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摘要：苯乙烯是不饱和芳烃，在常温下就能发生缓慢热激发的聚合反应，此聚合过程是一个放热反应，如果物料温度不能控制，聚合反应速度将加快，生成更多的聚合物，由此可见，苯乙烯的这些负面反应将会影响苯乙烯的存储和运输安全，同时影响苯乙烯的质量。所以，正确的设计苯乙烯的储运工艺系统非常重要。本文从苯乙烯的特性出发，分析影响苯乙烯储运各种因素，全面总结了苯乙烯储运应采取的切实可行的措施。
关键词：苯乙烯；储运；措施；聚合；阻聚剂
1 概述
苯乙烯，简称SM，是合成高分子材料的重要原料，也是石油化学工业行业的基础原料。其主要用于生产苯乙烯系系树脂及丁苯橡胶也是生产离子交换树脂及医药品的原料之一，此外，苯乙烯还可以用于制药、染料、农药以及选矿等行业。可以说苯乙烯是化学工业中最重要的单体之一，应用广泛，近年来的需求发展增加旺盛。
2 苯乙烯的物性及危险性
苯乙烯分子式C8H8，分子量104.14，是无色透明带有强烈的令人不愉快气味的液体，易燃。比重0.909，沸点145.2℃，闪点31 ℃(开杯法)，燃点490 ℃，爆炸极限1.1~6.1%(体积)，蒸气压1.3mmHg(13 ℃)，粘度0.781cP(20 ℃)。不溶于水，能与乙醇、乙醚、丙酮、二硫化碳等各种烃类、氯代烷等互溶。在空气中受氧气的作用，容易产生聚合，在引发剂和热作用下聚合为聚苯乙烯。
苯乙烯对人体有较严重影响，如大气中苯乙烯的浓度超过400ppm，对人的眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用，如浓度超过1000ppm则会破坏人的神经功能，严重损坏肺功能，人在这种环境中停留30-60秒即可引起死亡。
苯乙烯属于易燃易爆液体，当环境温度高于31 ℃可形成爆炸性蒸汽和空气混合物。苯乙烯单体在氧气或空气存在下会形成一种较强引发活性的过氧化物，它能有在较低温度下、短时间内引发聚后。同时苯乙烯受热自身也会发生聚合。
3 苯乙烯储运存在的问题
苯乙烯在储运过程中由于发生聚合反应，聚合反应是放热反应，如果热量不能迅速得到释放，苯乙烯会继续升高，聚合物就会增加，同时放出更多的热量，使反应更加剧烈，最后发展到反应无法自控，一般认为反应能自控的最高温度为65℃，温度超过65℃后由于反应不能自控，温度将持续上升，温度升高到110 ℃左右时反应急剧进行，容易形成暴聚，快速的暴聚过程可能使苯乙烯储罐爆裂危及储存的安全。随着分子量的增大苯乙烯粘度也随之增大并逐渐变成粘稠物，并沉积在储罐底部，容易堵塞储罐管线出口及输送管道，造成生产运输困难，严重还会影响罐区安全。
苯乙烯的聚合还会影响产品的质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按照工业用苯乙烯标准(GB3915-1998)对苯乙烯质量的要求(见表1)，聚合物含量是产品主要质量指标，优级品的聚合物含量应小于10mg/kg，合格品的聚物含量应小于50mg/kg，当聚合物含量超过15mg/kg时，将对苯乙烯的色度和透明度产生不利影响，并且由聚合物含量高的苯乙烯单体做原料，经其空形式聚合反应生产的聚合产品其韧性会降低，直接冲击下游产品质量。
因此，苯乙烯的安全储运对于安全生产及从经济角度来说有着重大的意义。
4 苯乙烯储运过程中应采取的重要措施
苯乙烯的储存主要是防止苯乙烯发生聚合发应，控制好苯乙烯的质量，同时由于苯乙烯具有毒性，设计时应选用密封性能较好的泵、阀设备材料，避免苯乙烯因泄漏造成对环境的污染以及泄漏的苯乙烯发生聚合反应产生的聚合物堵塞管道及阀件。主要可以采取以下措施：
