典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性及基本安全技術(shù)

/5典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性及基本安全技術(shù)在化工生產(chǎn)中不同的化學(xué)反應(yīng)有不同的工藝條件，不同的化工過(guò)程有不同的操作規(guī)程。評(píng)價(jià)一套化工生產(chǎn)裝置的危險(xiǎn)性，不要單看它所加工的介質(zhì)、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品的性質(zhì)和數(shù)量，還要看它所包含的化學(xué)反應(yīng)類型及化工過(guò)程和設(shè)備的操作特點(diǎn)。因此，化工安全技術(shù)與化工工藝是密不可分的。作為基礎(chǔ)，本節(jié)首先討論典型化學(xué)反應(yīng)的危險(xiǎn)性及其相關(guān)基本安全技術(shù)。一、氧化反應(yīng)絕大多數(shù)氧化反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。這些反應(yīng)很多是易燃易爆物質(zhì)（如甲烷、乙烯、甲醇、氨等）與空氣或氧氣參加，其物料配比接近爆炸下限。倘若配比及反應(yīng)溫度控制失掉，既能發(fā)生爆炸燃燒。某些氧化反應(yīng)能生成危險(xiǎn)性更大的過(guò)氧化物，它們化學(xué)穩(wěn)定性極差，受高溫、摩擦或撞擊便會(huì)分解，引燃或爆炸。有些參加氧化反應(yīng)物料的本身就是強(qiáng)氧化劑，如高錳酸鉀、氯酸鉀、鉻酸酐、過(guò)氧化氫，它們的危險(xiǎn)性極大，在與酸、有機(jī)物等作用時(shí)危險(xiǎn)性就更大了。因此，在氧化反應(yīng)中，一定要嚴(yán)格控制氧化劑的投料量（即適當(dāng)?shù)耐读媳壤趸瘎┑募恿纤俣纫膊灰坠鶆P。要有料號(hào)的攪拌和冷卻裝置，防止溫升過(guò)快、過(guò)高。此外，要防止由于設(shè)備、物料含有的雜質(zhì)而引起的不良副翻譯你干，例如有些氧化劑遇金屬雜質(zhì)會(huì)引起分解。使用空氣是一定要凈化，除掉空氣中的灰塵、水分和油污。當(dāng)氧化反應(yīng)過(guò)程以空氣和氧為氧化劑是，反應(yīng)物料配比應(yīng)嚴(yán)格控制在爆炸范圍以外。如乙炔氧化制環(huán)氧乙烷，乙烯在氧氣中的爆炸下限為91%，及含氧量9%。反應(yīng)系統(tǒng)中氧含量要嚴(yán)格控制在9%以下。其產(chǎn)物環(huán)氧乙烷在空氣中的爆炸極限范圍很寬，為3%--100%。其次，反應(yīng)放出大量的熱增加了反應(yīng)體系的溫度。在高溫下，由乙烯、氧和環(huán)氧乙烷組成的循環(huán)氣體具有更大的爆炸危險(xiǎn)性。針對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題，工業(yè)上采用加入惰性氣體（氮?dú)?、二氧化碳或甲烷等）的方法，?lái)改變循環(huán)氣的成分，縮小混合氣的爆炸極限，增加反應(yīng)系統(tǒng)的安全性；其次，這些惰性氣體具有較高的熱熔，能效地帶走部分反應(yīng)熱，增加反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這些惰性氣體叫做致穩(wěn)氣體，致穩(wěn)氣體在反應(yīng)中不消耗，可以循環(huán)使用。二、還原反應(yīng)還原反應(yīng)種類很多。