聚丙烯酰胺生产过程中的安全性分析文献综述

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：

文献综述

1.1前言

聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺均聚物或其与其他单体共聚而得聚合物的统称，它是水溶性高分子中应用最广泛的品种之一。聚丙烯酰胺普遍应用于石油开采、造纸、水处理、纺织、医药、农业等行业。据2005年2月统计，全球PAM 产量约37％用于废水处理，27％用于石油工业，18％用于造纸工业。工业上聚丙烯酰胺(PAM )及其衍生物由丙烯酰胺自由基聚合制造，聚合方法按单体在介质中的分散状态分为本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。按单体和聚合物的溶解状态分为均相聚合和非均相聚合。聚丙烯酰胺(PAM)产品有三大剂型：水溶液胶体、粉状和乳液。聚丙烯酰胺系列产品可分为非离子型(NPAM)、阳离子型(APAM)和阴离子型(CPAM)，这些聚合物可以是均聚物，也可是共聚物。

1.2聚丙烯酰胺生产方法

人类最早使用PAM，是由Moureu等人在1893年首次制得的，我国则是起源于上世纪的6O年代初，在上海建成第一套PAM 的工业装置。PAM 及其衍生物都是通过丙烯酰胺聚合制成的均聚物或共聚物。具体方法主要有：水溶液聚合法、反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法、辐射聚合法等。

1．水溶液聚合法

水溶液聚合是PAM生产历史最为久远的传统的方法，是国内主流的聚丙烯酰胺生产方法，它以安全、经济、合理著称，至今仍在使用。水溶液聚合法操作简单，环境污染少，聚合物产量高且易获得高相对分子质量的聚合产物。（由于此方法为国内生产聚丙烯酰胺的主流方法，故本文的工艺流程安全性分析均是对水溶液聚合法的分析。）

水溶液聚合法的合成工艺流程图见图1。

图1 PAM溶液聚合工艺流程图

2．反相乳液聚合

反相乳液聚合是将单体的水溶液按一定比例加入到油中，借助于油包水型乳化剂分散在油介质中，在引发剂作用下进行乳液聚合，所得产物是稳定的被水溶胀的聚合物微粒在油中的胶体分散体，经共沸蒸馏脱水后得到粉状PAM。反相乳液聚合生产的PAM胶乳与水溶液聚合法生产的水溶胶产品和干粉产品相比较，胶乳的溶解速度快，相对分子质量高且分布窄，残余单体少，聚合反应过程中粘度小，聚合速率大，易散热，生产过程易控制，适宜大规模生产；但该法需大量有机溶剂，生产成本稍高，技术较复杂。

3．反相微乳液聚合

微乳液是由油、水、乳化剂和助乳化剂组成的各相同性、热力学上稳定的、透明或半透明胶体分散体系，其分散相尺寸为纳米级。反相微乳液聚合制备的乳液更稳定，胶乳粒径分布更均匀，产物相对分子质量高，透明性好，乳胶束粒径小，径分布窄，反应速率快等优点。但其工业化生产受到限制，因为聚合时所需表面活性剂与单体之比高，以致成本太高。

4．辐射引发法

辐射引发法是丙烯酰胺单体在紫外线或x射线下引发直接聚合得到固体聚丙烯酰胺产品。该法生产工艺简单，但设备投资大，且所得产品分子量分布很宽，故目前还没有进行大规模工业生产。单体溶液加入量不大于体系质量的3．3％ 。上述条件下制备的反相微乳液体系在聚合前、后都能够保持高度稳定，制得的微粒型两性PAM 产品可以用作助留剂。

1.3聚丙烯酰胺的应用分析

PAM 主要应用于石油工业、水处理、造纸工业、纺织工业、印染工业、医药工业、农业、建筑工业、矿冶工业。

1．石油工业

一是用于提高采收率。通过使用PAM 的来调节注入水的流变性，增加动液的粘度，改善水驱波及效率，降低地层中水相渗透率，提高开采率；二是用作钻井液调整剂，将聚丙烯酰胺加入钻井泥浆中，可以增加泥浆的稠度，提高悬浮力，使泥浆分散均匀，控制失水，增加稳定性，降低摩阻，提高固井速度。三是用作压裂液添IIII，具有高粘度、低摩阻、良好的悬砂能力、滤失性小、粘度稳定性好、残渣少、货源广以及配制方便和成本低的优势而被广泛应用。

2．水处理

PAM 具有水溶性、絮凝性、吸附性，是目前世界上应用最广、效能最高的高分子有机合成絮凝剂、沉降剂及助滤剂，它的絮凝效果远远优于无机絮凝剂，其品种多，规格全，用量小，成本低，效率高，生成的泥渣少，后处理容易。作为絮凝剂，可用于城市污水、生活污水、工业废水等的处理以及各种地下水和工业悬浮液固液分离工程中。

3．纺织、印染工业

PAM可用作的上浆剂、整理剂、净化剂和脱色剂，利用其吸湿性强的特点、较好的成膜性及浆膜的光滑度、高强低弹性、对纤维良好的亲和性、与天然浆料和合成浆料良好的互溶性，能减少纺细纱时的断线率，防止织物的静电和阻燃。同时PAM可使产品鲜艳度高。

