| 發(fā)布機構 | 中國化工報 | ||
| 文件號 | 制發(fā)日期 | 2024-04-08 | |
硝化反應是染料、炸藥及一些醫(yī)藥、農(nóng)藥產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的重要反應步驟。應急管理部近日公布的《淘汰落后危險化學品安全生產(chǎn)工藝技術設備目錄(第二批)》(以下簡稱《目錄》)，明確提出禁止硝基苯等27種化學品生產(chǎn)過程中采用間歇或半間歇釜式硝化工藝，要求兩年內(nèi)改造完畢。
淘汰原因：容易引發(fā)安全事故
間歇硝化工藝為分批式操作，每一批次反應物料全部加入反應釜中，反應一定時間后全部取出轉入下一工序。在此過程中，投料、反應時間和溫度的控制、放料等都由人工掌控。操作人員很難做到每一次操作的參數(shù)完全一樣，不僅導致不同批次產(chǎn)品質量有波動，更會因操作人員一點疏忽，造成生產(chǎn)安全事故。
半間歇硝化工藝是將一部分物料投入反應釜，另一部分物料采用連續(xù)的方式加入，反應結束后放料。但半間歇硝化工藝仍然采用釜式反應，持液量大，在操作過程中也存在滴加過量、攪拌故障、傳熱失效等風險，易生成局部熱點，具有爆炸危險性。
間歇或半間歇硝化反應易發(fā)生副反應和過反應，直接影響生產(chǎn)安全，尤其是二硝、三硝的爆炸風險會急劇增加。此外，間歇或半間歇硝化反應釜的攪拌裝置非常重要，如果反應過程中攪拌停止，硝化反應不均勻，容易產(chǎn)生局部熱點引發(fā)爆炸。而攪拌器采用甘油或普通機油等作為潤滑劑，機油與硝酸等物料混合，有可能發(fā)生硝化反應而造成爆炸。
根據(jù)統(tǒng)計，近年來發(fā)生的硝化安全事故中，企業(yè)多采用間歇釜式硝化工藝。
替代工藝：連續(xù)化改造是方向
為提高工藝過程傳質傳熱能力，減少反應器內(nèi)熱量積累現(xiàn)象，進一步提高硝化工藝的安全性，硝化工藝的主流發(fā)展方向是進行連續(xù)化改造，降低人工誤操作引發(fā)安全事故的幾率。微通道反應器、管式反應器或連續(xù)釜式硝化生產(chǎn)工藝可作為替代工藝。
連續(xù)釜式硝化工藝將傳統(tǒng)的單釜間歇硝化改為串聯(lián)多釜連續(xù)硝化，操作流程連續(xù)，從本質上實現(xiàn)了物料、熱量的連續(xù)流動，提高了工藝安全性。
管式反應器硝化工藝是未來的工藝趨勢之一，目前很多高校和研究機構正在積極開發(fā)。根據(jù)流動形式，可以分為管式反應器、動態(tài)管式反應器和環(huán)形反應器。其中，環(huán)形反應器與傳統(tǒng)釜式反應器相比，比表面積更大，能夠彌補硝化釜內(nèi)移熱面積不足的問題，增強硝化反應階段的移熱能力，有效控制和緩解硝化反應“飛溫”現(xiàn)象。
微通道反應器是一種依托于微加工技術，集混合、換熱、反應、分離操作單元為一體的新型管道反應器。與釜式硝化相比，微通道反應器可以使極端條件下的反應變得溫和可控，避免“飛溫”和爆炸事故發(fā)生;還可以控制反應時間，使串聯(lián)反應在秒級和毫秒級時間內(nèi)終止，避免副反應發(fā)生。
改造建議：開展本質安全設計
《目錄》中提及的硝基苯等27種化學品的生產(chǎn)過程，均有采用替代工藝實施改造的成功案例。
間歇或半間歇釜式工藝在改造中要注意掌握原料、主產(chǎn)物、副產(chǎn)物和各種雜質的理化性質;從硝化反應熱力學、動力學等方面開展工藝技術基礎研究，開展反應安全風險評估，全面分析反應過程的動力學和熱力學數(shù)據(jù)，明確工藝過程的風險等級;選擇有資質、有經(jīng)驗的設計單位，評估微通道反應器、管式反應器或連續(xù)釜式硝化等替代工藝的可行性，開展本質安全設計，實施全流程自動化控制。
同時，硝化企業(yè)還應根據(jù)硝化反應的特點，實行本質安全策略，按照“最小化、替代、緩和、簡化”的原則，減少反應失控風險，保證硝化過程的本質安全。針對目前尚未實現(xiàn)連續(xù)流硝化工藝的產(chǎn)品，企業(yè)應積極開展技術攻關。比如，硝基蒽醌、硝基萘、永固紫等硝化產(chǎn)品黏度較大，反應過程有固體結晶產(chǎn)生，不適合采用微通道反應器，可嘗試進行動態(tài)管式反應器研究，或進行釜式連續(xù)工藝改造。針對目前國內(nèi)很多硝化生產(chǎn)裝置自動化水平普遍不高的現(xiàn)狀，借助此次淘汰落后工藝的契機，開展全流程自動化改造工作，全面提升硝化行業(yè)的自動化控制水平和本質安全水平。
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