合成纖維生產(chǎn)安全技術(shù).doc

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合成纖維生產(chǎn)安全技術(shù) 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(jīng)紡絲成形和后處理而制得的化學(xué)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(chǎn)不受自然條件的限制。合成纖維除了具有強(qiáng)度高，質(zhì)輕、易洗快干、彈性好、不怕霉蛀等優(yōu)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?？梢源婷蕖⒙?、毛等天然纖維，制成紡織品和針織品，以滿足國防、科研、工農(nóng)業(yè)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(huì)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(chǎn)，一般經(jīng)過三個(gè)步驟。第一步是將乙烯、丙烯，苯、二甲苯等基本有機(jī)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(jìn)而紡成纖維。 合成纖維的主要品種及其簡(jiǎn)要生產(chǎn)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(chǎn)的主要品種有錦綸—6、錦綸—66、錦綸—1010三個(gè)品種。 錦綸—6：是由含6個(gè)碳原子的己內(nèi)酰胺聚合制得聚己內(nèi)酰胺經(jīng)紡絲而成的。生產(chǎn)過程包括：己內(nèi)酰胺的制造、聚合、紡絲及后加工。制造己內(nèi)酰胺的方法有環(huán)己烷法，苯酚法，甲苯法等。生產(chǎn)工藝方框流程見圖1。 圖1錦綸—6生產(chǎn)工藝方框流程圖 錦綸—66：是由含有6個(gè)碳原子的己二胺與6個(gè)碳原子的己二酸縮聚，并經(jīng)紡絲而成。生產(chǎn)過程包括：己二酸與己二胺混合制成己二胺己二酸鹽(簡(jiǎn)稱尼龍66鹽)，以50％尼龍66鹽的水溶液為原料，經(jīng)縮聚反應(yīng)得到聚己酸己二胺，再經(jīng)紡絲及后加工，生產(chǎn)出錦綸66長(zhǎng)絲，其生產(chǎn)工藝方框流程見圖2。 圖2錦綸66長(zhǎng)絲生產(chǎn)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(chǎn)過程包括：對(duì)苯二甲酸的制造；對(duì)苯二甲酸的酯化；乙二醇的制造；對(duì)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(duì)苯二甲酸的方法有：對(duì)二甲苯硝酸氧化法，對(duì)二甲苯分步空氣氧化法，對(duì)二甲苯一步空氣氧化法；甲苯氧化一歧化法和苯酐轉(zhuǎn)位法等。生產(chǎn)滌綸短纖維是以聚酯(PET)融體為原料進(jìn)入紡絲機(jī)；或以聚酯切片為原料，經(jīng)干燥、熔融后送入紡絲機(jī)，再經(jīng)若干加工過程得到滌綸短纖維。其生產(chǎn)工藝方框流程見圖3。 圖3滌綸短纖維生產(chǎn)工藝方框流程圖 生產(chǎn)滌綸長(zhǎng)絲是以聚酯切片為原料，經(jīng)干燥、熔融后送入紡絲機(jī)；或以聚酯融體為原料送人紡絲機(jī)，經(jīng)不同的后處理加工，得到滌綸長(zhǎng)絲。其生產(chǎn)工藝方框流程見圖4。 圖4滌綸長(zhǎng)絲生產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)器，空氣按一定比例從反應(yīng)器底部進(jìn)入，經(jīng)分布板向上流動(dòng)，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(yīng)氣體中的丙烯腈和其他有機(jī)產(chǎn)物在吸收塔被水全部吸收下來，在成品塔將水和易揮發(fā)物脫除得到高純度的丙烯腈產(chǎn)品。由丙烯腈生產(chǎn)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(chǎn)工藝方框流程見圖5。 圖5腈綸纖維生產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)器，在催化劑作用下，進(jìn)行合成反應(yīng)，生成醋酸乙烯，經(jīng)氣體分離器分離出含醋酸乙烯和醋酸的反應(yīng)液，經(jīng)精餾后送人聚合釜，在釜中以甲醇為溶劑，在聚合引發(fā)劑作用下，進(jìn)行聚合反應(yīng)，生成聚醋酸乙烯的甲醇溶液，經(jīng)醇解反應(yīng)，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(jīng)噴絲頭將原液噴入凝固浴中形成纖維，再經(jīng)熱處理和用甲醛進(jìn)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(chǎn)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(chǎn)出丙綸短纖維和丙綸膨體長(zhǎng)絲(BCF)。