硝化过程中的安全生产技术

　　硝化过程是指在有机化合物中引入硝基，取代其氢原子而生成硝基化合物的反应过程，在有机化学工业生产中，特别是在染料、炸药、农药及某些药物生产中应用十分普遍。由于硝化过程中，所用硝化剂是强氧化剂，被硝化的产物大多数易燃，硝化反应是放热反应，如果操作不当，容易发生安全事故。因此，研究硝化过程的防火防爆等安全技术工作十分重要。

　　1工艺及其设备

　　硝化过程大体由混酸制备（硝化剂）、硝化反应、后处理与精制等工序组成。

　　1.1硝化剂

　　不同的硝化对象，往往使用不同的硝化剂；相同的硝化对象，若采用不同的硝化剂，则得到不同的硝化产物组成。因此，硝化剂的选择是硝化反应必须认真考虑的。一般在硝化工艺过程中，常用的硝化剂分别为稀硝酸、浓硝酸、混酸、硝酸盐。

　　1.2硝化过程使用的设备

　　硝化过程通常使用的设备有混酸锅、硝化锅及附属设备，混酸锅用于制备混酸，硝化锅用于硝化反应，一般为搅拌式反应器，主要由锅体、搅拌器、传动装置、冷却（加热）装置、进出口管、法门和控制仪表组成。

　　混酸锅的操作过程：应先用水将浓硫酸稀释，在不断搅拌和冷却条件下加入浓硝酸，并且严格控制温度和酸的配比，严防冲料或爆炸[1]。

　　硝化锅的操作过程：物料由上部加入到锅内，在搅拌器的作用下，迅速地混合并进行化学反应。如果需要取出反应热量，可向夹套或蛇管内通入冷水或制冷剂；如果需要加热，可向夹套或蛇管内通入加热蒸汽。硝化锅里面装有推进式搅拌器，锅底部制成凹形并装有压出管，以保证压料时能将物料全部压出[2]。

　　2火灾爆炸危险性分析

　　2.1混酸制备时，水和浓硫酸混合以及稀硫酸和硝酸混合都产生大量热量，若控制不好温度和酸的配比，容易发生冲料和爆炸事故[1]。

　　2.2硝化反应是一个强烈的放热反应，引入一个硝基可放热152～153kJ/mol的热量。在生产过程中，如果投料速度过快，冷却水供应减少或中断，或搅拌停止，都会造成反应温度过高，导致爆炸事故发生。

　　2.3制备好的混酸具有强烈的氧化性和腐蚀性，硝酸盐也是氧化剂，它们与有机物接触，会发生氧化反应，放出大量二氧化氮和热量，引起硝基混合物从设备中喷出而造成爆炸事故。有机物的氧化是硝化过程中最危险的不正常现象。

　　2.4硝化锅的冷却水因泄漏进入硝化物中，会引起温度急剧上升，促使硝酸大量分解，造成腐蚀设备和爆炸事故；同时，如果油落入硝化锅中，也容易引起爆炸事故。

　　2.5某些硝化产品具有非常大的危险性，如脂肪族硝基化合物闪点较低，二硝基和多硝基化合物性质极不稳定，受热、强烈撞击或摩擦会发生分解爆炸。

　　2.6混酸中的硫酸被反应生成的水稀释时，将产生相当于反应热7.5%～10%的稀释热,如果不及时将热量移出,将导致温度迅速上升,引起多硝化、氧化等副反应，同时还将造成硝酸大量分解，产生红棕色二氧化氮气体和水。假如有部分硝基物生成，高温下可引起爆炸[2]。

　　3防火防爆安全措施

　　3.1严格控制硝化反应温度

　　具体方法：（1）控制好加料速度和加料配比，硝化剂的加料应采用双重阀门加料，向硝化器中加入固体物质，必须采用漏斗或翻斗车，严禁将大块物料加入。（2）反应中应连续搅拌，以保持物料混合良好，温度均匀。搅拌机应配备自动连接的备用电源，防止由于突然断电造成机械搅拌停止。（3）硝化锅应有足够的冷却面积，并保证连续供给冷却水，以确保及时导出反应热、稀释热等。为此，要配置环状供水管网和两个水入口，并设置高位水槽，其容量可维持0.5h冷却水供应。（4）当硝化过程中发现红棕色二氧化氮气体时，应立即停止加料，以控制可能发生的危险。

