典型反应过程的安全技术
(一)、氧化反应
1)、氧化反应的主要危险性
(1)、氧化反应需要加热,同时绝大多数反应又是放热反应,因此,反应热如不及时移去。将会造成反应失控,甚至发生爆炸。
(2)、氧化反应中被氧化的物质大部分是易燃、易爆物质,如乙烯氧化制取环氧乙烷、甲醇氧化制取甲醛、甲苯氧化制取苯甲酸中,乙烯是可燃气体,甲苯和甲醇是易燃液体。
(3)、氧化反应中的有些氧化剂本身是强氧化剂,如高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢、过氧化苯甲酰等,具有很大的危险性,如受高温、撞击、摩擦或与有机物、酸类接触,易引起燃烧或爆炸。
(4)、许多氧化反应是易燃、易爆物质与空气或氧气反应,反应投料比接近爆炸极限,如果物料配比或反应温度控制不当,极易发生燃烧爆炸。
(5)、氧化反应的产品也具有火灾、爆炸危险性。如环氧乙烷、36.7%的甲醛水溶液等。
(6)、某些氧化反应能生成过氧化物副产物,它们的稳定性差,遇高温或受撞击、摩擦易分解,造成燃烧或爆炸。如乙醛氧化制取醋酸过程中生成过醋酸。
2、氧化过程的安全措施
1)、在氧化反应中,一定要严格控制氧化剂的投料比,当以空气或氧气为氧化剂时,反应投料比应严格控制在爆炸范围以外。
(2)、氧化剂的加料速度不宜过快,防止多加、错加。反应过程应有良好的搅拌和冷却装置,严格控制反应温度、流量,防止超温、超压。
(3)、防止因设备、物料含有杂质为氧化剂提供催化剂,例如有些氧化剂遇金属杂质会引起分解。空气进入反应器前一定要净化,除掉灰尘、水分、油污以及可使催化剂活性降低或中毒的杂质,减少着火和爆炸的危险。
(4)、反应器和管道上应安装阻火器,以阻止火焰蔓延,防止回火。接触器应有泄压装置,并尽可能采用自动控制、报警连锁装置。
(5)、在设备系统中宜设置氮气、水蒸气灭火装置,以便及时扑灭火灾。
(二)还原反应
1)、还原反应的主要危险性
(1)、许多还原反应都是在氢气存在条件下,并在高温、高压下进行,如果因操作失误或设备缺陷发生氢气泄漏,极易发生爆炸。
(2)、还原反应中使用的催化剂,如雷内镍、钯碳等,在空气中吸湿后有自燃危险,在没有点火源存在的条件下,也能使氢气和空气的混合物引燃。
(3)、还原反应中使用的固体还原剂,如保险粉,氢化铝锂、硼氢化钾等,都是遇湿易燃危险品。
(4)、还原反应的中间体,特别是硝基化合物还原反应的中间体,也有一定的火灾危险,例如,邻硝基苯甲醚还原为邻氨基苯甲醚过程中,产生150℃下可自燃的氧化偶氮苯甲醚。苯胺在生产过程中如果反应条件控制不好,可生成爆炸危险性很大的环已胺。
(5)、高温、高压下的氢对金属有渗碳作用,易造成氢腐蚀。
2)、还原反应过程的安全措施
(1)、操作过程中一定要严格控制温度、压力、流量等各种反应参数和反应条件。
(2)、注意催化剂的正确使用和处置。雷内镍、钯碳等催化剂平时不能暴露在空气中,要浸在酒精中。反应前必须用氮气置换反应器内的全部空气,经测定确认氧含量符合要求后,方可通入氢气。反应结束后,应先用氮气把氢气置换掉,才可出料,以免空气与反应器内的氢气混合,在催化剂自燃的情况下发生爆炸。
(3)、注意还原剂的正确使用和处置。例如,氢化铝锂应浸没在煤油中储存。使用时应先用氮气置换干净,在氮气保护下投料和反应。
(4)、对设备和管道的选材要符合要求,并定期检测,以防止因氢腐蚀造成事故。
(5)、车间内的电气设备必须符合防爆要求,厂房通风要好,且应采用轻质屋顶,设置天窗或风帽,使氢气易于逸出,尾气排放管要高出屋脊2 m以上并设阻火器。
(三)、硝化反应过程的主要危险及控制
有机化合物分子中引入硝基取代氢原子而生成硝基化合物的反应,称为硝化。用硝酸根取代有机化合物中的羟基的化学反应,则是另一种类型的硝化反应,产物称为硝酸酯。硝化反应是生产染料、药物及某些炸药的重要反应。
硝化过程常用的硝化剂是浓硝酸或浓硝酸和浓硫酸配制的混合酸。此外,硝酸盐和氧化氮也可做硝化剂。一般的硝化反应是先把硝酸和硫酸配制成混酸,然后在严格控制温度的条件下将混酸滴入反应器,进行硝化反应。
1.硝化反应的主要危险性
(1)、硝化反应是放热反应,温度越高,硝化反应的速度越快,放出的热量越多,越极易造成温度失控而爆炸。
(2)、被硝化的物质大多为易燃物质,有的兼具毒性,如苯、甲苯、脱脂棉等,使用或储存不当时,易造成火灾。
(3)、混酸具有强烈的氧化性和腐蚀性,与有机物特别是不饱和有机物接触即能引起燃烧。硝化反应的腐蚀性很强,会导致设备的强烈腐蚀。混酸在制备时,若温度过高或落入少量水,会促使硝酸的大量分解,引起突沸冲料或爆炸。
(4)、硝化产品大都具有火灾、爆炸危险性,尤其是多硝基化合物和硝酸酯,受热、摩擦、撞击或接触点火源,极易爆炸或着火。
2.硝化反应过程的安全措施
(1)、制备混酸时,应严格控制温度和酸的配比,并保证充分的搅拌和冷却条件,严防因温度猛升而造成的冲料或爆炸。不能把未经稀释的浓硫酸与硝酸混合。稀释浓硫酸时,不可将水注入酸中。
(2)、必须严格防止混酸与纸、棉、布、稻草等有机物接触,避免因强烈氧化而发生燃烧爆炸。
(3)、应仔细配制反应混合物并除去其中易氧化的组分,不得有油类、酐类、甘油、醇类等有机物杂质,含水也不能过高;否则,此类杂质与酸作用易引发爆炸事故。
(4)、硝化过程应严格控制加料速度,控制硝化反应温度。硝化反应器应有良好的搅拌和冷却装置,不得中途停水断电及搅拌系统发生故障。硝化器应安装严格的温度自动调节、报警及自动连锁装置,当超温或搅拌故障时,能自动报警并停止加料。硝化器应设有泄爆管和紧急排放系统,一旦温度失控,紧急排放到安全地点。
(5)、处理硝化产物时,应格外小心,避免摩擦、撞击、高温、日晒,不能接触明火、酸、碱等。管道堵塞时,应用蒸气加温疏通,不得用金属棒敲打或明火加热。
(6)、要注意设备和管道的防腐,确保严密不漏。