生產(chǎn)丙綸短纖維時(shí)，以聚丙烯切片為原料，加入顏料及穩(wěn)定劑用氣流輸送至螺桿擠壓熔融紡絲(220～280℃)，再經(jīng)若干工序，得到丙綸短纖維。其生產(chǎn)工藝流程見圖7。 圖7丙綸短纖維生產(chǎn)工藝方框流程圖 生產(chǎn)丙綸膨體長(zhǎng)絲(BCF)時(shí)，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(jīng)若干工序，得到丙綸膨體長(zhǎng)絲。其生產(chǎn)工藝方框流程見圖8。 圖8丙綸膨體長(zhǎng)絲(BCF)生產(chǎn)工藝方框流程圖職業(yè)危害合成纖維的生產(chǎn)由單體、聚合，紡絲及后加工等階段組成。生產(chǎn)物料與煉油及其他石油化工生產(chǎn)一樣，大都為易燃、易爆、有毒、有害、易腐蝕等特點(diǎn)。生產(chǎn)過程具有高溫帶壓，反應(yīng)劇烈、連續(xù)、密閉、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)?；馂?zāi)爆炸、機(jī)械傷害、中毒，灼燙和噪聲是合成纖維生產(chǎn)中的危害。其中尤以火災(zāi)爆炸對(duì)生產(chǎn)安全，人身安全威脅最大、危害最深。 1．火災(zāi)爆炸：合成纖維生產(chǎn)中，所使用的原材料性質(zhì)，反應(yīng)操作條件，著火源和生產(chǎn)部位，均會(huì)構(gòu)成火災(zāi)爆炸險(xiǎn)情。 首先，原料(如苯、苯酚、環(huán)己烷、萘苯酐，甲苯、對(duì)二甲苯、乙炔、乙烯、丙烯等)，中間品(如環(huán)己酮、對(duì)苯二甲酸、己內(nèi)酰胺、丙烯腈等)和成品都具有燃燒、爆炸兼有中毒性質(zhì)。當(dāng)設(shè)備系統(tǒng)置換吹洗不凈、有跑、冒、滴、漏時(shí)，或因誤操作形成負(fù)壓使空氣滲入，這些物質(zhì)中的可燃?xì)怏w(或蒸氣)會(huì)與空氣形成爆炸混合物，遇到生產(chǎn)中的高熱，沖擊或摩擦產(chǎn)生的機(jī)械火星、靜電火花、加熱或檢修明火，即行燃燒或爆炸。 在生產(chǎn)中，有的反應(yīng)過程本身會(huì)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(jìn)行生產(chǎn)。如果儀表失靈、控溫控壓不當(dāng)，加料錯(cuò)誤，停水停電使冷卻和攪拌中斷，都可能導(dǎo)致物料爆炸和沖料起火。同時(shí)，高溫能降低設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度以致發(fā)生裂隙，而高溫物料沖出遇空氣會(huì)自燃。此外，超過自燃點(diǎn)的高溫能使物料在設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)碳化、結(jié)焦，不僅會(huì)堵塞通路致使壓力增高而爆炸，還會(huì)在出料開閥門時(shí)或捅堵除焦時(shí)遇空氣自燃。合成纖維某些工序生產(chǎn)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(dòng)火外，生產(chǎn)中加熱源較多。通常采用聯(lián)苯(閃點(diǎn)113℃)、聯(lián)苯醚(閃點(diǎn)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(zhì)，一般需加熱至200℃以上均超過閃點(diǎn)，如果加熱不均勻，循環(huán)系統(tǒng)不嚴(yán)密，結(jié)焦堵塞，這些處于高溫的可燃液體一旦泄漏當(dāng)接觸明火時(shí)就會(huì)爆炸起火。電感加熱有時(shí)因密封不好，絕緣不良，受潮漏電，產(chǎn)生匝間短路，也會(huì)引起泄漏的可燃物料著火。 此外，在生產(chǎn)中，如錦綸、滌綸和腈綸生產(chǎn)的各工序部位(氧化、裂解、聚合等)既有可燃、可爆介質(zhì)，又有電源，熱源，容易發(fā)生火災(zāi)爆炸危害。只要內(nèi)外火險(xiǎn)因素結(jié)合，相互作用，就會(huì)發(fā)生燃燒形成爆炸，影響整個(gè)生產(chǎn)。 2．機(jī)械傷害：紡絲及后處理工序，電器、傳動(dòng)設(shè)備多，生產(chǎn)連續(xù)、高速、自動(dòng)化，廠房封閉、潮濕、噪聲、作業(yè)環(huán)境差，操作者要及時(shí)處理斷絲、廢絲卷繞等故障，很易發(fā)生機(jī)械擠傷、勾刀刺割、電梯傷人等機(jī)械傷害事故。 3．中毒：合成纖維生產(chǎn)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(zhì)。