絕熱卡計實驗結果

實驗結果圖 11 顯示，壓克力樹脂製程單體混合物的起始放熱溫度為 145.64℃，反應最大溫度為 328.92℃，最大昇溫速率為 36.33 ℃/min，圖 12 顯示最大產生壓力為 82.01 psig，最大昇壓速率為 15.27 psig/min；當 反應系統達到 150℃時，系統壓力亦開始快速增加，此時距最大反應速率時 間（TMR）僅有 8 分鐘，此一溫度為開啟緊急排放管線之最高臨界條件。

因此當壓克力樹脂製程反應單體，於實際製程操作時，若不慎發生非預期 失控反應，則緊急排放閥、管線以及冷卻槽，都必須能抵抗瞬間溫度及壓 力的驟昇與衝擊，此結果將可利用於製程緊急排放冷卻閥及排放管線的設 計。

-25 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375

Temperature()℃

Time (min)

圖 11 壓克力樹脂製程單體反應 VSP2 絕熱實驗時間 vs.溫度圖

32

-25 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275

0 25 50 75

Pressure(psig)

Time (min)

圖 12 壓克力樹脂製程單體反應 VSP2 絕熱實驗時間 vs.壓力圖 4.4 製程反應物反應特性分析

總括前述製程反應物質的實驗結果以及熱力學參數，可瞭解壓克力樹 脂製程所使用的反應單體以及觸媒都屬於放熱性物質，必須在使用時，留 意其被誘發失控放熱的危害，並避免其操作、使用或儲存溫度超過其起始 放熱溫度，且藉由起始失控放熱溫度的獲得，可進行製程緊急排放冷卻槽 的設計，另外，由製程物質的反應動力參數分析，也可瞭解物質反應的速 度以及誘發其產生放熱反應所需要的能量，熱分析動力參數的分析，主要 求取物質反應活化能、頻率因子以及反應速率常數，藉由此些參數的分析 及量化，物質反應的起始條件以及反應過程即可瞭解，並藉此預防失控反 應以及設計製程緊急排放處理設備。本次計畫研究的壓克力樹脂製程，其 製程反應物之動力參數整理如表 4 [13-25]。

表 4 壓克力樹脂製程反應物動力參數 [13-25]

反應物 E^a (kJ/mol)

ln A (1/s)

n

(dimensionless) 苯乙烯 75.3 24.65 0.5

丙烯酸 170 ± 10 40 ± 5 1.01 ± 0.02 丙烯酸丁酯 150 ± 10 35 ± 5 1.02 ± 0.03

34

4.5 冷 卻 槽 設 計 結 果

本次研究的壓克力樹脂反應製程，根據前述實驗結果，在製程中只有反 應單體槽有可能產生失控反應，此反應單體槽內混合物只要超過 150℃即可 能產生失控反應，基於更安全的緊急處理環境，建議最終冷卻混合物的溫 度與失控溫度至少需相差 10 K，因此在室溫狀態下的冷卻流體，用以將反 應混合物降低至失控溫度以下，是不可行的，接下來的槽體設計為降低溫 度至混合物的沸點以下，預防蒸氣的逸散。槽體體積取決於所需的冷卻流 體質量，可由簡單的熱平衡求得：

m^qc^qT^q = m^rc^rT^r (2) 其中，m^q為所需的冷卻流體質量，m^r為在反應器內的反應物質量，c^p為冷卻 流體的比熱值，c^r為反應物的比熱值，T^q為介於最終在冷卻槽中的混合物 與初始冷卻流體（通常為室溫）的溫度差，T^r為介於無法進行連續排放的 所獲得最大反應溫度及冷卻流體／反應物混合物的最終溫度其溫度差值 [1-12]。

冷卻流體的需求在於移除反應物高於安全溫度（最終冷卻流體／反應混 合物溫度）以上所產生的任何熱量，在壓克力樹脂反應製程的例子中，允 許的安全範圍為考慮安全溫度低於單一化學品或混合物的失控溫度或沸點 10 K，反應單體失控溫度可由前述 DSC 及 C80 掃描實驗求得，反應單體沸 點則利用熱力學 UNIFAC 化學物基團活性係數法求得，為 146.36℃，其結果 數據如表 5 所示，高於最終冷卻流體所產生的熱量，可經由假設反應混合 物的比熱是常數求得。

表 5 壓克力樹脂製程使用反應物料

36

設反應系統溫度繼續上升 50℃），槽內所需準備 的冷卻水質量可依據式(1) 求取，得 742.9 kg（假設室溫 25℃，冷卻水沸點 100℃扣除 10℃安全裕度 為 90℃），需要 0.75 m³體積的空槽擺置此當量的冷卻水，另外，假設反應 單體槽發生反應失控後，所有的反應單體全部卸除至冷卻槽內，尚須 2.57 m³ 體積空間，若再給予 10%的體積安全空間，最終壓克力樹脂反應中，單體反 應產生失控後，所需要的緊急排放冷卻槽體積為 3.65m³。

4.6 綜 合 實 驗 結 果 整 理

38

第五章、批式化學工廠自主管理制度與技術

安全衛生自主管理體系係屬事業單位整個管理系統的一部分，其目的 在於促使事業單位實施安全衛生風險的管理，不論企業規模、組織之大小，

也不論事業單位經營項目為何，成功的安全衛生自主管理體系應具備如下 圖所示之基本架構。

圖 13 安全衛生自主管理體系 安全衛生政策

安全衛生管理組織、人員

安全衛生計畫、執行

績效評量及稽核

( 依

據評量結果修正)管理審查回饋

稽核

( 稽

核結果作為績效評量依據)

