典型化学反应的危险性分析

作者:中国标准物质网    更新时间:2008-11-15 9:32:51

6  催化 

  催化反应是在催化剂的作用下所进行的化学反应。例如氮和氢合成氨,由二氧化硫和氧合成三氧化硫,由乙烷和氧合成环氧乙烷等都是属于催化反应。

  催化的火灾危险性:

  (1)反应操作  在催化过程中若催化剂选择的不正确或加入不适量,易形成局部反应激烈;另外,由于催化大多需在一定温度下进行,若散热不良、温度控制不好等,很容易发生超温爆炸或着火事故。

  (2)催化产物  在催化过程中有的产生氯化氢,氯化氢有腐蚀和中毒危险;有的产生硫化氢,则中毒危险更大,且硫化氢在空气中的爆炸极限较宽(4.3%~45.5%),生产过程中还有爆炸危险;有的催化过程产生氢气,着火爆炸的危险更大,尤其在高压下,氢的腐蚀作用可使金属高压容器脆化,从而造成破坏性事故。

  (3)原料气  原料气中某种能与催化剂发生反应的杂质含量增加,可能成为爆炸危险物,这是非常危险的。例如,在乙烯催化氧化合成乙醛的反应中,由于催化剂体系中常含有大量的亚铜盐,若原料气中含乙炔过高,则乙炔就会与亚铜盐反应生成乙炔铜。乙炔铜为红色沉淀,是一种极敏感的爆炸物,自燃点在260~270℃之间,干燥状态下极易爆炸,在空气作用下易氧化成暗黑色,并易于起火。

7  裂化

  裂化有时又称裂解,是指有机化合物在高温下分子发生分解的反应过程。裂化可分为热裂化、催化裂化、加氢裂化三种类型。

  (1)热裂化

  热裂化在高温高压下进行,装置内的油品温度一般超过其自燃点,若漏出油品会立即起火;热裂化过程中产生大量的裂化气,且有大量气体分馏设备,若漏出气体,会形成爆炸性气体混合物,遇加热炉等明火,有发生爆炸的危险。在炼油厂各装置中,热裂化装置发生的火灾次数是较多的。

  (2)催化裂化

  催化裂化一般在较高温度(460~520℃)和0.1~0.2MPa压力下进行,火灾危险性较大。若操作不当,再生器内的空气和火焰进入反应器中会引起恶性爆炸。U形管上的小设备和小阀门较多,易漏油着火。在催化裂化过程中还会产生易燃的裂化气,以及在烧焦活化催化剂不正常时,还可能出现可燃的一氧化碳气体。 

  (3)加氢裂化

  由于加氢裂化使用大量氢气,而且反应温度和压力都较高,在高压下钢与氢气接触,钢材内的碳分子易被氢气所夺取,使碳钢硬度增大而降低强度,产生氢脆,如设备或管道检查或更换不及时,就会在高压(10~15MPa)下发生设备爆炸。另外,加氢是强烈的放热反应,反应器必须通冷氢以控制温度。因此,要加强对设备的检查,定期更换管道、设备,防止氢脆造成事故;加热炉要平稳操作,防止设备局部过热,防止加热炉的炉管烧穿或者高温管线、反应器漏气而引起着火。

8  氯化

  以氯原子取代有机化合物中氢原子的过程称为氯化。如由甲烷制甲烷氯化物、苯氯化制氯苯等。常用的氯化剂有:液态或气态氯、气态氯化氢和各种浓度的盐酸、磷酸氯(三氯氧化磷)、三氯化磷(用来制造有机酸的酰氯)、硫酰氯(二氯硫酰)、次氯酸酯等。

  氯化过程危险性分析与防火要点:

  (1)氯化反应的火灾危险性主要决定于被氯化物质的性质及反应过程的条件。反应过程中所用的原料大多是有机易燃物和强氧化剂,如甲烷、乙烷、苯、酒精、天然气、甲苯、液氯等。如生产1t甲烷氯化物需要2006m3甲烷、6960kg液氯,生产过程中同样具有着火爆炸危险。所以,应严格控制各种着火源,电气设备应符合防火防爆要求。

  (2)氯化反应中最常用的氯化剂是液态或气态的氯。氯气本身毒性较大,氧化性极强,储存压力较高,一旦泄漏是很危险的。所以贮罐中的液氯在进入氯化器使用之前,必须先进人蒸发器使其气化。在一般情况下不准把储存氯气的气瓶或槽车当贮罐使用,因为这样有可能使被氯化的有机物质倒流进气瓶或槽车引起爆炸。对于一般氯化器应装设氯气缓冲罐,防止氯气断流或压力减小时形成倒流。

  (3)氯化反应是一个放热过程,尤其在较高温度下进行氯化,反应更为剧烈。例如在环氧氯丙烷生产中,丙烯需预热至3000℃左右进行氯化,反应温度可升至500℃,在这样高的温度下,如果物料泄漏就会造成着火或引起爆炸。因此,一般氯化反应设备必须有良好的冷却系统,并严格控制氯气的流量,以免因流量过快,温度剧升而引起事故。 

  (4)由于氯化反应几乎都有氯化氢气体生成,因此所用的设备必须防腐蚀,设备应保证严密不漏。因为氯化氢气体易溶于水中,通过增设吸收和冷却装置就可以除去尾气中绝大部分氯化氢。

