸短纖維和丙綸膨體長絲(BCF)。生產丙綸短纖維時,以聚丙烯切片為原料,加入顏料及穩定劑用氣流輸送至螺桿擠壓熔融紡絲(220~280℃),再經若干工序,得到丙綸短纖維。其生產工藝流程見圖7。

圖7?丙綸短纖維生產工藝方框流程圖

生產丙綸膨體長絲(BCF)時,以聚丙烯切片為原料,加入摻和劑,用氣流輸送至螺桿擠壓熔融紡絲,再經若干工序,得到丙綸膨體長絲。其生產工藝方框流程見圖8。

圖8?丙綸膨體長絲(BCF)生產工藝方框流程圖

職業危害?合成纖維的生產由單體、聚合,紡絲及后加工等階段組成。生產物料與煉油及其他石油化工生產一樣,大都為易燃、易爆、有毒、有害、易腐蝕等特點。生產過程具有高溫帶壓,反應劇烈、連續、密閉、自動化程度高等特點。火災爆炸、機械傷害、中毒,灼燙和噪聲是合成纖維生產中的危害。其中尤以火災爆炸對生產安全,人身安全威脅最大、危害最深。

1.火災爆炸:合成纖維生產中,所使用的原材料性質,反應操作條件,著火源和生產部位,均會構成火災爆炸險情。

首先,原料(如苯、苯酚、環己烷、萘苯酐,甲苯、對二甲苯、乙炔、乙烯、丙烯等),中間品(如環己酮、對苯二甲酸、己內酰胺、丙烯腈等)和成品都具有燃燒、爆炸兼有中毒性質。當設備系統置換吹洗不凈、有跑、冒、滴、漏時,或因誤操作形成負壓使空氣滲入,這些物質中的可燃氣體(或蒸氣)會與空氣形成爆炸混合物,遇到生產中的高熱,沖擊或摩擦產生的機械火星、靜電火花、加熱或檢修明火,即行燃燒或爆炸。

在生產中,有的反應過程本身會放熱,有的在高溫、壓力下操作,有的(如丙烯氨氧化)在接近爆炸極限的條件下進行生產。如果儀表失靈、控溫控壓不當,加料錯誤,停水停電使冷卻和攪拌中斷,都可能導致物料爆炸和沖料起火。同時,高溫能降低設備機械強度以致發生裂隙,而高溫物料沖出遇空氣會自燃。此外,超過自燃點的高溫能使物料在設備系統內碳化、結焦,不僅會堵塞通路致使壓力增高而爆炸,還會在出料開閥門時或捅堵除焦時遇空氣自燃。合成纖維某些工序生產的溫度和壓力情況見下表。

從著火源來說,除了有電源和檢修動火外,生產中加熱源較多。通常采用聯苯(閃點113℃)、聯苯醚(閃點102℃)汽缸油等作載熱體加熱或電感加熱。上述載熱體均系可燃物質,一般需加熱至200℃以上均超過閃點,如果加熱不均勻,循環系統不嚴密,結焦堵塞,這些處于高溫的可燃液體一旦泄漏當接觸明火時就會爆炸起火。電感加熱有時因密封不好,絕緣不良,受潮漏電,產生匝間短路,也會引起泄漏的可燃物料著火。

此外,在生產中,如錦綸、滌綸和腈綸生產的各工序部位(氧化、裂解、聚合等)既有可燃、可爆介質,又有電源,熱源,容易發生火災爆炸危害。只要內外火險因素結合,相互作用,就會發生燃燒形成爆炸,影響整個生產。

2.機械傷害:紡絲及后處理工序,電器、傳動設備多,生產連續、高速、自動化,廠房封閉、潮濕、噪聲、作業環境差,操作者要及時處理斷絲、廢絲卷繞等故障,很易發生機械擠傷、勾刀刺割、電梯傷人等機械傷害事故。

3.中毒:合成纖維生產中所使用的原料,中間品、成品以及載熱體,大都屬于有毒有害物質。有的物質(如苯、苯酚、己二胺)毒性較大,丙烯腈屬劇毒致癌物質。在生產過程中,有些工序設在室外,有些是全封閉式生產,一般對人體的危害不大。但由于設備管道腐蝕穿孔,密封不嚴,有跑、冒、滴、漏意外事故和轉運過程中,這些有毒物質以蒸氣或粉塵形式擴散,會污染作業環境。人們長期在污染環境中操作,將造成慢性中毒,或急性中毒甚至死亡。