而批式製程化學工廠因為雇用勞工人數大多在 100 人以下，其財力、

物力皆不如大型企業，惟其若產生火災爆炸所造成的後果，卻往往超出企 業內部風險所能承受的，故批式製程化學工廠仍應該考慮其本身風險特 性，建立屬於此類工廠的自主管理制度。

目前在國內在工業界中經常被業者採用的自主管理系統約有行政院勞 工委員會訂頒的自護制度與職業安全衛生管理系統 (OHSAS－18000)，惟 此二種管理制度與國內批式製程化學工廠之管理制度與經濟規模無法完全 吻合，造成批式製程化學工廠業者的接受度不高，因此本研究特別參考國 內批式製程化學工廠之運作現況，與國內法規的相關要求，研擬一套較適 合國內批式製程化學工廠所需要而且具體可行的自主管理體系。

5.1 自 主 管 理 系 統 之 內 涵

基於改善企業經營體質，落實企業風險管理精神，整合企業品質、環境、

安全的管理機制，營造安全舒適工作環境，提昇整體之企業形象與產業競 爭力，透過工業安全衛生自主管理系統有效達成降低成本、節省人員、改 善設備製程等經濟與安全衛生效益，所以本節主要內容乃協助事業單位自 行建立自主性的安全衛生管理體制，改進安全衛生設施、落實實行自動檢 查，以防止災害、發揮自行保護功能，並依循現行國際最新趨勢之職業安 全衛生管理系統閉環式架構（Plan-Do-Check-Act，以下簡稱 PDCA）進行 自主管理。在這個管理模式中，將事業單位推動工業安全衛生自主管理的 工作，分為安全衛生政策、安全衛生管理組織人員、安全衛生計畫及執行、

績效評量與稽核及管理階層審查等五個大項。事業單位可依此五大項之自 主管理要求事項，進行安全衛生基線清查，協助找出企業的安全衛生問題 與改善空間，並以 PDCA 機制導入各項訓練、工具、方法與技術，建立推 展架構進行自我審查、持續改善，以預防並控制危害，而達到降低工業災 害的目的；同時工業安全衛生自主管理系統是追求持續改善安全衛生績效 的最佳工具。安全衛生自主管理體系建構流程如下圖 14 所示：

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安全衛生管理單位、人員規劃、督 導安全衛生工作

安全衛生計畫訂定及執行

自主檢查(含法定自動檢查) 事故調查、原因分析、檢討 危害物標示及物質安全資料表備置 訂定作業環境、勞工健康管理計畫 訂定承攬管理辦法 訂定安全作業標準 訂定工作許可辦法 訂定動態管理辦法及巡視表 訂定教育訓練計畫

訂定危害物清單及危害通識計畫

訂定自動

檢查計畫 自動檢查

表製作 改善及預防措施實施之追蹤

自動檢查及

紀錄執行 執行 執行 執行 執行 執行 執行

績效評量與稽核 事業單位概況調查

實施法規查核 實施危害鑑別

訂定緊急應變計畫執行

安全衛生政策

圖 14 安全衛生自主管理體系建立流程

5.2 安全衛生政策

事業單位能否建立安全衛生自主管理體系與事業經營者之理念有絕對 關係，而一個事業經營者應有的安全衛生理念有：

(一)、尊重生命，凡事均以人命優先。

(二)、確信事故是可以防止的。

(三)、推動安全衛生工作的決心。

而將這些安全衛生理念融入經營理念，就是決定一個事業單位建立安全 衛生自主管理體系成功與否之關鍵。欲建立安全衛生自主管理體系，首先 事業單位須訂有職業安全衛生政策，政策中明白陳述整個事業單位職業安 全衛生具體目標，由雇主具名承諾執行該政策決心，並且公告周知所有員 工，而整個事業單位職業安全衛生工作之推動及實施則以此政策為依據。

所謂職業安全衛生具體目標，並非提口號、貼標語，如「加強工安」、

「降低職業災害」等，而是需考慮事業單位內安全因素，及執行安全衛生 工作經費等，提出一個可努力達成之量化目標，如「無衝剪機械傷害事件」、

或「年度內虛驚事件二件以內」等，然後依據執行成效再檢討、修正職業 安全衛生政策方向，如此持續不斷改善修正，逐漸建立一個安全的工作環 境，以期達到「零災害」最高目標。

而有關訂定安全衛生政策之原則可參考下列幾項：

(一)政策須以符合勞安衛、消防法規為依歸；並包括事業單位需遵守 的其他要求事項之承諾。

(二)對事業單位之安全衛生風險的性質及規模是合宜的。

(三)傳達給所有員工，並使其認知個人的安全衛生責任；同時管理階 層積極參與安全衛生活動及巡檢。

(四)訂有各級主管安全衛生權責分工之承諾，並分發安全衛生政策至 領班級以上管理人員。

(五)安全衛生政策須含括定期審查、安全績效評估或稽核之活動計 畫，以確保持續改善。

(六)安全衛生政策文件化並每年檢討修正；同時員工已透過安全衛生 政策認知安全是每一個人的責任，對於他人不安全觀念或行為會立 即溝通、勸導或制止及提報處理。