9  重氮化 

  重氮化是使芳伯胺变为重氮盐的反应。通常是把含芳胺的有机化合物在酸性介质中与亚硝酸钠作用,使其中的胺基(-NH2)转变为重氮基(-N=N-)的化学反应。如二硝基重氮酚的制取等。

  重氮化的火灾危险性分析:

  (1)重氮化反应的主要火灾危险性在于所产生的重氮盐,如重氮盐酸盐(C6H5N2Cl)、重氮硫酸盐(C6H5N2H504),特别是含有硝基的重氮盐,如重氮二硝基苯酚[(NO2)2N2C6H2OH]等,它们在温度稍高或光的作用下,即易分解,有的甚至在室温时亦能分解。一般每升高10℃,分解速度加快两倍。在干燥状态下,有些重氮盐不稳定,活力大,受热或摩擦、撞击能分解爆炸。含重氮盐的溶液若洒落在地上、蒸汽管道上,干燥后亦能引起着火或爆炸。在酸性介质中,有些金属如铁、铜、锌等能促使重氮化合物激烈地分解,甚至引起爆炸。

  (2)作为重氮剂的芳胺化合物都是可燃有机物质,在一定条件下也有着火和爆炸的危险。

  (3)重氮化生产过程所使用的亚硝酸钠是无机氧化剂,于175℃时分解能与有机物反应发生着火或爆炸。亚硝酸钠并非氧化剂,所以当遇到比其氧化性强的氧化剂时,又具有还原性,故遇到氯酸钾、高锰酸钾、硝酸铵等强氧化剂时,有发生着火或爆炸的可能。

  (4)在重氮化的生产过程中,若反应温度过高、亚硝酸钠的投料过快或过量,均会增加亚硝酸的浓度,加速物料的分解,产生大量的氧化氮气体,有引起着火爆炸的危险。

10  烷基化

  烷基化(亦称烃化),是在有机化合物中的氮、氧、碳等原子上引入烷基R—的化学反应。引入的烷基有甲基(-CH3)、乙基(-C2H5)、丙基(-C3H7)、丁基(-C4H9)等。

  烷基化常用烯烃、卤化烃、醇等能在有机化合物分子中的碳、氧、氮等原子上引入烷基的物质作烷基化剂。如苯胺和甲醇作用制取二甲基苯胺。

  烷基化的火灾危险性: 

  (1)被烷基化的物质大都具有着火爆炸危险。如苯是甲类液体,闪点-11℃,爆炸极限1.5%~9.5%;苯胺是丙类液体,闪点71℃,爆炸极限1.3%~4.2%。

  (2)烷基化剂一般比被烷基化物质的火灾危险性要大。如丙烯是易燃气体,爆炸极限2%~11%;甲醇是甲类液体,闪点7℃,爆炸极限6%~36.5%;十二烯是乙类液体,闪点35℃,自燃点220℃。

  (3)烷基化过程所用的催化剂反应活性强。如三氯化铝是忌湿物品,有强烈的腐蚀性,遇水或水蒸汽分解放热,放出氯化氢气体,有时能引起爆炸,若接触可燃物,则易着火;三氯化磷是腐蚀性忌湿液体,遇水或乙醇剧烈分解,放出大量的热和氯化氢气体,有极强的腐蚀性和刺激性,有毒,遇水及酸(主要是硝酸、醋酸)发热、冒烟,有发生起火爆炸的危险。

  (4)烷基化反应都是在加热条件下进行,如果原料、催化剂、烷基化剂等加料次序颠倒、速度过快或者搅拌中断停止,就会发生剧烈反应,引起跑料,造成着火或爆炸事故。

  (5)烷基化的产品亦有一定的火灾危险。如异丙苯是乙类液体,闪点35.5℃,自燃点434℃,爆炸极限0.68%~4.2%;二甲基苯胺是丙类液体,闪点61℃,自燃点371℃;烷基苯是丙类液体,闪点127℃。

11  磺化

  磺化是在有机化合物分子中引入磺(酸)基(-SO3H)的反应。常用的磺化剂有发烟硫酸、亚硫酸钠、亚硫酸钾、三氧化硫等。如用硝基苯与发烟硫酸生产间氨基苯磺酸钠,卤代烷与亚硫酸钠在高温加压条件下生成磺酸盐等均属磺化反应。 

  磺化过程危险性分析:

  (1)三氧化硫是氧化剂,遇比硝基苯易燃的物质时会很快引起着火;另外,三氧化硫的腐蚀性很弱,但遇水则生成硫酸,同时会放出大量的热,使反应温度升高,不仅会造成沸溢或使磺化反应导致燃烧反应而起火或爆炸,还会因硫酸具有很强的腐蚀性,增加了对设备的腐蚀破坏。

  (2)由于生产所用原料苯、硝基苯、氯苯等都是可燃物,而磺化剂浓硫酸、发烟硫酸(三氧化硫)、氯磺酸都是氧化性物质,且有的是强氧化剂,所以二者相互作用的条件下进行磺化反应是十分危险的,因为已经具备了可燃物与氧化剂作用发生放热反应的燃烧条件。这种磺化反应若投料顺序颠倒、投料速度过快、搅拌不良、冷却效果不佳等,都有可能造成反应温度升高,使磺化反应变为燃烧反应,引起着火或爆炸事故。

  (3)磺化反应是放热反应,若在反应过程中得不到有效地冷却和良好的搅拌,都有可能引起反应温度超高,以至发生燃烧反应,造成爆炸或起火事故。

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