重氯化反應(yīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥染料等工業(yè)生產(chǎn)過程中,尤其在染料工業(yè)中,有半鼓以上有機(jī)合成染料是由這類反應(yīng)合成生產(chǎn)的。重氮化單元操作是火災(zāi)危險性較大的一類典型生產(chǎn)工藝.
1重氮化反應(yīng)及其生產(chǎn)過程
重氮化反應(yīng)是古氨基的有機(jī)化合物在酸性介質(zhì)中與亞硝酸鈉作用.使其氨基(-NH2)轉(zhuǎn)變成重氟基-N=N-)的化學(xué)反應(yīng)。
在工業(yè)生產(chǎn)過程中t重氯化反應(yīng)的操作方法一般是將芳伯胺溶解于過量的酸中.將溶液掙卻后.慢慢加亞硝酸鈉溶液,同時進(jìn)行冷卻和攪拌。
2重氮化反應(yīng)生產(chǎn)過程火災(zāi)危險性分析
2.1物料與產(chǎn)品性質(zhì)的危險因素
2.1.1原料
芳香族胺類都屬于可燃有機(jī)物質(zhì),生產(chǎn)用量大,且具有毒性I亞硝酸枘屬二級無機(jī)氯化劑,受熱至175℃時分解,大量盼亞硝酸鈉逼有機(jī)物琥更強(qiáng)的氯化劑,如氯酸鉀,高錳酸鉀時能引起端燒甚至爆炸鹽酸和藏酸具有較強(qiáng)的酸性.
2.1.2產(chǎn)物
重氮化產(chǎn)物常l;|鹽的形式存在,稱為重氮鹽,其化學(xué)性質(zhì)非常活潑。重氨鹽只在水溶藏中和較低溫度下穩(wěn)定.升高溫度.則發(fā)生分解。在干燥狀態(tài)下,重
氯鹽更不穩(wěn)定,特別是古有硝基的重氯鹽,受熱,摩
擦或撞擊容易分解爆炸.音重氯鹽的溶液若灑落在
地上蘸汽管道上t干燥后亦能燃燒爆炸.在酸性舟
廉中。有些盒屬如嫉櫥,辟等還能但j毫重氯化臺物
激烈分解。
2.2生產(chǎn)工藝操作方面的危險周素
2.2.1反應(yīng)物料配比與投料速度
理論上,亞硝酸鈉投^量與胺用量的摩爾比是1:1,在實際生產(chǎn)過程中為使芳胺反應(yīng)完全,亞硝酸鈉的投人量比理論量輔高一點(diǎn)。如果亞硝酸鈉過量,重氯化反應(yīng)建度就含增高,釋放的熱量增多,將導(dǎo)致生成的重贏鹽分解而發(fā)生事故.
亞硝酸舳投料速度也是一個潛在危陵因素。根據(jù)重氯化犀應(yīng)機(jī)理,船參加重氰化反應(yīng)的是辮離芳胺.在生產(chǎn)中加^無機(jī)酸是為了使亞硝酸鈉變成亞硝酸,并使原來不溶性芳胺轉(zhuǎn)變?yōu)榘符}而溶解。胺鹽在水中存在_個電離平衡,即Ar—NH+H-再咄NH,由這個平衡水解成的游離胺才能參加重氯化反應(yīng)。從而可知,對于堿性較強(qiáng),如芳環(huán)上有供電子取代基(一cHa、一ocH,等)的芳胺,由于它們易和靜畦生成穩(wěn)定l的瞳鹽而難水輯,致使游離芳胺壤度減步,重氰億匣應(yīng)遣虛較慢,因此要求亞硝酸鈉投抖速度疆慢.鰳果牡糙快,必含造成滯后(局部性亞硝鞋鋪過量),而}I趕_蟲災(zāi)爆舴事故。
2.2·2反應(yīng)的生產(chǎn)操作溫度
重氮鹽一般在低溫下穩(wěn)定。當(dāng)反應(yīng)的溫度超過5℃,重氮鹽就會分解,即使在0℃時其水溶液也只能保持?jǐn)?shù)小時.根據(jù)重氮鹽分解反應(yīng)動力學(xué)實驗結(jié)果可知:反應(yīng)溫度每升高10"(2.其分解速度加快2倍.尤其是芳環(huán)上具有供電子取代基的重氮鹽分解速度增加得更快.
在較高反應(yīng)溫度下,反應(yīng)釜內(nèi)過量的亞硝酸也會加速分解,產(chǎn)生大量的一氧化氮?dú)怏w,其反應(yīng)式如下:
3HNO2HNO3+2NO+H2o
產(chǎn)生的一氧化氮還會進(jìn)一步與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化氮,同時釋放出大量熱。反應(yīng)式為:
2NO+O2=2NO2+113kJ
故較高反應(yīng)溫度尋I起的亞硝酸分解也會導(dǎo)致爆炸著
火的危險。
若一氧化氮逸出.遇有機(jī)物質(zhì)還有尋『起著火的
危險.
