化工常見化學反應及其安全技術
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摘要】 化工生產(chǎn)是以化學反應為主要特征的生產(chǎn)過程。不同類型的化學反應有其不同的特點,安全操作的技術要求亦不同。該文對化工中常見的7類化學反應的危險性及其安全問題進行了分析探討,提出了相應的安全操作要求和技術措施,旨在對實際生產(chǎn)安全有所幫助。
1 引言
化工生產(chǎn)是以化學反應為主要特征的生產(chǎn)過程,具有易燃、易爆、有毒、有害、有腐蝕等特點,因此安全生產(chǎn)在化工中尤為重要。不同類型的化學反應,因其反應特點不同,潛在的危險性亦不同,生產(chǎn)中規(guī)定有相應的安全操作要求。一般情況下,中和反應、復分解反應、脂化反應較少危險性,操作較易控制;但不少化學反應如氧化、硝化反應等就存在火災和爆炸的危險,操作較難控制,必須特別注意安全。
2 不同類型的化學反應及其安全技術
2.1氧化反應
絕大多數(shù)氧化反應都是強放熱反應,作為氧源的氧化劑具有助燃作用,若反應物與空氣或氧配比不當,反應溫度或壓力控制失調,就易發(fā)生燃燒爆炸。因此,對氧化反應一定要嚴格控制氧化劑的配料比,投料速度也不宜過快,并要有良好的攪拌和冷卻裝置,以防溫升過快、過高。尤其是沸點較低(揮發(fā)度則較大)的有機物,存在高火險,如乙醛、乙酸甲脂等具有極度易燃性,其閃點<0℃;乙醇、乙苯、乙酸丙脂等具有高度易燃性,其閃點<21℃。大多數(shù)化學溶劑屬于易燃性物質,閃點在21-55℃。閃點和爆炸極限是液體火災爆炸危險性的主要標志,即閃點越低,越易起火燃燒,燃燒爆炸的危險性越大。所以,對氧化劑和反應物料配比應嚴格控制在爆炸范圍以外,如:乙烯氧化制環(huán)氧乙烷,必須控制氧含量<9%,其產(chǎn)物環(huán)氧乙烷在空氣中的爆炸極限范圍很寬,為3%-100%,工業(yè)上采用加入惰性氣體(N2或CO2)的方法來縮小反應系統(tǒng)的爆炸極限,增加其安全性。
在使用高錳酸鹽、亞氯酸鈉、過氧化物、等強氧化劑時,為安全起見,應采用低濃度或低溫操作,以免發(fā)生燃燒和爆炸。對具有高火險的粉狀金屬(鈣、鈦)、氫化鉀、硼化氫、磷化氫等自燃性物質,為避免可能發(fā)生的火災或爆炸,同樣在加工時必須與空氣隔絕,或在較低的溫度條件下操作。絕大多數(shù)氧化劑都是高毒性化合物,會造成氧化性危險,有些是刺激性氣體,如硫酸、氯酸煙霧;有些是窒息性氣體,如煙霧、氯氣,所以在防火防爆的同時還要注意防毒。
2.2還原反應
多數(shù)還原反應的反應過程比較緩和,但不少還原反應會產(chǎn)生或使用氫,增加了發(fā)生火災爆炸的危險性。如:鈉、鉀、鈣及氫化物,與水或水蒸氣會發(fā)生程度不同的水敏性放熱反應,釋放出氫;氮、硫、碳、硼、硅、砷、磷類化合物與水或水蒸氣反應,會生成揮發(fā)性氫化物;苯加氫生成環(huán)己烷,還原劑本身就具有燃燒爆炸的危險性。氫氣的爆炸極限為4%-75.6%,當反應不僅有氫氣存在,而且又在加溫加壓條件下進行時,若操作不當或設備泄漏,就極易引發(fā)爆炸,所以操作中要嚴格控制溫度、壓力和流量。
常用還原劑中火險大的物質有硼氫類、氫化鈉、異丙醇鋁等。硼氫類還原劑常用鉀硼氫和鈉硼氫,它們都遇水燃燒,在潮濕的空氣中能自燃,所以應儲存于干燥的密閉容器內。采用還原性強而危險性又小的新型還原劑如硫化鈉對安全生產(chǎn)具有重要意義,近年來已在推廣使用。
2.3硝化反應
硝化反應中常用的硝化劑是濃或混酸(濃硫酸的混合物),也有用氧化氮氣體作硝化劑的。制備混酸時,應先用水將濃硫酸稀釋,在不斷攪拌和冷卻條件下加濃并且嚴格控制溫度和酸的配比,嚴防沖料或爆炸。配制成的混酸具有強烈的氧化性和腐蝕性,必須防止觸及人體和衣物。
硝化劑是強氧化劑,硝化反應是放熱反應,硝化產(chǎn)物具有爆炸性,所以硝化反應潛在的危險性較大。為避免反應失?;虍a(chǎn)生爆炸,操作中必須精心控制反應溫度和濃度,避免一切摩擦、撞擊、高溫因素,不得接觸明火和酸、堿物質等。硝化反應器要有良好的冷卻和攪拌裝置,要有靈敏的溫度控制和報警系統(tǒng)。同時,硝化反應的腐蝕性很強,要注意設備、管道的防腐蝕性能,以防滲漏釀成事故。
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