4.灼燙:合成纖維生產中使用高濃度硫酸、二氧化硫等酸堿強腐蝕性物質,有的工序高溫帶壓,容易發生酸堿灼傷和高溫高熱燙傷危害。

5.噪聲:合成纖維生產中,卷繞、紡絲及后加工是在封閉式廠房內進行,機械傳動設備的噪聲常集而不散。工人常年在超過國家工業衛生允許標準的噪聲環境中作業,會引起耳聾、心悸、心慌、頭昏、乏力等疾病。

預防措施

1.合成纖維廠的建設要對勞動保護、工業衛生、消防、環境評價的措施和設施同時進行設計、施工和投產。全廠的區域規劃、平面布置、防火間距、消防道路、管道敷設、防雷接地、均應符合國家的有關規定。特別是單體生產單元要考慮到防火防爆中毒的特殊性,應單獨設置,采用敞開式或半敞開式建設。

2.生產中使用的壓力容器及設備管道,必須嚴格按照國家有關條例、規程和技術標準,進行設計、制造、安裝、使用管理和定期檢驗。各種儀表、安全附件必須齊全,靈敏可靠。加強維護保養、消除跑、冒、滴、漏,保持設備良好。

3.凡有氫氣、乙炔、乙烯、丙烯、苯、二甲苯、環己烷、丙烯腈等易燃氣體和易燃液體的設備、管線,均應接有導除靜電的接地裝置;用空氣干燥、摻和輸送可燃性粉狀、粒狀樹脂的設備系統應有良好接地。

4.對于物料自聚放熱、分解而造成超溫超壓,有可能引起火災爆炸危險的反應設備,除了應有自動和手動緊急泄壓排放設施(如放空管、事故泄壓等)以外,還應設置自動聯鎖報警系統。對可燃氣體容易泄漏擴散處應設置可燃氣體濃度檢測報警儀。此區域的電氣設備,開關應用防爆型。

5.聚合物熔融紡絲時其熱源采用高壓蒸汽、熱載體間接加熱,不宜采用電感性加熱。

6.生產裝置、廠房應通風良好、加強塵毒定期監測,治理污染源頭,配備防毒面具和防毒口罩,工作人員要穿戴好勞動保護用品,定期進行體格檢查。

7.裝置開工、檢修要制定專門的開停車方案,嚴格執行安全檢修規定,建立檢修后的驗收和開車制度。

8.裝置區要設立事故狀態下的應急消防,搶救設施和器材。提高操作人員素質,精心操作,認真巡回檢查,及時消除事故隱患。

合成纖維某些工序生產的溫度和壓力情況

safetyinthemanufactureofsyntheticfiber?合成纖維生產一般經過3個步驟。第一步是將乙烯、丙烯、苯、二甲苯等基本有機原料,通過各種方法制成單體。第二步是將單體聚合或縮聚成高聚物。第三步是把高聚物熔融或制成紡絲原液,進而紡成纖維。

產量較大的合成纖有錦綸—6、滌綸、腈綸、維綸。

1.錦綸—6的生產?錦綸—6是由單體己內酰胺聚合紡絲而成,因此,又叫聚己內酰胺纖維。它的生產過程包括:己內酰胺的制造、聚合;紡絲及后加工。制造己內酰胺的方法有環己烷法、苯酚法、甲苯法等。

2.滌綸的生產?滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱。它的生產過程包括:對苯二甲酸的制造;對苯二甲酸的酯化;乙二醇的制造;對苯二甲酸乙二酯的縮聚;乙二醇的回收;紡絲及后處理。

制造對苯二甲酸的方法有:對二甲苯硝酸氧化法;對二甲苯分步空氣氧化法;對二甲苯一步空氣氧化法;甲苯氧化—歧化法和苯酐轉換位法等。

3.腈綸的生產?腈綸是聚丙烯腈的商品名稱。它的生產過程包括:單體丙烯腈的合成和精制;丙烯腈的聚合或共聚,紡絲及后處理;溶劑的回收。制造丙烯腈的方法有乙炔法和丙烯氨氧化法兩種。

