硝化生产安全管理探讨

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  摘要:介绍硝化生产危险特点,分析部分事故案例,针对人的不安全行为、物的不安全状态以及管理上的缺陷等事故致因提出预防措施。
  关键词:硝化生产 安全管理
  1前言
  硝基化合物,特别是芳香族硝基化合物,是具有悠久历史的一类化合物。硝基化合物是合成染料、香料、药物和炸药的重要中间体。广泛应用于化学、制药、有机合成的各个领域中。如硝基苯、硝基甲苯和硝基氯苯等是染料中间体,用于染料、香料、炸药等有机合成工业,硝基苯进一步加氢还原可生产苯胺,硝基苯、苯胺是橡胶防老剂中间体RT培司的主要原料。
  硝化反应是生产硝基化合物的重要反应,在现代化学工业中被广泛利用,然而硝化反应过程存在极大的火灾爆炸危险性,生产操作中的防火防爆工作非常重要。
  2硝化生产危险特点
  2.1火灾
  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。
  2.2 爆炸
  硝化反应速度快,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。反应物料、硝化产物、副产物具有爆炸危险性。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固,极易熄灭、爆炸;芳香族硝基化合物中苯及其同系列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,具有很大的损坏力。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。
  2.3中毒
  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,苯属于极度危害,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,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,吸入蒸汽或经皮肤吸收都会引起中毒。
  2.4腐蚀
  硝化剂具有强腐蚀性、强氧化性,混酸具有强烈的氧化性和腐蚀性,与有机物特別是不饱和有机物接触即能引起燃烧。硝化反应的腐蚀性很强,会导致设备的强烈腐蚀。混酸在制备时,若温度过高或落入少量水,会促使硝酸的大量分解,引起突沸冲料或爆炸。
  3近期典型事故案例
  近几年硝化反应事故频发,据统计,2005年至今,全国范围内涉及硝化工艺的生产企业共发生7起重大和较大事故,共导致71人死亡,184人受伤。
  4安全管理预防措施
  按事故致因理论分析,上述典型事故案例充分暴露出人的不安全行为、物的不安全状态以及管理上的缺陷,因此从人的因素、物的因素及管理因素3个方面提出以下安全管理预防措施。
  4.1人的因素
  4.1.1人员资质。企业主要负责人、分管安全负责人、分管生产负责人、分管技术负责人应当具有一定的化工专业知识或者相应的专业学历,并有3年以上化工行业从业经历;硝化工等特种作业人员、压力容器等特种设备操作人员应当经专门的安全技术培训并考核合格,取得相应的资格证书。
  4.1.2应急能力。定期进行OTS仿真操作培训,提升员工应急情况应对处置能力;对生产管理和操作人员定期进行硝化反应异常情况的安全处置和紧急疏散演练,明确可以现场处置和必须紧急疏散的不同情形。
  4.1.3规范操作。硝化生产装置的开停车,在DCS中实施“一键”操作或顺控程序组完成,减少人工误操作;严禁违章操作或无章操作。
  4.1.4承包商管理。加强对承担工程建设、检维修、维护保养的承包商的管理,对承包商的资格预审、选择、开工前培训、作业过程监督、表现评价、续用等过程加强管理,建立合格的承包商名录和档案,与选用的承包商签订安全协议书。
  4.1.5特殊作业管理。在硝化生产过程中,不可避免涉及到检维修作业,包括动火、受限空间等特殊作业,必须严格执行GB30871规定,确保各项规定执行到位。
  4.2物的因素
  4.2.1设备选材。硝酸、硫酸、废酸、中间物料均有一定的腐蚀性,且硝化反应是在一定的温度下进行,对设备管材的耐腐蚀要求较高,如选材不当或劣质材料,易造成反应釜、管道泄漏,搅拌器脱落,反应温度失控等而引发事故。
  4.2.3硝化过程应严格控制加料速度,控制硝化反应温度。硝化反应器应有良好的搅拌和冷却装置,不得中途停水断电及搅拌系统发生故障。
  4.2.4根据设备设施、安全设施的使用维护要求,制定设备设施、安全设施日常维护保养管理制度,实施预防性维修程序,及早识别设备设施、安全设施存在的缺陷,及时进行修复或替换,确保设备设施、安全设施的完整性和运行可靠,防止小缺陷和故障演变成灾难性的物料泄漏或安全事故;加强公用工程系统管理,制定并落实公用工程系统维修计划,定期进行维护、检查,避免突然停电、停水等异常情况。
  4.2.5硝化釜等重要设备设置气相空间温度检测装置,与车间内火灾检测报警系统并网进入DCS等系统,并与紧急停车系统联动,实现物料着火在线检测。
  4.3管理上的因素
  4.3.1厂址选择。新设立企业和新建危险化学品生产项目应建在县级以上(含县级)地方人民政府规划的专门用于危险化学品生产、储存的区域内;
  4.3.2平面布置。罐区、仓库、硝化反应装置、精制装置、总控制室的安全距离,厂房、仓库等建(构)筑物的结构形式、耐火等级、防火分区,厂区道路设置等,应符合国家相关标准的要求。
  4.3.3工艺路线选择。硝化是放热反应,最大的安全风险因素是高温高压。老式的间歇式硝化工艺是高温高压反应,相比间歇式工艺,连续硝化过程所需反应器容积小,可因每次投料少和设备中滞留的硝化产物量较少,明显地降低火灾爆炸危险性和中毒危险;能加快物料和热量的交换,提高过程控制和调节的可靠性。硝化工艺上采用连续法比间歇法更有优点。
  4.3.4安全设施三同时。建设项目安全设施的设计、施工及投运应当由取得相应资质的设计、施工单位进行,并与建设项目主体工程同时设计、施工及投运。
  5结语
  硝基化合物合成染料、香料、药物和炸药的重要中间体,在化学、制药、有机合成的各个领域中得到广泛应用,但硝化过程由于其工艺的危险性,原料、中间产品、产品及废弃物大多具有易燃、易爆或有毒、有害、易腐蚀的特性,导致事故频发,给人民生命财产造成损失。因此,分析硝化生产事故的原因、特点和规律,提出有效的事故防范措施,遏制事故的发生,减少事故造成的损失,具有很重要的意义。
  参考文献
  [1]马汝建,硝基化合物的合成,药明康徳新药开发有限公司;
  [2]汉继程,顿静斌,低碳硝基烷烃的用途及生产状况;
  [3]孙雪玲,苯硝化制硝基苯工艺技术浅析,化学工艺与工程技术,2007第28卷增刊;
  [4]三问硝化工艺安全,宁波石化信息网。
  (作者单位:江苏瑞祥化工有限公司)
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