有的物質(zhì)(如苯、苯酚、己二胺)毒性較大，丙烯腈屬劇毒致癌物質(zhì)。在生產(chǎn)過程中，有些工序設(shè)在室外，有些是全封閉式生產(chǎn)，一般對(duì)人體的危害不大。但由于設(shè)備管道腐蝕穿孔，密封不嚴(yán)，有跑、冒、滴、漏意外事故和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，這些有毒物質(zhì)以蒸氣或粉塵形式擴(kuò)散，會(huì)污染作業(yè)環(huán)境。人們長(zhǎng)期在污染環(huán)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(chǎn)中使用高濃度硫酸、二氧化硫等酸堿強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，有的工序高溫帶壓，容易發(fā)生酸堿灼傷和高溫高熱燙傷危害。 5．噪聲：合成纖維生產(chǎn)中，卷繞、紡絲及后加工是在封閉式廠房?jī)?nèi)進(jìn)行，機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備的噪聲常集而不散。工人常年在超過國家工業(yè)衛(wèi)生允許標(biāo)準(zhǔn)的噪聲環(huán)境中作業(yè)，會(huì)引起耳聾、心悸、心慌、頭昏、乏力等疾病。 預(yù)防措施 1．合成纖維廠的建設(shè)要對(duì)勞動(dòng)保護(hù)、工業(yè)衛(wèi)生、消防、環(huán)境評(píng)價(jià)的措施和設(shè)施同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和投產(chǎn)。全廠的區(qū)域規(guī)劃、平面布置、防火間距、消防道路、管道敷設(shè)、防雷接地、均應(yīng)符合國家的有關(guān)規(guī)定。特別是單體生產(chǎn)單元要考慮到防火防爆中毒的特殊性，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，采用敞開式或半敞開式建設(shè)。 2．生產(chǎn)中使用的壓力容器及設(shè)備管道，必須嚴(yán)格按照國家有關(guān)條例、規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用管理和定期檢驗(yàn)。各種儀表、安全附件必須齊全，靈敏可靠。加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)、消除跑、冒、滴、漏，保持設(shè)備良好。 3．凡有氫氣、乙炔、乙烯、丙烯、苯、二甲苯、環(huán)己烷、丙烯腈等易燃?xì)怏w和易燃液體的設(shè)備、管線，均應(yīng)接有導(dǎo)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(shè)備系統(tǒng)應(yīng)有良好接地。 4．對(duì)于物料自聚放熱、分解而造成超溫超壓，有可能引起火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)的反應(yīng)設(shè)備，除了應(yīng)有自動(dòng)和手動(dòng)緊急泄壓排放設(shè)施(如放空管、事故泄壓等)以外，還應(yīng)設(shè)置自動(dòng)聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)。對(duì)可燃?xì)怏w容易泄漏擴(kuò)散處應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)報(bào)警儀。此區(qū)域的電氣設(shè)備，開關(guān)應(yīng)用防爆型。 5．聚合物熔融紡絲時(shí)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(chǎn)裝置、廠房應(yīng)通風(fēng)良好、加強(qiáng)塵毒定期監(jiān)測(cè)，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(dòng)保護(hù)用品，定期進(jìn)行體格檢查。 7．裝置開工、檢修要制定專門的開停車方案，嚴(yán)格執(zhí)行安全檢修規(guī)定，建立檢修后的驗(yàn)收和開車制度。 8．裝置區(qū)要設(shè)立事故狀態(tài)下的應(yīng)急消防，搶救設(shè)施和器材。提高操作人員素質(zhì)，精心操作，認(rèn)真巡回檢查，及時(shí)消除事故隱患。 合成纖維某些工序生產(chǎn)的溫度和壓力情況 safetyinthemanufactureofsyntheticfiber合成纖維生產(chǎn)一般經(jīng)過3個(gè)步驟。第一步是將乙烯、丙烯、苯、二甲苯等基本有機(jī)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(jìn)而紡成纖維。 產(chǎn)量較大的合成纖有錦綸—6、滌綸、腈綸、維綸。 1．