苯硝化生产硝基苯工艺过程与防范对策样本Word格式.docx
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低毒,半数致死量(大鼠,经口640mg/kg),硝基苯由苯经硝酸和硫酸混合硝化而得。
实验室制硝基苯由于溶有硝酸分解产生二氧化氮而有颜色,除杂方式:
加氢氧化钠溶液,分液。
1.2硝基苯应用
硝基苯是重要基本有机化工原料,用于生产染料、香料、炸药等有机合成工业,经催化加氢或铁粉还原可得苯胺,这是硝基苯最重要用途,由苯胺进而生产各种有机中间体,广泛应用于合成皮革(MDI)、橡胶、医药、农药、军事及其她工业[5-10]。
硝基苯还可作为测定分子量溶剂,测定矿物折射指数,检定硫化物、硝酸盐;
气相色谱固定液(最高使用温度150℃,溶剂为甲醇),分离分析烃类及有机和无机金属化合物;
有机微量分析测定硝基(液体)原则品。
1.3硝基苯生产工艺流程
国内苯硝化生产工艺重要为塔釜串联混酸制硝基苯。
因而,以四釜串联混酸法生产硝基苯为例,其生产工艺流程为:
将98%硝酸、98%硫酸和68%硝化稀硫酸按一定比例在配酸釜中配制成合格混酸,将混酸与酸性苯及循环稀硫酸持续送入1#釜硝化反映器,通过溢流依次流向2#、3#和4#硝化釜继续进行反映,反映后物料溢流至硝化分离器,通过重力沉降以实现持续分离酸性硝基苯和硝化稀硫酸。
硝化稀硫酸其中大某些用于系统内循环,少某些进入萃取釜,经萃取分离器分离出酸性苯和稀硫酸,萃取后稀硫酸被用于混酸配制装置、稀酸提浓装置和硫基肥装置。
酸性硝基苯经中和、水洗、分离等操作,得到中性粗品硝基苯[11]。
粗硝基苯经初馏塔除去轻组分(涉及苯和水)后进入精馏塔除去重组分(重要是硝基酚、硝基酚钠、二硝基苯、硫酸钠和硝酸钠等杂质),最后可得到成品硝基苯产品。
硝基苯生产工艺中产生废水用汽提塔回收其中有机物(重要为硝基苯)后,剩余废水物料被送往生化解决站集中解决后达标排放。
苯硝化工艺重要工艺流程图有:
图1苯硝化生产硝基苯工艺流程简图
2工艺危险性分析
硝基苯生产属高危行业,稍有不慎,就会导致装置中危险介质泄漏、燃烧,甚至爆炸等安全事故,给人们人身和财产安全导致巨大损失,并且还会污染环境[12]。
但是,如果控制好装置核心工序工艺参数,理解危险介质危险特性,严格按照规程做好要害和核心装置除酚排焦,就可以提高硝基苯装置持续安全生产能力。
保证安全生产前提是必要清晰生产过程中涉及危险物质和工艺流程危险特性。
2.1物质危险性分析
硝基苯生产中涉及重要物料有:
硝酸,硫酸,氢氧化钠,苯,硝基苯,多硝基苯,以及硝基酚(盐)等物质。
它们都属于危险化学品,并且具备毒性、腐蚀性、可燃性甚至爆炸危险性。
2.1.1硝酸
易挥发和有刺激液体,分子式HNO3,相对密度不不大于1.48,淡黄色到红褐色液体,浓硝酸(98%)露于空气中有“发烟”现象,此为N2O5,即硝酐,在空气中与水汽形成酸雾。
属8.1类危险化学品(酸性腐蚀品),空气中最高容许体积质量为5mg/m3(以NO2计)。
重要危险性体当前如下几方面:
1对皮肤黏膜有强腐蚀作用;
2吸入硝酸气雾能引起呼吸道刺激症状,大量吸入可引起肺水肿;