雖然多數(shù)還原放映的反應(yīng)過(guò)程比較緩和，但是許多還原反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氫氣或使用氫氣，增加了反應(yīng)火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性，從而使防火防爆問(wèn)題突出；另外有些反應(yīng)使用的還原劑和催化劑具有很大的燃燒和爆炸危險(xiǎn)性，下面就不同情況作一介紹。1、利用初生態(tài)氫還原利用鐵粉、鋅粉等金屬在酸、堿作用下生成初生態(tài)氫起還原作用。例如硝基苯在鹽酸溶液中被鐵粉還原成苯胺。在此反應(yīng)中，鐵粉和鋅粉在潮濕空氣中遇酸性氣體是可能引起自燃，在存儲(chǔ)時(shí)應(yīng)特別注意。反應(yīng)時(shí)酸、堿的濃度要控制適宜，濃度過(guò)高或過(guò)低均使產(chǎn)生初生態(tài)氫的量不穩(wěn)定，使反應(yīng)難以控制。反應(yīng)溫度也不易過(guò)高，否則容易突然產(chǎn)生大量氫氣而造成沖料。反應(yīng)過(guò)程中應(yīng)注意攪拌效果，防止鐵粉、鋅粉下沉。一旦溫度過(guò)高，底部金屬顆粒動(dòng)能加大，將加速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氫氣而造成沖料。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)器內(nèi)殘?jiān)腥杂需F粉、鋅粉仍繼續(xù)作用，不斷放出氫氣，很不安全，應(yīng)將殘?jiān)湃胧彝鈨?chǔ)槽中，加冷水稀釋，槽上加蓋并設(shè)排氣管一導(dǎo)出氫氣。待金屬粉消耗殆盡，再加堿中和。若急于中和，則容易產(chǎn)生大量氫氣并生成大量的熱，將導(dǎo)致燃燒爆炸。2、在催化劑作用下加氫有機(jī)合成工業(yè)和油脂化學(xué)工業(yè)中，常用雷尼鎳、鈀碳等為催化劑使氫活化，然后加入有機(jī)物質(zhì)分子中起還原反應(yīng)，例如苯在催化作用下，經(jīng)加氫氣生成環(huán)乙烷。催化劑雷尼鎳和鈀碳在空氣中吸潮后有自燃的危險(xiǎn)。鈀碳更易自燃，平時(shí)不能暴露在空氣中，而要浸在酒精中保存。反應(yīng)前必須用氮?dú)庵脫Q反應(yīng)器中的全部空氣，經(jīng)測(cè)定證實(shí)含氧量降低到規(guī)定要求后，方可通入氫氣。反應(yīng)結(jié)束后應(yīng)先用氮?dú)獍褮錃庵脫Q掉，并以氮封保存。此外，無(wú)論是利用初生態(tài)氫還原，還是用催化加氫，都是在氫氣存在下，并在加熱加壓下進(jìn)行。氫氣的爆炸極限為4%--75%，如果操作失誤或設(shè)備泄露，都極易引起爆炸。操作中要嚴(yán)格控制溫度、壓力和流量。廠房的電氣設(shè)備必須符合防爆要求，且應(yīng)采用輕質(zhì)屋頂，開設(shè)天窗或風(fēng)帽，使氫氣易于飄逸。尾氣排放管管要高出房頂并設(shè)置阻火器。高溫高壓下的氫對(duì)金屬有滲碳作用，易造成氫腐蝕，所以對(duì)設(shè)備和管道的選材要符合要求。對(duì)設(shè)備和管材要定期檢測(cè)，以防事故。3、使用其他還原劑還原常用還原劑中火災(zāi)危險(xiǎn)性大的有硼氫類、四氫化鋰鋁、氫化鈉、保險(xiǎn)粉（連二亞硫酸鈉），異丙醇鋁等。常用的硼氫類還原劑為鉀硼氫和鈉硼氫。它們都是與水燃燒物質(zhì)，在潮濕空氣中能自燃，遇水和酸即分解放出大量的氫，同時(shí)產(chǎn)生大量的熱，可使氫氣燃爆。