錦綸—6的生產(chǎn)錦綸—6是由單體己內(nèi)酰胺聚合紡絲而成，因此，又叫聚己內(nèi)酰胺纖維。它的生產(chǎn)過程包括：己內(nèi)酰胺的制造、聚合；紡絲及后加工。制造己內(nèi)酰胺的方法有環(huán)己烷法、苯酚法、甲苯法等。 2．滌綸的生產(chǎn)滌綸是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱。它的生產(chǎn)過程包括：對(duì)苯二甲酸的制造；對(duì)苯二甲酸的酯化；乙二醇的制造；對(duì)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(duì)苯二甲酸的方法有：對(duì)二甲苯硝酸氧化法；對(duì)二甲苯分步空氣氧化法；對(duì)二甲苯一步空氣氧化法；甲苯氧化—歧化法和苯酐轉(zhuǎn)換位法等。 3．腈綸的生產(chǎn)腈綸是聚丙烯腈的商品名稱。它的生產(chǎn)過程包括：?jiǎn)误w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(chǎn)維綸是聚乙烯醇縮醛纖維的商品名稱。它的生產(chǎn)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(chǎn)過程的危險(xiǎn)性，可從以下4個(gè)方面分析。 (1)從原料性質(zhì)上看，原料、中間品和成品大都是易燃、可燃、易爆的物質(zhì)。當(dāng)設(shè)備系統(tǒng)置換不良，或上述易燃、易爆物質(zhì)從不嚴(yán)密處泄漏；或因誤操作形成負(fù)壓使空氣滲入，這些物質(zhì)中的可燃?xì)怏w或蒸氣便與空氣混合形成爆炸性氣體。遇到生產(chǎn)中的高熱、沖擊或摩擦產(chǎn)生的火星和靜電火花、加熱或檢修用的明火等都會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。 (2)從反應(yīng)和操作條件上看(見表5—6)，有的反應(yīng)本身放熱，有的在高溫下作業(yè)，有的在壓力下作業(yè)，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(jìn)行生產(chǎn)。如果儀表失靈，控溫控壓不當(dāng)，加料錯(cuò)誤，或因特殊情況發(fā)生停電停水使冷卻和攪拌中斷，都有可能導(dǎo)致爆炸或沖料起火。同時(shí)，高溫能使設(shè)備系統(tǒng)的機(jī)械強(qiáng)度降低，容易產(chǎn)生裂隙，而高溫物料由此沖出遇空氣即會(huì)自燃。此外，超過自燃點(diǎn)的高溫能使物料在設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)炭化、結(jié)焦，不僅會(huì)造成通路堵塞憋壓爆炸，還會(huì)在出料節(jié)門時(shí)或捅堵除焦時(shí)遇空氣自燃。 (3)從著火源上看，除了有電源和檢修動(dòng)火外，生產(chǎn)中力口熱源較多，通常采用聯(lián)苯、聯(lián)苯醚等熱載體加熱或電感應(yīng)加熱。聯(lián)苯的閃點(diǎn)113℃，聯(lián)苯醚的閃點(diǎn)102℃，它們的閃點(diǎn)溫度并不高，但在生產(chǎn)過程中，一般需加熱至200℃以上，溫度均已超過閃點(diǎn)很多，當(dāng)接觸明火時(shí)，即能燃燒。如果加熱爐熱油循環(huán)系統(tǒng)不良，爐管內(nèi)結(jié)焦堵塞，或在電加熱爐加熱時(shí)，因密封不好，絕緣不良，受潮漏電，產(chǎn)生匝間短路等，均能引起生產(chǎn)異常，甚至?xí)?dǎo)致泄漏的可燃物料著火。 (4)從生產(chǎn)部位上看，錦綸生產(chǎn)中的加氧脫氧，氧化或光化，裂解，聚合或縮聚；滌綸生產(chǎn)中的氧化，酯化，酯交換，縮聚；腈綸生產(chǎn)中的合成，氧化，精制，聚合，這些部位，都有可燃、可爆介質(zhì)，又有電源、熱源，只要內(nèi)外火險(xiǎn)因素結(jié)合，相互作用，就會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。 表5—6合成纖維生產(chǎn)的溫度和壓力情況 生產(chǎn)工序 熱效應(yīng) 操作溫度，℃ 操作壓力，MPa 錦綸 苯加氯制環(huán)己烷 苯酚加氫制環(huán)己醇 環(huán)己烷氧化制環(huán)己酮 環(huán)己醇脫氫制環(huán)己酮 環(huán)己酮氧化制己內(nèi)酯 己內(nèi)酰胺的聚合 環(huán)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(duì)二甲苯硝酸氧化 對(duì)二甲苯分步空氣氧化、酯化 對(duì)二甲苯一步空氣氧化、酯化 萘氧化制苯酐 苯酐的轉(zhuǎn)位 甲苯空氣氧化 苯甲酸鉀鹽的歧化 對(duì)苯二甲酸的酯化 乙烯氧化制環(huán)氧乙烷 酯交換 縮聚反應(yīng) 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 第 15 頁 共 15 頁