3皮肤和眼睛接触可产生强烈化学灼伤;
4硝酸火灾危险性极大,氧化能力强,与还原剂反映放出大量热可引起火灾和爆炸。
2.1.2硫酸
纯品为无色、无臭、透明油状液体,呈强酸性。
分子式H2SO4,相对密度:
98%硫酸为1.836;
93%硫酸为1.827。
熔点为10.35℃,沸点为338℃。
化学性质很活泼,几乎能与所有金属及其氧化物反映生成硫酸盐,还能和其她无机酸盐类作用。
属8.1类危险化学品(酸性腐蚀品),空气中硫酸雾最高容许体积质量为1mg/m3。
①硫酸对呼吸道黏膜有刺激和烧灼作用,能损害肺脏;
②溅到皮肤上可引起严重灼伤;
③硫酸气溶胶比二氧化硫有更明显毒性作用。
2.1.3氢氧化钠
别名苛性钠、火碱、火碱,分子式为NaOH。
纯品为无色透明晶体,相对密度为2.31,熔点为318.4℃,沸点为1390℃。
与金属铝、非金属硼和硅等反映放出氢;
与氯、溴、碘等卤素发生歧化反映;
与酸类发生中和作用生成盐和水。
属8.2类危险化学品(碱性腐蚀品),空气中烧碱粉尘最高容许体积质量为0.5mg/m3。
①氢氧化钠具备极强腐蚀性,其溶液或粉尘溅到皮肤上,特别是溅到黏膜处,可产生软痂,并能进一步深层组织;
②灼烧后留有瘢痕;
③溅入眼内,不但损伤角膜,并且可使眼睛深部组织受伤。
2.1.4苯
无色至淡黄色易挥发非极性液体,分子式为C6H6。
具备高折射性和强烈芳香味,易燃、有毒。
相对密度0.879,凝固点为5.5℃,沸点为80.1℃,折射率为1.501,闪点(闭杯)﹣11.1℃,自燃点562.2℃,爆炸极限为1.2%~8.0%(体积分数)。
微溶于水,与乙醇、乙醚、丙酮、四氯化碳、二硫化碳和醋酸混溶。
属3.1类危险化学品(低闪点液体),空气中最高容许质量浓度为40mg/L。
1火灾、爆炸、中毒;
2极易燃,其蒸汽与空气混合形成爆炸性混合物,遇明火、高温能引起燃烧爆炸;
3对中枢神经系统有急性中毒作用,对造血组织及神经系统有慢性中毒作用。
2.1.5二硝基苯
二硝基苯分为间二硝基苯和邻二硝基苯两种。
间二硝基苯,是一种有挥发性无色固体,熔点89℃,沸点301℃,微溶于水,溶于乙醇、乙醚和苯等,是剧毒品。
邻二硝基苯,是一种有苦杏仁味无色到黄色片状结晶,有挥发性,熔点118℃,沸点319℃,微溶于水,溶于乙醇、乙醚和苯等,是剧毒品。
1易燃,遇明火、高热易燃;
2与氧化剂混合能形成爆炸性混合物,经摩擦、震动或撞击可引起燃烧或爆炸;
3燃烧(分解)产物有:
一氧化碳、二氧化碳和氧化氮物质。
2.2工艺过程危险性分析
硝基苯工业化生产重要涉及:
混酸配制、苯硝化、中和水洗、脱水精馏和废水解决以及配套罐区和员工操作等过程。
2.2.1混酸配制过程
混酸配制过程是将浓硝酸和硝化稀硫酸按一定比例送入配酸釜,此过程必要严格控制原料酸加料顺序和加料速度,配酸温度在40℃如下,以减少硝酸挥发,并避免意外事故发生。
混酸开车时,如果监测系统故障或循环冷却水中藻类等杂质附着在蛇管管壁上会严重影响换热,混酸达到85℃以上时,硝酸某些发生分解,生成氮氧化物和水,如果有某些硝基物生成,高温时就有也许引起爆炸性反映。
由于该工序涉及物料均为酸类,故法兰等有也许泄漏酸料。