　　3.2防止油与硝化物料接触

　　具体方法：（1）搅拌器采用硫酸作润滑剂，温度计套用硫酸作导热剂，禁止使用普通机油或甘油。（2）硝化器盖上不得放置油浸填料。（3）硝化锅搅拌器的轴上，应备有小槽，防止齿轮上的油掉入硝化器中[2]。

　　3.3防止冷却水漏进硝化锅

　　硝化锅夹套中的冷却水压力呈微负压，在水的入口管上安装压力表，在进水管、排水管上分别安装温度计，通过监测进、排口水温的变化，判断夹套焊缝是否因腐蚀而泄漏，以避免硝化物遇水温度急剧上升。为了便于检查，在排水管上，可安装电导自动报警器，当管中漏入极少量酸时，水的电导率会立即发生变化，此时报警器发出报警[2]。

　　3.4设立安全装置

　　具体措施：（1）硝化锅应安装自动温度调节器，设置反应温度、加料量及其他的自动控制联锁装置，当出现反应温度升高到规定值及搅拌停止等情况时，自动联锁装置启动，避免事故发生。（2）应安装可移动的排气罩，以便硝化锅的加料口关闭时，排出设备中的气体。（3）硝化锅应附设相当容积的紧急放料槽，以防发生事故时，采取紧急放料措施，放料阀可采用自动控制的气动阀或手动阀[3]。

　　3.5防止硝化过程中的氧化反应

　　有机物质遇硝化剂会发生剧烈氧化反应，因此，硝化原料在使用前应进行检验，并仔细地配制反应混合物并彻底除去其中的易氧化组分。

　　3.6消除生产过程及后处理过程的不安全因素

　　具体方法：（1）硝化设备应确保严密不漏，防止硝化物料溅落到蒸汽管道等高温设施的表面上而引起燃烧或爆炸。（2）如发生管道堵塞，可利用蒸汽加温疏通，严禁用金属物件敲打或明火加热。（3）进行硝化过程时，卸出物料，应采用真空卸料法。（4）硝基化合物具有很强烈的爆炸性，在蒸馏硝基化合物时，必须特别小心。由于蒸馏是在真空状态下进行，而硝基化合物蒸馏余下的热残渣与空气中氧作用能发生爆炸，所以必须采取有效的防爆措施来处理这些残渣。（5）因压缩空气中含有水分或油类，所以制备混酸搅拌时，不宜采用压缩空气搅拌。（6）分析取样应在下层硝化混合物进行，以免未完全硝化的产物突然起火。（7）硝基化合物应在规定的温度和安全条件下单独存放，不得超量储存。（8）在生产厂房中，不准存放起爆物品以及与生产无关的用具[1]。

　　3.7车间内禁止火种

　　（1）生产厂房严禁带入一切火种，进入生产厂房的人员不得穿硬底鞋或带铁钉的鞋，使用的工具应是铜制的，使用时应轻拿轻放。（2）禁止携带移动电话、照相、录像设备进入生产厂房。（3）照明灯具和电气设备应防爆。（4）当检修需要动火时，应拆卸设备和管道并移到车间外安全地点，用水和蒸汽反复冲洗残留物，经分析确认合格后，方可动火作业。（5）需要报废的管道，应专门处理堆放，不可随便拿用，以免发生爆炸事故。

　　3.8硝化装置设置防爆构筑物

　　生产硝化产品的硝化锅和其他相关设备应设置在防爆构筑物内，与行政、生活和其他生产性建筑保持一定的安全距离，以防止可能发生的硝化物爆炸事故，扩大波及范围，与硝化过程无关的设备不得与硝化过程设备安置于同一个构筑物内。

　　3.9严格工艺纪律，强化安全技术规程执行

　　对于硝化过程的工艺规程和安全技术规程必须经过专门部门审定后执行，如果更改工艺参数或改变工艺，必须经过原审定部门的批准方可更改，从业人员必须熟知工艺规程和安全技术规程并认真贯彻执行。

　　3.10推进技术进步，采用先进科学的硝化工艺，提高硝化过程的安全性。