4.1加入适量的阻聚剂
根据国标GB3915-1998，苯乙烯中阻聚剂的含量可控制在10-50ppm的范围内，南方地区气温较高，夏天控制在20-30ppm范围内，冬天控制在15-25ppm范围内，最底含量不应低于10ppm。从理论上说，在理想条件下，10-15ppm的阻聚剂(TBC)含量足可以使苯乙烯储存3个月。阻聚剂能降低苯乙烯的自聚速率，但其本身也有消耗，应定其检测产品中阻聚剂的含量，如阻聚剂含量降低应及时进行补充。
4.2控制储存温度
苯乙烯储存时应控制的诸多因素中，温度是最重要的，温度升高聚合物产生的速度明显加快，阻聚剂消耗显著增加，储存时间缩短。图1显示的是阻聚剂(TBC)的含量与温度和储存时间的关系图。图中可看出，储存温度越低，所需的阻聚剂含量越低，储存时间越长。
苯乙烯储罐要有冷冻和保温措施使苯乙烯在低温下储存，综合考虑储运成本，在实际储运中，苯乙烯储存温度为18℃比较适宜。
苯乙烯储运的温度控制应从以下几个方面着手：
a. 苯乙烯储罐及管道应做保冷；
苯乙烯储罐及管道可采用聚氨酯或玻璃棉作为保冷材料，防止冷量的散失。
b. 设置苯乙烯外循环冷冻系统；
苯乙烯采用外循环冷却系统通过外部换热器冷却循环，对储罐内的苯乙烯进行制冷。苯乙烯采用7℃循环冷冻水进行冷冻，冷冻换热器宜采用列管式，苯乙烯走管程，冷冻水走壳程。苯乙烯外循环冷冻系统图见图2：
为了避免储罐内的苯乙烯冷却不均匀，储罐上循环管线的进口应远离出口，并最好把进口设置于罐顶。
4.3 苯乙烯储罐氮气保护
苯乙烯所用的阻聚剂是需氧型阻聚剂，氧气的存在有利于阻聚剂发挥作用，然而，过多的氧又使苯乙烯生成过氧化物，这些过氧化物在一定条件下分解成自由基和醛类，因此过氧化物不仅可以促进苯乙烯聚合还可以使产品中的醛含量增加。苯乙烯遇水也会更速自聚的速率，所以有必要采取氮气保护的措施，控制储罐内的氧气含量，隔离空气中的水份进入储罐。氮封系统采用氮气纯度为95%，而苯乙烯阻聚剂所需的氧可通过进罐前与空气的接触获得。
4.5 苯乙烯长距离管线输送应注意问题
化工储运项目的液体化工品一般是通过化工船从码头运进，部份项目由于地理位置的限制，码头与库区的距离较远，造成化工品装卸管线较长，当输送苯乙烯时，冷量损失较大，使管道内苯乙烯的温度升高发生聚合反应而影响流动性及产品质量，所以在应进一步提高苯乙烯的冷冻能力，控制苯乙烯输送温度。
苯乙烯管道输送完毕后应尽快对管线进行吹扫干净，避免残留在管道上的苯乙烯发生聚合反应而堵塞管道。苯乙烯管线的吹扫可以采用氮气作为推动价质，用隔离清扫球将管道中的苯乙烯顶出，反复多次，直至管道清理干净为止。
结论
苯乙烯是一种较特殊的化工产品，其储存条件较为复杂，但只要控制好储存及运输的温度、适当加入阻聚剂、控制含氧量和铁锈含量，就能有效防止苯乙烯发生聚合、保证产品的质量、防止安全事故的发生。
参考文献
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[2]宣征南、韩建宇，苯乙烯储存及设备改良，广东石油化工高等专科学校学报，1999年11月。
[3]王梅海、范建伟、石永军、高洪波、周建民，苯乙烯储存过程中聚合原因分析及对策，齐鲁石油化工，2003,31(2)。
论文作者:张艳玲
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第02期
论文发表时间:2019/5/6
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