2.2.2苯硝化过程
此过程为硝基苯生产核心过程,当混酸与苯进行硝化反映时,为一种强放热反映,因而及时有效散热,是硝化生产工序重要安全防范办法。
由于硝化反映激烈,放热量大,工艺过程反映温度较高,存在深度氧化等副反映发生,釜式硝化反映器因夹套或蛇管焊缝腐蚀而使冷却水漏入硝化液中,硝化液遇到水则温度急剧上升,反映进行得不久,可分解产气愤体物质而引起爆炸危险。
同步,也会使稀释硫酸增长对釜内构件腐蚀限度从而使搅拌装置浮现故障,使反映急剧发生,导致潜在危险。
2.2.3中和水洗过程
中和过程是将酸性硝基苯与10%左右氢氧化钠溶液进行酸碱中和反映,除了与夹带硫酸和硝酸液滴反映生成无机盐之外,还会与反映生成副产物硝基酚发生反映生成易溶于水钠盐。
水洗过程是将中和过程中生成酚钠盐和无机盐溶于水而与硝基苯实现分离。
硝化液在分离出稀硫酸后,剩余酸性硝基苯(涉及硝化产物硝基苯,副产物二硝基苯及硝基酚以及少量未反映物苯和夹带无机酸)通过中和、一级水洗和二级水洗工序(有也采用水洗、中和及水洗工序),除去其中无机酸和酚类化合物,使得粗硝基苯中硝基酚钠控制在工艺指标范畴内。
当前,诸多厂中和、水洗工序采用釜式设备,碱洗和洗水用量大,酚类化合物洗涤效果不是很抱负,流入精馏系统酚类化合物,由于受蒸汽加热控制或操作不当极易发生热分解爆炸事故。
2.2.4脱水精制过程
苯硝化工艺精制工序过程是将水洗后中性粗品硝基苯通过预热器加热后送入初馏塔,塔顶下物料轻组分(苯和水)除少某些回流外,大某些物质将被采出系统。
塔釜物料则所有进入精馏塔,进行再次蒸馏,塔顶硝基苯下料进入回流罐,除少某些用于回流之外,大某些硝基苯则被输送至硝基苯成品罐。
对于塔釜积聚高沸物(二硝基苯、硝基酚盐等)则定期采出精馏塔外进行集中解决运用。
对于初馏系统,进料预热器和塔釜再沸器采用低压蒸汽加热,由于进料中具有酚钠盐和无机盐,因而加热后析出晶体会粘附在预热器管壁上,积累到一定限度时,分解挥发与漏入空气形成爆炸性混合物,达到极限时就也许发生爆炸。
同步,进入精馏系统物料硝基苯(具有二硝基苯和钠盐)在异常高温时易发生激烈放热分解。
2.2.5罐区
硝基苯生产过程中离不开贮藏罐罐区配套设施,这些贮罐储存有硝酸、硫酸、稀硫酸、苯、硝基酚、碱液以及物料废水等,一旦生产区域着火爆炸,将会引爆毗邻罐区,大量物料流到地面上,同步在爆炸热影响下,大量硝基化合物蒸汽和粉尘毒性物质挥发至空气中,吸入后不但能渗入人体内,并且还能透过热皮肤进入人体,严重中毒时,会使人失去知觉,更严重是罐区很有也许引起连环性爆炸,大量物料泄漏,这对于化工密集区来说,所导致后果极有也许是毁灭性。
2.2.6人员操作
生产开停车、寻常操作和维护过程重要是由技能操作人员完毕,因此技能操作人员作用至关重要。
她们操作水平高低、责任心强弱、应急事故判断和解决能力等都决定了生产与否能平稳运营。
可见,工艺自身存在危险和设备故障、缺陷或操作失误,在硝基苯生产过程中均有也许导致火灾、爆炸等事故发生。
3典型事故案例简介与分析
3.1案例背景
1992年3月10日,江苏省常熟市阳桥化工厂发生硝基苯装置爆炸事故,导致8人死亡,7人受伤,直接经济损失84万余元。
