第二章 化工反应过程安全技术

化工安全与环境保护化工安全与环境保护化工安全与环境保护化工安全与环境保护氧化反应2还原反应3概述1第二章化学反应安全技术卤化反应4硝化反应5磺化反应6化工安全与环境保护聚合反应8裂解反应9催化反应7第二章化学反应安全技术烷基化反应11重氮化反应12典型事故案例及分析13电解反应10化工安全与环境保护学习化工反应的概念和基本类型，熟悉影响化工反应过程的危险因素，掌握其安全生产的控制技术。重点学习氧化还原、卤化、硝化、磺化、催化、聚合、电解等反应过程，预防化工生产过程中化工反应的危险产生，培养学生具有稳定化工反应操作过程和控制安全生产的工作能力。知识目标教学目标化工安全与环境保护第一节概述12化工反应的危险性分类热反应的危险性程度分类化工安全与环境保护一、化工反应的危险性分类①含有本质上不稳定物质的化工反应，这些不稳定物质可能是原料、中间产物、成品、副产品、添加物或杂质等；②放热的化工反应；③含有易燃物料且在高温、高压下运行的化工反应；④含有易燃物料且在低温状况下运行的化工反应；⑤在爆炸极限内或接近爆炸极限的化工反应；⑥有可能形成尘雾爆炸性混合物的化工反应；⑦有高毒物料存在的化工反应；⑧高压或超高压的化工反应。化工安全与环境保护二、热反应的危险性程度分类1.第一类化工过程（1）加氢（2）异构化（3）水解（4）磺化（5）中和化工安全与环境保护二、热反应的危险性程度分类2.第二类化工过程（1）烷基化（2）氧化（3）酯化（4）聚合（5）缩聚化工安全与环境保护二、热反应的危险性程度分类3.第三类化工过程卤化反应，将卤族原子（氟、氯、溴或碘）引入有机分子。4.第四类化工过程硝化反应，用硝基取代有机化合物中的氢原子。化工安全与环境保护第二节氧化反应12氧化反应及反应特点氧化反应过程安全控制技术3过氧化物的特点及安全技术化工安全与环境保护一、氧化反应及反应特点①被氧化的物质大多是易燃易爆危险化学品,通常以空气或氧为氧化剂,反应体系随时都可以形成爆炸性混合物。②氧化反应是强放热反应，特别是完全氧化反应，放出的热量比部分氧化反应大8～10倍。③有机过氧化物不仅具有很强的氧化性，而且大部分是易燃物质，有的对温度特别敏感，遇高温则爆炸。化工安全与环境保护二、氧化反应过程安全控制技术1.氧化反应的温度控制2.氧化物质的控制（1）惰性气体保护（2）合理选择物料配比（3）保持安全环境3.催化氧化操作过程的控制化工安全与环境保护二、氧化反应过程安全控制技术表2-1氧化物质的理化性质序号氧化反应易燃介质爆炸极限备注空气氮气1乙烯氧化制取环氧乙烷乙烯3%～29%环氧乙烷3.0%～100%2甲苯氧化制取苯甲酸甲苯1.2%～7%3甲醇氧化制取甲醛甲醇6%～36.5%化工安全与环境保护三、过氧化物的特点及安全技术1.过氧化物的特点2.有机过氧化物的分类3.过氧化合物的安全控制技术①过氧化物的易燃易爆性质的影响因素②活性添加料。③溶剂。④过氧化氢溶液和固体过氧化物贮存和运输。化工安全与环境保护第三节还原反应12还原反应及其特点危险性大的还原反应及其安全技术化工安全与环境保护一、还原反应及其特点还原反应种类很多，有些还原反应会产生氢气或使用氢气，有些还原剂和催化剂有较大的燃烧、爆炸危险性。常用的还原剂有铁、硫化钠、亚硫酸盐（亚硫酸钠、亚硫酸氢钠）、锌粉、保险粉等。化工安全与环境保护二、危险性大的还原反应及其安全技术1.金属还原反应：金属和酸作用生成盐和氢，起还原作用。2.催化加氢还原：在有机合成反应过程中，常用雷尼镍（Raney-Ni）、钯炭等为催化剂和有机物质进行还原反应。3.其他还原反应：还原反应中常用还原剂火灾危险性大的有硼氢化钾和硼氢化钠、四氢化锂铝、氢化钠、保险粉（亚硫酸钠Na2S2O4）、异丙醇铝等。化工安全与环境保护第四节卤化反应12氯化反应氟化反应3溴化反应和碘化反应化工安全与环境保护一、氯化反应1.常用氯化方法①热氯化法。②光氯化。③催化氯化法。④氧氯化法。2.