4.維綸的生產?維綸是聚乙烯醇縮醛纖維的商品名稱。它的生產過程包括;醋酸乙烯的合成;醋酸乙烯的聚合;聚醋酸乙烯的醇解;甲醇和醋酸的回收;紡絲及后加工;熱處理及縮醛化。合成醋酸乙烯的方法有乙炔法和乙烯法兩種。

合成纖維生產過程的危險性,可從以下4個方面分析。

(1)從原料性質上看,原料、中間品和成品大都是易燃、可燃、易爆的物質。當設備系統置換不良,或上述易燃、易爆物質從不嚴密處泄漏;或因誤操作形成負壓使空氣滲入,這些物質中的可燃氣體或蒸氣便與空氣混合形成爆炸性氣體。遇到生產中的高熱、沖擊或摩擦產生的火星和靜電火花、加熱或檢修用的明火等都會發生燃燒或爆炸。

(2)從反應和操作條件上看(見表5—6),有的反應本身放熱,有的在高溫下作業,有的在壓力下作業,有的高溫、壓力兼而有之,還有的(如丙烯氨氧化)在接近爆炸極限的條件下進行生產。如果儀表失靈,控溫控壓不當,加料錯誤,或因特殊情況發生停電停水使冷卻和攪拌中斷,都有可能導致爆炸或沖料起火。同時,高溫能使設備系統的機械強度降低,容易產生裂隙,而高溫物料由此沖出遇空氣即會自燃。此外,超過自燃點的高溫能使物料在設備系統內炭化、結焦,不僅會造成通路堵塞憋壓爆炸,還會在出料節門時或捅堵除焦時遇空氣自燃。

(3)從著火源上看,除了有電源和檢修動火外,生產中力口熱源較多,通常采用聯苯、聯苯醚等熱載體加熱或電感應加熱。聯苯的閃點113℃,聯苯醚的閃點102℃,它們的閃點溫度并不高,但在生產過程中,一般需加熱至200℃以上,溫度均已超過閃點很多,當接觸明火時,即能燃燒。如果加熱爐熱油循環系統不良,爐管內結焦堵塞,或在電加熱爐加熱時,因密封不好,絕緣不良,受潮漏電,產生匝間短路等,均能引起生產異常,甚至會導致泄漏的可燃物料著火。

(4)從生產部位上看,錦綸生產中的加氧脫氧,氧化或光化,裂解,聚合或縮聚;滌綸生產中的氧化,酯化,酯交換,縮聚;腈綸生產中的合成,氧化,精制,聚合,這些部位,都有可燃、可爆介質,又有電源、熱源,只要內外火險因素結合,相互作用,就會發生燃燒或爆炸。