2.2.3后處理過程中的摩擦、受熱
生產(chǎn)過程中.反應(yīng)產(chǎn)物重氮鹽作為產(chǎn)品還需經(jīng)
過濾、干燥、研睹、混合等處理.由于牽擦、受熱、撞
擊,粉塵粘著在熱潭上.或者流動輸送中產(chǎn)生的靜
電,黼可能尋『起重氮鹽的火災(zāi)爆炸事故.例如苯氨
基重氮苯受強(qiáng)烈振動、受熱至150"C.或被急劇加熱
至熔點(diǎn)(98~99℃)以上即發(fā)生爆炸.
3防火對策
3.1依據(jù)性質(zhì),加強(qiáng)對危險性生產(chǎn)物質(zhì)的防火管理
原料和產(chǎn)品的運(yùn)輸儲存應(yīng)按照危險品管理的規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格管理,基本要求是:相互能起激烈反應(yīng)的物質(zhì)(如芳胺和亞硝酸鈉)必須分車運(yùn)輸,隔離存放產(chǎn)品重氨鹽搬運(yùn)時必須輕裝輕卸,杜絕摩擦、撞擊在儲存時,重氮鹽、亞硝酸鈉應(yīng)遠(yuǎn)離火淖、電源或其它熱源,避開日光照射。例如3-(2.羥基乙氧基).4.吡咯基-1-苯重氮氯化l鋅鹽,儲存溫度應(yīng)低于30℃,若超過35℃則必須采取相應(yīng)降溫措施,否則會引起分解放熱,導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事敝。
3.2嚴(yán)格按工藝要求準(zhǔn)確投料
當(dāng)亞硝酸鈉投料結(jié)柬后,用淀粉碘化鉀試紙檢測反應(yīng)液呈微藍(lán)色則表示投料量合適,因為淀粉碘化鉀試紙是無色的,當(dāng)遇到亞硝蓖時,碘化鉀被氧化成碘,碘使淀粉變藍(lán)。著發(fā)現(xiàn)亞硝酸鈉過量較多,應(yīng)及時采取補(bǔ)救措旌。此時可用尿紊分解掉過量的亞硝酸。亞硝酸鈉投料速度的控制應(yīng)根據(jù)芳胺的堿性不同而有區(qū)別,原料為堿性較強(qiáng)的芳胺.亞硝酸鈉的投料速度一定要緩慢。
3.3配置自動控制調(diào)溫系統(tǒng).確保規(guī)定的生產(chǎn)操作溫度
生產(chǎn)過程中,重氮化反應(yīng)和重氮鹽產(chǎn)物的干燥操作溫度必須嚴(yán)格控制。重氮化反應(yīng)溫度一般控制在o-5℃或更低.重氮鹽干燥溫度根據(jù)性質(zhì)不同,則有所不同。如·色素紅B異重氮鹽和快色素苯胺異重氮鹽的干燥溫度分別要控制在55℃和I00℃以下,否則會發(fā)生燃燒、爆炸。
為確保生產(chǎn)操作溫度,重氮化反應(yīng)釜和重氮鹽干燥設(shè)備都應(yīng)配置自動控制調(diào)溫系統(tǒng),例如反應(yīng)釜配置溫度探測、調(diào)節(jié)、攪拌、冷卻聯(lián)鎖裝置;干燥設(shè)備配置溫度測量、加熱熱搦f開關(guān)、情性氣體保護(hù)的聯(lián)鎖裝置。
3.4注意各處理工藝的生產(chǎn)防火管理,減少火災(zāi)隱
患不能用鐵、銅、鋅等金屬設(shè)備進(jìn)行重氮化反應(yīng)或儲存重氮化合韌,宜用陶瓷、玻璃或術(shù)質(zhì)的設(shè)備。重氮化反應(yīng)完畢后,宜將場地和設(shè)備用水沖洗干凈停用的重氮化反應(yīng)釜要儲滿清水,其廢水直接排入下水遭。
用重氮鹽生產(chǎn)染料或其它產(chǎn)品時,必須注意檢查,確保反應(yīng)過程中半成品中沒有殘留未轉(zhuǎn)化的重氮鹽。若有.則應(yīng)延續(xù)反應(yīng)直至重氮鹽完全轉(zhuǎn)化掉,不然,殘留的未轉(zhuǎn)化的重氮鹽會在產(chǎn)品干燥等后加工工序中發(fā)生燃燒爆炸.
重氮鹽的后處理工序中,要注意經(jīng)常清除粉碎車間設(shè)備上的粉塵注意防止物料灑落在干燥車間的熱源上.以及防止韌料凝結(jié)在輸送設(shè)備的摩擦部位。
3.5設(shè)置防火防爆安全保護(hù)系統(tǒng)
重氮化反應(yīng)釜應(yīng)安裝伸向室外高空釋放氧化氮?dú)忏牟蝗疾牧锨榻涞呐欧殴埽徊⒃诖斯苌习惭b阻火髂,要定期清洗管中的殘積物重氮鹽用蒸汽干燥時,干操室(設(shè)備)應(yīng)安裝溫度計和防爆門.其加熱蒸汽管道應(yīng)安姨壓力計。重氮化合韌的粉碎、研睹豐何需配有良好的通風(fēng)設(shè)備。