4．农业

PAM可用作土壤结构改良剂，可有效改善土壤结构，增加土壤表

层颗粒间的凝聚力，增大土壤表面粗糙度，降低土壤容重，使土壤颗粒和孔隙结构保持稳定，防止土壤结皮，增加土壤的入渗，防止土壤流失以及抑制土壤水分蒸发等。

5．造纸工业

PAM在造纸工业中不仅可以提高填料、颜料等的存留率，同时提高纸张的强度。

6．矿冶工业

PAM 可以使废水净化回收，沉积固体矿物，减少尾矿流失和水消耗，降低设备投资和加工成本，并避免环境污染。

7．建筑工业

PAM 可以增强石膏水泥的硬度，提高湿法水泥制造中沉降槽的生产能力和水泥的可滤性，改善窑料均一性，加速石棉水泥的脱水速度。用作涂料增稠分散剂、锯石板材冷却剂以及陶瓷粘接剂，可用作墙板(纸)、石棉制品等的胶粘剂。可用作矿床、池塘、水坝、地基等的灌浆材料，可用于建筑物的填缝、修复及堵漏。用作隧道、水坝等工程堵水固沙的化学灌浆和水下、地下建筑物的防腐剂等。

1.4聚丙烯酰胺生产工艺中存在的危险因素

1.干燥间导热油系统火灾

风险因素主要包括以下几点：①人的因素，操作不当或巡检不及时；②外界因素，外界环境温度高，动火作业；③违章作业，违章动火；④机械故障，电机不妨爆，阀门管线渗漏翅片焊口漏，检修时管线未吹扫。

2.辅化配制间辅助化学品着火、爆炸

风险因素主要包括以下几点：①人的因素，配置间内垃圾未处理，氧化类、还原类化学品混放，化学器包装长期存放不清理，提前将要加入的化学品置于生产线，未经培训l上岗，不熟悉化学器性质；②外界因素，辅化配制间温度高，液氨临时储库温度高。

3.装置区叉车作业

风险因素主要包括以下几点：①人的因素，班前饮酒，注意力不集中，未经培训上岗；②外界因素，下雨、雪天出厂房，突发事件的发生；③违章作业，转弯时未鸣笛，超速驾驶；④机械故障，刹车失灵，车辆带病运行，夜间车灯不亮。

4.装置区氨中毒

风险因素风险因素主要包括以下几点：①人的因素，未佩带防毒面具，无人监护操作不当 ②外界影响，外问屋顶风机未正常使用；③安全措施未落实，防毒面具未佩戴，氧含量分析未做：④机械故障，水解机大盖漏轴封漏，排氨风机跳闸，加碱阀漏。

5.解厂房碱伤害

风险因素主要包括以下几点：①人的因素，未佩带防护用具，操作不当，注意力不集中；②外界影响，冬季包装袋返霜遇碱粒变成碱水伤人，碱袋破损质量问题，碱袋外包装粘有水；③安全措施未落实，防护措施未落实，监督管理不严格；④机械故障，加碱阀失灵，排氧风机跳闸。

6.装置区氨气泄漏窒息

风险因素主要包括以下几点：①人的因素，未佩带防护用具，操作不当：②外界影响，室内通风不好，作业空间狭小；③安全措施未落实，作业时措施未落实，未作氧含量分析；④机械故障，通风机跳闸，废气风机未开。

7.装置区进入有限空间作业窒息和设备伤害

风险因素主要包括以下几点：①人的因素，未佩带防护用具，操作不当：②外界影响，室内通风不好；③安全措施未落实，未关闭氨气手阀，未清理有害介质，转动设备未断电；④机械故障，通风机跳闸排气风机损坏，排气风机偷停。

8.装置区转动设备伤害

风险因素主要包括以下几点：①人的因素，未断电，操作不当不熟悉环境误操作；②外界因素；粉尘大，噪声大，照明差空间小；③安全措施未落，监督管理不严格，操作工具不合理，螺条未固定；④机械故障，设备安全防护缺馅及设计缺陷，设备电器故障磨损老化，设备连锁、位触点、刹车失灵。

1.5论文所用的安全分析方法简介

1. HAZOP

危险与可操作性分析(Hazard and Operability Analysis，简称HAZOP)，HAZOP分析是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危害及操作性问题的结构化分析方法，方法的本质就是通过系列的会议对工艺图纸和操作规程进行分析。HAZOP分析的目的是识别工艺生产或操作过程中存在的危害，识别不可接受的风险状况。

2.FMECA

故障模式、影响和危害性分析(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis，简称FMECA) 是在工程实践中总结出来的，以故障模式为基础，以故障影响或后果为目标的分析技术。它通过逐一分析各组成部分的不同故障对系统工作的影响，全面识别设计中的薄弱环节和关键项目，并为评价和改进系统设计的可靠性提供基本信息。FMECA包括故障模式及影响分析(FMEA)和危害性分析(CA)。

3. ETA

事件树分析(Event Tree Analysis，简称ETA)，ETA是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识的方法。它既可以定性地了解整个事件的动态变化过程，又可以定量计算出各阶段的概率，最终了解事故发展过程中各种状态的发生概率。ETA可以事前预测事故及不安全因素，估计事故的可能后果，寻求最经济的预防手段和方法。

4.FTA

故障树分析(Fault Tree Analysis，简称FTA)，FTA是从要分析的特定事故或故障（顶上事件）开始，层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因（底事件）为止。FTA能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，还能深入地揭示出事故的潜在原因。用它描述事故的因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性强。

1.6小结

聚丙烯酰胺的产品性质和特点决定了其在多个应用领域中的广泛应用。随着我国石油开采技术的不断创新和国家出台各种环保治理制度与措施，聚丙烯酰胺在石油开采领域及水处理领域的用量将大大增加，未来我国聚丙烯酰胺的市场需求还会迅速增长。我们应选用合适的危险性分析方法分析该生产方法中的危险有害因素，对其进行危险性评价后再提出具体的对策和防范措施，从而提高其生产的安全性。

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