表5—6?合成纖維生產的溫度和壓力情況

生產工序

熱效應

操作溫度,℃

操作壓力,MPa

錦綸

苯加氯制環己烷

苯酚加氫制環己醇

環己烷氧化制環己酮

環己醇脫氫制環己酮

環己酮氧化制己內酯

己內酰胺的聚合

環己酮氧化制己二酸

己二腈加氫制己二胺

66鹽的合成

66鹽的縮聚

蓖麻油堿裂解

癸二酸氨化制癸二腈

癸二腈加氫制癸二胺

1010鹽的合成

1010鹽的縮聚

熔融紡絲

放熱

放熱

放熱

放熱

放熱

放熱

140

135~150

130~140

350~470

175~220

220~300

60~80

90

60

260~275

260~280

340

100

65~75

250

220~260

1.8~1.9

1.5~2.0

1.8~2.4

1.0~3.5

0.1~0.7

2.0

1.6~2.7

2.5

1.2

滌綸

對二甲苯硝酸氧化

對二甲苯分步空氣氧化、酯化

對二甲苯一步空氣氧化、酯化

萘氧化制苯酐

苯酐的轉位

甲苯空氣氧化

苯甲酸鉀鹽的歧化

對苯二甲酸的酯化

乙烯氧化制環氧乙烷

酯交換

縮聚反應

熔融紡絲

放熱

放熱

放熱

放熱

放熱

放熱

放熱

放熱

125~165

140~180

150~250

350~390

380~450

140

350~420

250~300

190~220

180~280

275~280

280~300

1.4~3.0

2.0~3.0

0.4~1.5

0.2

0.5~1.7

2.2

腈綸

乙炔與氫氰酸的合成

丙烯氨的氧化

丙烯腈的聚合

放熱

放熱

放熱

80~90

460~480

50~80

0.2~0.3

維綸

乙炔和醋酸的合成

乙烯和醋酸的氧化

醋酸乙烯的聚合

聚醋酸乙烯的醇解

聚乙烯醇的熱處理

聚乙烯醇的縮醛化

放熱

放熱

放熱

170~230

160

60

50

220~270

60~70

0.5

篇2:合成纖維生產工業衛生要點

1滌綸纖維

1.1主要職業性危害因素

1.1.1化學因素聚酯(聚對苯二甲酸乙二醇酯)粉塵、滌綸纖維塵。

1.1.2物理因素高溫。

1.2人體監護及監測指標

1.2.1人體監護指標必檢指標:基礎指標、胸片、肺功能。

1.2.2監測指標必測指標:聚酯及滌綸纖維塵;其次是高溫。

1.3監護、監測周期

1.3.1人體監護周期每3年檢查1次身體。

1.3.2監測周期粉塵每季度測定1次,高溫每年測定1次。

1.4主要職業性禁忌癥呼吸系統病癥和心血管系統疾病。

2錦綸纖維(尼龍—66)

2.1主要職業性危害因素

2.1.1化學因素尼龍-66纖維塵、聯苯。

2.1.2物理因素高溫。

2.2人體監護及監測指標

2.2.1人體監護指標必檢指標:基礎指標、肺功能;其次是腦電圖檢查。

2.2.2監測指標必測指標:尼龍纖維塵、聯苯;其次高溫。

2.3監護、監測周期

2.3.1人體監護周期3年檢查1次身體。

2.3.2監測周期塵、毒每季度測定1次,高溫每半年測定1次。

2.4主要職業禁忌癥呼吸系統疾病、心血管疾病、明顯神經機能失調及過敏性皮膚病。

3腈綸纖維

3.1主要職業性危害因素

3.1.1化學因素丙烯腈、丙烯酸甲酯、衣康酸、硫氰酸鈉、二氧化硫脲、偶氮二異丁腈、纖維塵。

3.1.2物理因素高溫。

3.2人體監護及監測指標

3.2.1人體監護指標必檢指標:基礎指標、胸片、肝臟B型超聲、尿硫氰酸鹽;其次是肺功能檢查。

3.2.2監測指標必測指標:丙烯腈、丙烯酸甲脂;其次是纖維塵和高溫。

3.3人體監護及監測周期

3.3.1人體監護周期1-2年檢查1次身體。

3.3.2監測周期塵、毒每季度測定1次身體,高溫每年測定1次。

3.4主要職業禁忌癥呼吸系統疾病、心血管系統疾病及肝脾病變。

4維綸纖維(短纖維)

4.1主要職業性危害因素

4.1.1化學因素維綸纖維塵、硫酸、氮氣。

4.1.2物理因素高溫。

4.2人體監護及監測指標

4.2.1人體監護指標必檢指標:基礎指標、肺功能。

4.2.2監測指標必須指標:纖維塵、二氧化硫(或三氧化硫);其次是氮氣和高溫。

4.3監護及監測周期

4.3.1人體監護周期每隔3年檢查1次身體。

4.3.2監測周期塵、毒每季度測定1次,高溫每年測定1次。

4.4主要職業禁癥上呼吸道及肺部疾病、粘膜及皮膚疾病、心血管系統疾病。

5丙綸纖維

5.1主要職業性危害因素

5.1.1化學因素聚丙烯纖維、聯苯。

5.1.2物理因素噪聲和高溫。

5.2人體監護及監測指標

5.2.1人體監護指標必檢指標:基礎指標、肺功能;其次是腦電圖及電測聽等檢查。

5.2.2監測指標必測指標:聚丙烯纖維塵、聯苯;其次是噪聲和高溫測定。

5.3監護、監測周期

5.3.1人體監護周期2-3年檢查1次身體。

5.3.2監測周期聯苯、纖維塵每季度測定1次,噪聲和高溫0.5-1年監測1次。

5.4主要職業禁忌癥明顯的神經系統疾病、吸呼系統疾病、心血管系統疾病、粘膜及皮膚病、過敏性疾病等。