黄化安全性保障

李殿洪

宜宾丝丽雅股份有限公司 四川宜宾 644000

1 概述

黄化反应工艺过程复杂，操作频繁，需要在特定的反应釜内进行，该反应釜称黄化机。在发生黄化反应时，黄化机内充满了气态的CS2，并且，黄化过程会产生大量的反应热和机械热，而二硫化碳不仅易挥发，且燃爆点低无论是气态还是液态都极易燃爆。因此，在黄化过程中保障黄化机的安全，保证生产的正常进行就尤为重要。本文结合了公司的实际生产情况，对粘胶原液生产过程中保障黄化机的安全性进行讨论与研究[1]。

2 干法黄化

根据我厂的实际生产情况，自九十年代开车以来一直致力于干法黄化的研究。而干法黄化根据黄化的温度变化又分为升温黄化、恒温黄化、倒温黄化，经过长期实验与反复研究[2]，再结合我厂实际情况，我厂选用的是恒温黄化。下面简单介绍实际生产中我厂使用的黄化方法：

从老成鼓出来的碱纤维素通过输送机送入碱纤称量斗，在碱纤称量斗称取一定量的碱纤维素加入黄化机。根据我厂的实际生产能力，我厂的每批碱纤进料量在9000kg-11000kg每批，甲纤进料量为2700kg-3300kg。进料完成后，开始对黄化机抽真空，抽出黄化机内的空气，保证黄化过程中不存在氧气，以确保不会发生空气与CS2混合而发生爆炸。抽真空过后，向黄化机内充入一定量的惰性气体，一方面，惰性气体不会其它气体发生反应，保证黄化的安全性；另一方面，充入的惰性气体增加的黄化机内的气体压力，有助于充入CS2后，CS2在碱纤维素中的扩散。充入惰性气体后，加入黄化反应需要的CS2。通过黄化的温度曲线、压力曲线，以及黄化机内的粘胶溶液颜色等综合起来确定黄化终点。黄化完全以后加碱、加水、充二次氮气、出料。上述出料完成后，打开黄化机的排空阀，排出黄化机内的气体，在此过程中，为保证未反应完的CS2以安全浓度排放到空气中，会充入一定量的N2，该过程为充二次氮气[3]。

3 黄化过程中保护气体充入量与充入时间

3.1 黄化过程中保护气体加入量

黄化完成加碱之后，充入二次氮气以稀释黄化机内的CS2，保证之后打开排毒风机时进入排气塔的气体中CS2浓度尽量低。加入溶解碱过后，黄化机内的真空度在-300mbar左右，此时开始开N2阀，向黄化机内充入保护气体，知道真空度达到-30mbar左右时开排毒风机。

下面对整个黄化过程中的真空度与气体浓度进行计算：

黄化机进料量为10500KG，随后抽黄化机内的真空，黄化真空抽到-890mbar左右，随后第一次加氮气，直到空度为-760mbar左右，开始加入二硫化碳。根据二硫化碳加入量计算公式：

其中：黄化碱纤投料量为：10500KG

碱纤中甲纤含量为：31%

CS2加入比例为：32%

则黄化每批二硫化碳加入量为：

黄化完成后，加入溶解碱和水，最后得到的快速胶体积在33M3，除去加入的水的体积11方，所以，加入碱过后的液体体积为22方，而整个黄化机体积为45M3，因此，整个黄化机内的气体体积为23M3。快速胶的密度按1.18×103KG/M3，则计算出整批快速胶的质量为38940KG，按39吨计算。根据快速胶中含硫为2%，则每批快速胶中硫的含量为：

则发生反应的CS2含量为：

黄化过程中加入的二硫化碳为824L，质量为1041.6KG。黄化完成后气体中剩余的CS2质量为：

剩余的CS2体积为：

按照黄化反应的温度为30℃计算，则二硫化碳在30℃时的体积为：

黄化反应完成后，开始加第二次氮气，此时黄化机内的真空度为-160mbar，加入一定时间后知道黄化机内的真空度为-30mbar时，打开黄化机的排毒风机，排出黄化机内的气体。此时黄化机内的气体总量为：

注：1、压强为98KPa

2、黄化机内气体体积为23M3

3、温度为30℃

4、R=8.314

打开排毒风机时，黄化机内CS2的体积分数为：

二硫化碳在空气中的爆炸下限（体积分数）为1%，而黄化机内的二硫化碳体积分数为0.4416%远远小于二硫化碳的爆炸极限。

3.2 保护气体加入时间

为保证黄化反应充分进行，反应釜中的搅拌器会不停搅拌。为保证搅拌过程中产生静电发生安全事故，因此在黄化反应前要对黄化机抽真空；排出黄化机内的空气，并且充入惰性气体。在黄化反应完成后，黄化机内未反应完得二硫化碳残存在气体中，为保证出料时打开排气阀排放到空气中的二硫化碳气体在爆炸范围之外，因此也需充入保护气体。所以，在黄化反应过程中有两次加入保护气体：第一次为黄化反应加入二硫化碳之前；第二次为黄化反应完成后出料之前。

4 黄化机爆炸条件分析

一般来讲黄化机发生爆炸需要两个必要条件：一是CS2气体浓度在爆炸极限范围；二是同时存在引爆能源。下面就这两个方面进行分析。

4.1 存在处于爆炸极限范围的CS2与空气混合体

黄化结束后，未反应的CS2液体蒸发为气态与外界进入黄化机的空气混合。因黄化刚结束，局部排风尚不充分，使机内及风道内存在处于爆炸极限范围的CS2与空气混合气体。

4.2 引爆能源分析

引发CS2空气混合气体爆炸的能源主要有明火、高温、静电、撞击、辐射等，CS2的最小引燃能量为0.009mj。

5 结语

综上所述，黄化过程属于粘胶纤维生产的关键步骤之一，黄化质量的好坏直接关系到粘胶纤维的质量，黄化过程中时刻关注黄化机内真空度曲线、电流曲线、温度曲线的变化以及黄化机内粘胶纤维颜色的变化，以便更好的判断黄化反应的反应程度。黄化反应完成后，加入保护气体，有助于隔绝二硫化碳与空气，降低空气中二硫化碳浓度，保障黄化的安全完成。因此，稳定黄化工艺，寻找出更适合、安全、高效的黄化生产是保障黄化生产，提高粘胶纤维质量的重点。