事故发生在硝基苯生产车间,对于硝基苯精制工序危险因素基本上都是在硝化和中和过程中生成副产物形成。
3.2因素分析
由于粗硝基苯生产过程复杂,副反映种类繁多,因此再沸器中存在物质成分复杂,按照危险介质状态分,有液态“焦油”和固态“焦化物”两种物质。
焦油是硝基苯、二硝基苯、硝基酚及其钠盐、无机盐等物质构成液态混合物。
焦化物是某些无机盐类积聚在管壁上形成粘稠状固态物质,其中也具有一定量硝基酚钠及二硝基苯等物质。
这些物质会附着在或存在于预热器、精馏再沸器和焦油罐等设备上,一旦温度达到其爆炸极限时,就也许会发生爆炸性安全事故。
4苯硝化工艺安全防止办法
4.1从源头上控制危险发生
(1)加强工艺生产前段工序控制,减少岗位误操作,稳定工艺参数,控制好反映温度,尽量减少副产物生成;
(2)合理配比反映物料,拟定适中停留时间,选取合理搅拌速度;
(3)防止生产过程中反映条件波动,减少精馏原料中硝基酚盐等危险杂质含量升高。
4.2提高中和、水洗效果
(1)进行充分中和,使硝基苯中酸类物质完全转化为盐类物质;
(2)提高混合状态,使两相充分接触,使盐类更易于溶于水中;
(3)恰当提高搅拌速率,增长导流等技术改造手段以改进混合效果;
(4)掌握好混合限度,过渡混合会产生乳化现象;
(5)在中和水洗过程中一旦发生乳化现象,需及时采用办法提前截取,避免乳化液进入精馏塔(一是可在粗品罐或澄清器中用蒸汽加热来破乳;
二是提高粗硝基苯预热器温度指标,使硝基酚钠盐在预热器中析出,再通过蒸煮预热器,使硝基酚钠盐重新溶入水中排出)。
4.3核心部件定期排查
(1)定期对装置所有连接部位、阀门及管道密封性进行检测;
(2)安全阀、压力表、温度计和液位计按规定定期进行校验;
(3)反映器、精馏塔等装置要经常进行密封性检测,防止设备破裂而导致事故发生。
4.4定期清洗装置
(1)定期对精制装置进行煮塔、去垢等清洗工作;
(2)及时排焦,防止精馏塔釜液中硝基酚钠盐等杂质含量超标;
(3)在清洗排焦过程中,须严格按照安全规程操作,防止因违规操作而导致事故发生;
(4)加强系统工艺参数监控,并依照实际生产状况,合理制定、修改排焦和清焦周期。
4.5停车检修安全
(1)停车检修过程中,采用降温、通保护气、检测等安全保障办法,精馏装置内温度必要降到一定范畴方可清除真空;
(2)清焦过程中,必要按操作规程进行清理工作,特别注意是,在清焦过程中禁止使用坚硬工具摩擦撞击管道容器壁面。
4.6加强安全管理
(1)加强上岗员工安全培训,特别是新员工培训教诲,增强职工安全保护意识,定期对全体员工进行安全考核;
(2)制定严格而全面安全管理操作章程,并保证其有效实行;
(3)恰当增长安全投入,加强管理,减少事故基本领件发生概率,从而减少或避免爆炸事故发生。
5结语
对于苯硝化生产硝基苯要做到安全生产,必要理解工艺中所涉及物质特性及危险因素,熟悉工艺特点及流程。
严格执行操作规程,加强安全教诲培训,提高员工安全技术水平,制定有效安全防止办法,可以保证硝基苯生产长周期安全、稳定运营,减少事故发生率,保证人员安全,提高经济效益。
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