氯化反应安全技术要点（1）氯气的安全使用（2）氯化反应过程的安全化工安全与环境保护二、氟化反应氟是最活泼的卤素，其反应最难以控制。氟与烃类的直接反应很剧烈，常引起爆炸，并伴有不需要的C-C键的断裂。应特别注意，氟和其他物质间极易形成新键，并释放出大量的热。气相反应一般要用惰性气体稀释。化工安全与环境保护三、溴化反应和碘化反应反应类似氯化，但反应条件要缓和得多。化工安全与环境保护第五节硝化反应12硝化反应的危险性分析混酸配制的安全技术34硝化器的安全技术硝化过程的安全技术化工安全与环境保护一、硝化反应的危险性分析硝化剂是强氧化剂，硝化反应是放热反应，温度越高，硝化反应速率越快，放出的热量越多，极易造成温度失控而爆炸。所以硝化反应器要有良好的冷却和搅拌，不得中途停水断电及搅拌系统发生故障。化工安全与环境保护二、混酸配制的安全技术①酸类化合物混合时，放出大量的稀释热，温度可达到90℃或更高，在这个温度下，硝酸部分分解为二氧化氮和水，如果有部分硝基物生成，高温下可能引起爆炸，所以必须进行冷却。②混酸配制过程中，应严格控制温度和酸的配比，直至充分搅拌均匀为止。③不能把未经稀释的浓硫酸与硝酸混合，因为浓硫酸猛烈吸收浓硝酸中的水分而产生高热，将使硝酸分解产生多种氮氧化物（NO2、NO、N2O3），引起突沸冲料或爆炸。化工安全与环境保护二、混酸配制的安全技术④配制成的混酸具有强烈的氧化性和腐蚀性，必须严格防止触及棉、纸、布、稻草等有机物，以免发生燃烧爆炸。⑤硝化反应的腐蚀性很强，要注意设备及管道的防腐性能，以防渗漏。⑥硝化反应器设有泄漏管和紧急排放系统，一旦温度失控，紧急排放到安全地点。化工安全与环境保护三、硝化器的安全技术搅拌式反应器是常用的硝化设备，这种设备由釜体、搅拌器、传动装置、夹套和蛇管组成，一般是间歇操作。物料由上部加入釜体内，在搅拌条件下迅速地与原料混合并进行硝化反应。如果需要加热，可在夹套或蛇管内通入蒸汽；如果需要冷却，可通入冷却水或冷冻剂。化工安全与环境保护四、硝化过程的安全技术1.硝化反应温度控制2.防氧化控制操作3.硝化反应过程控制技术4.进料操作控制技术5.出料操作控制技术6.取样分析安全操作7.设备使用与维护技术8.设备和管路检修技术化工安全与环境保护第六节磺化反应12磺化反应及其特点磺化反应过程的危险性分析化工安全与环境保护一、磺化反应及其特点磺化是在有机化合物分子中引入磺酸基（－SO3H）或它相应的盐或磺酰卤基（－SO2Cl）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产磺酸盐等均属磺化反应。化工安全与环境保护二、磺化反应过程的危险性分析①三氧化硫是氧化剂，遇到比硝基苯易燃的物质时会很快引起着火。②磺化剂浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸（剧毒化学品）都是氧化性物质，且有的是强氧化剂。③磺化反应是放热反应，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，会引起燃烧或爆炸事故。化工安全与环境保护第七节催化反应12催化反应的危险性分析及安全技术催化重整过程的安全技术3催化加氢过程的安全技术化工安全与环境保护第七节催化反应可按如下方法选择催化剂的类型①生产过程中产生水汽的，一般采用具有碱性，中性或酸性反应的盐类、无机盐类、三氯化铝、三氯化铁、三氯化磷及二氧化镁等。②反应过程中产生氯化氢的，一般采用碱、吡啶、金属、三氯化铝、三氯化铁等。化工安全与环境保护第七节催化反应③反应过程中产生硫化氢的，一般采用盐基、卤素、碳酸盐、氧化物等。④反应过程中产生氢气的，应采用氧化剂、空气、高锰酸钾、氧化物及过氧化物等。化工安全与环境保护一、催化反应的危险性分析及安全技术催化反应又分为单相反应和多相反应两种。单相反应是在气态下或液态下进行的，反应过程中的温度、压力及其他条件较易调节，危险性较小。在多相反应中，催化作用发生于相界面及催化剂的表面上，这时温度、压力较难控制，危险性较大。