随着人类社会生产力的不断进步,化学化工生产的迅猛发展,生产过程中易燃、易爆、有毒有害、带腐蚀性危险化学品的使用大幅增加,由此引发的各种事故也在频繁发生。在苯硝化生产中,涉及的危险物质较多,硝基苯、多硝基苯及硝基酚盐等物质都具有热分解爆炸的危险,硝基苯生产装置与大型石油炼制装置相比而言,无论规模还是生产能力均较小,国内外对硝基苯生产过程的安全研究也较少。随着硝基苯装置的规模不断扩大,其事故危险性也在增大,加之对生产过程中的危险因素的认识的不足,从而导致硝基苯装置爆炸事故频发,给社会和人们带来巨大的财产损失,甚至危及人们的生命安全。为了减少或避免其爆炸事故的发生,需要对其苯硝化过程的主要危险因素及其特点进行全面而深入的分析与研究。本文根据国内外有关硝基苯生产装置的爆炸事故研究成果,从本质安全出发,运用事故树分析法对硝基苯生产的事故原因进行分析,排查确定了危险因素。分析得出,导致硝基苯生产装置爆炸的危险因素较多,其中装置开车运行周期过长、停车检修降温不够、反应物料停留时间过长、副产物增多、乳化现象、阀门失效漏入空气以及物料撞击等是导致火灾爆炸事故的主要因素。利用蒙德评价法,分析了硝基苯生产的危险等级,并计算了最危险的精馏单元的火灾、爆炸、毒性指数。根据课题研究要求,筛选出硝基苯生产过程中的主要危险物质组分,并对其进行分析探讨。分析得到,硝基苯生产工艺中的主要危险介质包括:苯、硝酸、硫酸、氢氧化钠、硝基苯、多硝基苯和硝基苯类等物质。本文从危险化学品的热危害角度出发,确定了硝基苯、多硝基苯和硝基酚盐物质为主要实验研究对象,并对其进行实验研究分析。以硝基苯、间硝基苯和硝基酚钠盐为主要原料,利用同步热分析仪和C80微量热仪对样品进行了热稳定性研究。测试危险样品的放热反应起始温度、放热速率、反应热等热动力学参数。差示扫描量热分析显示,硝基酚钠盐在310℃时,具有明显的放热峰;热重分析显示,试样有30%质量损失,随着温度进一步升高,空气气氛中,残余的产物会与空气中氧进一步发生反应,生成气体物质,质量有20%的损失;在具有高精度测试特点的C80微量热仪的测试条件下,硝基苯和间硝基苯在测试范围(室温~300℃)内没有放热峰出现,二硝基酚钠在235℃时即可检测到放热。为了解决部分液体样品在开口测试过程中挥发严重的问题,采用密封池的快速筛选仪RSD进行热分析研究。测试样品在程序升温下的温度/压力随时间的变化情况,研究其温度对危险介质的热分解的影响。研究了硝基苯、二硝基酚钠及硝基苯与酚钠盐的混合物的热稳定性,结果表明,在测试范围(室温~400℃)内,在硝基苯溶液中添加二硝基酚钠盐对硝基苯的热稳定性有明显的影响,即硝基苯中含有少量的二硝酚钠盐时,将降低溶液的热分解起始温度,增大了硝基苯溶液的危险性。同时,根据同步热分析仪和C80微量热仪对主要危险介质的热分析数据为基础,利用高级热动力学分析技术对热敏感物质在放热反应过程中的反应活化能、反应级数、自加速分解温度和到达最大反应速率时间等热动力学参数进行过程安全研究,分析模拟可能发生失控反应情形,为工业实际生产提供安全可控的操作参数和技术支持。通过对硝基苯生产工艺的危险性分析,以及对生产中的主要危险成份的热危害研究,结合工业生产实际状况,提出了安全可靠性的事故预防措施和应急方案。