所以應(yīng)儲(chǔ)與密閉容器中，置于干燥處。鉀硼氫通常溶解在液堿中比較安全。在生產(chǎn)中，調(diào)節(jié)酸、堿度時(shí)要特別注意防止加酸過(guò)多、過(guò)快。四氫化鋰鋁有良好的還原性，但遇潮濕空氣、水和酸極易燃燒，應(yīng)浸在煤油中存儲(chǔ)。使用時(shí)應(yīng)先將反應(yīng)器用氮?dú)庵脫Q干凈，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)下投料和反映。反應(yīng)熱應(yīng)由油類冷卻劑取走，不應(yīng)用水，防止水漏入反應(yīng)器內(nèi)，發(fā)生爆炸。用氫化鈉作還原劑與水、酸的反應(yīng)與四氫化鋰鋁相似，它與甲醇、乙醇等反應(yīng)也相當(dāng)激烈，有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。保險(xiǎn)粉是一種還原效果不錯(cuò)且較為安全的還原劑。它與水發(fā)熱，在潮濕的空氣中能分解析出黃色的硫磺蒸汽。硫磺蒸汽自燃點(diǎn)低，易自燃。使用時(shí)應(yīng)在不斷攪拌先，將保險(xiǎn)粉緩緩溶于水中，待溶解后再投入反應(yīng)器與物料反應(yīng)。異丙醇鋁常用語(yǔ)高幾醇的還原，反應(yīng)較溫和。但在制備異丙醇鋁是須加熱回流，將產(chǎn)生大量氫氣和異丙醇蒸汽，如果鋁片或催化劑三氯化鋁的質(zhì)量不佳，反應(yīng)就不正常。往往先是不反應(yīng)，溫度升高后有突然反應(yīng)，引起沖料，增加了燃燒爆炸的危險(xiǎn)性。采用還原性強(qiáng)而危險(xiǎn)性又小的新型還原劑對(duì)安全生產(chǎn)很有意義。例如用硫代鈉代替鐵粉還原，可以避免氫氣產(chǎn)生，同時(shí)也消除了鐵泥堆積問(wèn)題。三、硝化反應(yīng)有機(jī)化合物分子中引入硝基（-N02）取代氫原子而生成硝基化合物的反應(yīng)，稱為硝化。硝化反應(yīng)時(shí)生產(chǎn)燃料、藥物及某些炸藥的重要反應(yīng)。常用的硝化劑是濃硝酸或濃硝酸與濃硫酸的混合物（俗稱混酸）。硝化反應(yīng)使用硝酸作為硝化劑，濃硫酸為觸媒，也有使用氧化氮?dú)怏w做硝化劑的。一般的硝化反應(yīng)是先把硝酸和硫酸配成混酸，然后在嚴(yán)格控制溫度的條件下將混酸滴入反應(yīng)器，進(jìn)行硝化反應(yīng)。制備混酸時(shí)，應(yīng)先用水將濃硫酸適當(dāng)稀釋，稀釋應(yīng)在有攪拌和冷卻情況下將濃硫酸緩緩加入水中，并控制溫度。如溫度升高過(guò)快，應(yīng)停止加酸，否則易發(fā)生爆濺，引發(fā)危險(xiǎn)。濃硫酸適當(dāng)稀釋后，在不斷攪拌和冷卻條件下加濃硝酸。應(yīng)嚴(yán)格控制溫度和酸的配比，直到充分?jǐn)嚢杈鶆驗(yàn)橹?。配酸是要?yán)防因溫度猛升而沖料或爆炸。更不能把未經(jīng)稀釋的濃硫酸與硝酸混合，因?yàn)闈饬蛩崦土椅諠庀跛嶂械乃侄a(chǎn)生高熱，將使硝酸分解產(chǎn)生多種氮氧化物，引起爆沸沖料或爆炸。濃硫酸稀釋時(shí)，不可將水注入酸中，因?yàn)樗拿芏缺葷庀跛嵝。蠈拥乃蝗芙夥懦龅臒崃考訜岫序v，引起四處飛濺。配制成的混酸具有強(qiáng)烈的氧化性和腐蝕性，必須嚴(yán)格防止觸及棉、紙、布、稻草等有機(jī)物，以免發(fā)生燃燒爆炸，硝化反應(yīng)的腐蝕性很強(qiáng)，要注意設(shè)備及管道的防腐蝕性能，以防止?jié)B漏。硝化反應(yīng)時(shí)放熱反應(yīng)，溫度越高，硝