化工安全与环境保护二、催化重整过程的安全技术①在加热、加压和催化作用下进行汽油馏分重整，叫催化重整。②催化剂在装卸时，要防破碎和污染，未再生的含碳催化剂卸出时，要预防自燃超温烧坏。③催化重整反应器有催化剂引出管和热电偶管等附属部件。化工安全与环境保护二、催化重整过程的安全技术④在催化重整过程中，加氢的反应需要大量的反应热。⑤催化重整装置中，安全警报应用较普遍，对于重要工艺参数，温度、流量、压力、液位等都有报警。⑥重整循环氢和重整进料量，对于催化剂有很大的影响，特别是低氢量和低空速运转，容易造成催化剂结焦，应备有自动保护系统。化工安全与环境保护三、催化加氢过程的安全技术催化加氢是多相反应，一般是在高压下有固相催化剂存在下进行的。由于原料及成品（氢、氨、一氧化碳等）大都易燃、易爆或具有毒性，高压反应设备及管道易受到腐蚀或因操作不当带来危险，发生事故。化工安全与环境保护第八节聚合反应12聚合反应的分类及不安全因素分析聚合反应的危险性分析及安全技术34高压下乙烯聚合的安全技术氯乙烯聚合的安全技术5丁二烯聚合的安全技术化工安全与环境保护一、聚合反应的分类及不安全因素分析1.本体聚合2.悬浮聚合3.溶液聚合4.乳液聚合5.缩合聚合化工安全与环境保护二、聚合反应的危险性分析及安全技术①单体、溶剂、引发剂、催化剂等大多属易燃、易爆物质，在压缩过程中或在高压系统中泄漏，发生火灾爆炸。②聚合反应中加入的引发剂都是化学活泼性很强的过氧化物，一旦配料比控制不当，容易引起暴聚，反应器超压易引起爆炸。化工安全与环境保护二、聚合反应的危险性分析及安全技术③如搅拌发生故障、停电、停水，由于反应釜内聚合物黏壁作用，使反应热不能导出，造成局部过热或反应釜飞温，发生爆炸。化工安全与环境保护三、高压下乙烯聚合的安全技术采用轻柴油裂解制取高纯度乙烯装置，产品从氢气、甲烷、乙烯到裂解汽油、渣油等，都是可燃性气体或液体，炉区的最高温度达1000℃，而分离冷冻系统温度低到－169℃。反应过程以有机过氧化物作为催化剂，乙烯属高压液化气体，爆炸范围较宽，操作又是在高温、超高压下进行，而超高压节流减压又会引起温度升高。化工安全与环境保护四、氯乙烯聚合的安全技术氯乙烯聚合是属于连锁聚合反应，连锁反应的过程可分为三个阶段，即链的开始、链的增长、链的终止。氯乙烯聚合所用的原料除氯乙烯单体外，还有分散剂、引发剂。化工安全与环境保护五、丁二烯聚合的安全技术丁二烯聚合过程中，使用酒精、丁二烯、金属钠等危险物质。酒精和丁二烯与空气混合都能形成有爆炸危险的混合物。金属钠遇水、空气激烈燃烧和爆炸，因此不能暴露于空气中，贮存于煤油中。化工安全与环境保护第九节裂解反应12裂解反应及其特点裂解反应过程危险性分析及安全技术化工安全与环境保护一、裂解反应及其特点广义地说，凡是有机化合物在高温下分子发生分解的反应过程都称为裂解。而石油化工中所谓的裂解是指石油烃（裂解原料）在隔绝空气和高温条件下，分子发生分解反应而生成小分子烃类的过程。在这个过程中还伴随着许多其他的反应（如缩合反应），生成一些别的反应物（如由较小分子的烃缩合成较大分子的烃）。化工安全与环境保护二、裂解反应过程危险性分析及安全技术1.管式裂解炉故障2.引风机故障3.燃料气压力降低4.其他公用工程故障化工安全与环境保护第十节电解反应12电解反应及其特点食盐电解生产工艺3食盐电解过程的危险性分析及安全技术化工安全与环境保护一、电解反应及其特点电流通过电解质溶液或熔融电解质时，在两个电极上所引起的化学变化，称为电解。电解过程中能量变化的特征是电能转变为电解产物蕴藏的化学能。化工安全与环境保护二、食盐电解生产工艺食盐溶液电解是化学工业中最典型的电解反应之一。食盐电解可以制烧碱、氯气、氢气等产品。目前，我国采用的电解食盐方法有隔膜法、水银法、离子膜等电解法。化工安全与环境保护三、食盐电解过程的危险性分析及安全技术1.氢气危险性分析及安全技术2.杂质危险性分析及安全技术3.水银电解槽危险性分析及安