2016年安全评价师基础知识：硝化工艺危险性分析

　　2016年安全评价师基础知识：硝化工艺危险性分析

　　1 固有危险性

　　1.1 火灾危险性

　　硝化剂具有氧化性，常用硝化剂浓硝酸、硝酸、浓硫酸、发烟硫酸、混合酸等与油脂、有机物，特别是不饱和的有机化合物接触即能引起燃烧。

　　被硝化的物质具有燃爆危险性，如苯、甲苯等，火灾危险性属于甲类，如使用或储存管理不当，很易造成火灾。

　　1.2 爆炸危险性

　　(1)反应速度快，放热量大。大多数硝化反应是在非均相中进行的，反应组分的不均匀分布容易引起局部过热导致危险。尤其在硝化反应开始阶段，停止搅拌或由于搅拌叶片脱落等造成搅拌失效是非常危险的，一旦搅拌再次开动，就会突然引发局部激烈反应，瞬间释放大量的热量，引起爆炸事故;

　　(2)反应物料具有燃爆危险性;

　　(3)硝化剂具有强腐蚀性、强氧化性，与油脂、有机化合物(尤其是不饱和有机化合物)接触能引起燃烧或爆炸;

　　(4)硝化产物、副产物具有爆炸危险性。

　　硝化产品具有爆炸的危险性，特别是多硝基化合物和硝酸酯，受热、摩擦、撞击或接触着火源，极易发生爆炸或着火。

　　脂肪族硝基化合物闪点较低，属易燃液体;芳香族硝基化合物中苯及其同系物的硝基化合物属可燃液体或可燃固体;二硝基和多硝基化合物性质极不稳定，受热、摩擦或强烈撞击时可能发生分解爆炸，具有很大的破坏力。它们爆炸的难易程度为：O-硝基化合物最敏感，N-硝基化合物次之，C-硝基化合物再次之。在常温下，只要有2J/c㎡的机械冲击能量作用于硝化甘油即可引起爆炸。干燥的硝化棉能自燃，受到火焰作用能立即着火，大量燃烧有可能发生爆轰。

　　在精馏塔或蒸馏釜内由于蒸馏温度明显超过其闪点，硝基化合物受热发生分解爆炸的可能性较大。

　　1.3 中毒危害危险性

　　被硝化的物质如苯、甲苯、苯酚等，不仅易燃，有的还兼有毒性。例如，苯属于高毒，生产、储存、灌装及使用过程中均有可能接触，可经吸入、食入、皮肤吸收导致中毒，在车间空气中的最高容许浓度为 40mg/L.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。

　　硝化产品具有很强的毒性，如硝基苯，系一种无色或微黄色具苦杏仁气味的液体，高毒，多量吸入蒸汽或经皮肤吸收都会引起中毒，在车间空气中的最高允许浓度为 5mg/L.

　　1.4 腐蚀及其他危险性

　　硝化剂如浓硝酸、硝酸、浓硫酸、发烟硫酸、混合酸等都具有较强的氧化性、吸水性和腐蚀性，均属于第8.1类酸性腐蚀品。

　　硝酸 HNO3，为无色液体，易挥发和有刺激性。浓硝酸(98 %)，在空气中有“发烟”现象，此烟为 N2O5，即硝酐，在空气中与水汽形成硝酸雾。工业用硝酸带黄色，是溶有 NO2之故。空气中最高允许浓度为5mg/ m3 (以 NO2计)。对皮肤、粘膜有强腐蚀作用，吸入硝酸气雾能引起呼吸道刺激症状，大多吸入可引起肺水肿，皮肤和眼睛接触可产生强烈化学灼伤。

　　硝酸蒸气对呼吸道有强烈的刺激作用，硝酸分解出的二氧化氮除对呼吸道有刺激作用外，还能使人血压下降、血管扩张。

　　2 工艺过程的危险性

　　2.1硝化生产中反应热量大，温度不易控制。考试资料网(www.ppkao。com)

　　硝化反应一般在较低温度下便会发生，易于放热，反应不易控制。硝化过程中，引入一个硝基，可释放出152.4～153.2kJ/mol的热量。在生产操作过程中，若投料速度过快、搅拌中途停止、冷却水不足都会造成反应温度过高，导致爆炸事故。此外，混酸中的硫酸被反应生成水稀释时，还将产生相当于反应热7.5%～10%的稀释热。

　　混酸制备时，混酸锅会产生大量混合热，使温度可达90℃或更高，甚至造成硝酸分解生成大量的二氧化氮和水;如果存在部分硝基物，还可能引起硝基物爆炸。

　　2.2 反应组分分布与接触不均匀，可能产生局部过热

　　大多数硝化反应是在非均相中进行的，反应组分的分散不易均匀，而引起局部过热导致危险出现。尤其在间歇硝化的反应开始阶段，停止搅拌或由于搅拌叶片脱落，搅拌失效是非常危险的，因为这时两相很快分层，大量活泼的硝化剂在酸相中积累，引起局部过热;一旦搅拌再次开动，就会突然引发激烈的反应，瞬间可释放过多的热量，引起爆炸事故。

　　2.3 硝化易产生副反应和过反应

　　许多硝化反应具有深度氧化占优势的链锁反应和平行反应的特点，同时还伴有磺化、水解等副反应，直接影响到生产的安全。氧化反应出现时放出大量的褐色氧化氮气体，伴随着混合物的温度迅速升高而引起硝化混合物从设备中喷出，发生爆炸事故。芳香族的硝化反应常发生生成硝基酚的氧化副反应，硝基酚及其盐类性质不稳定，极易燃烧、爆炸。在蒸馏硝基化合物(如硝基甲苯)时，所得到的热残渣能发生爆炸，这是由于热残渣与空气中氧相互作用的结果。

　　2.4水和硝化物混合产生热量

　　如果混酸中进入水会促使硝酸大量蒸发，不仅强烈腐蚀设备，而且还 会造成爆炸。水通过设备蛇管和壳体的不严密处渗入到硝化物料时，会引起液态物料温度和气压急剧上升，反应进行很快，可分解产生气体而发生爆炸。

　　针对具体的硝化工艺，建议采用危险与可操作性分析HAZOP或预先危险分析(PHA)或事故树分析(ETA)等风险评价方法，对整个工艺过程的危险性进行分析。