硝化過程是指在有機化合物中引入硝基，取代其氫原子而生成硝基化合物的反應過程，在有機化學工業生產中，特別是在染料、炸藥、農藥及某些藥物生產中應用十分普遍。由于硝化過程中，所用硝化劑是強氧化劑，被硝化的產物大多數易燃，硝化反應是放熱反應，如果操作不當，容易發生安全事故。因此，研究硝化過程的防火防爆等安全技術工作十分重要。

　　1工藝及其設備

　　硝化過程大體由混酸制備（硝化劑）、硝化反應、后處理與精制等工序組成。

　　1.1硝化劑

　　不同的硝化對象，往往使用不同的硝化劑；相同的硝化對象，若采用不同的硝化劑，則得到不同的硝化產物組成。因此，硝化劑的選擇是硝化反應必須認真考慮的。一般在硝化工藝過程中，常用的硝化劑分別為稀硝酸、濃硝酸、混酸、硝酸鹽。

　　1.2硝化過程使用的設備

　　硝化過程通常使用的設備有混酸鍋、硝化鍋及附屬設備，混酸鍋用于制備混酸，硝化鍋用于硝化反應，一般為攪拌式反應器，主要由鍋體、攪拌器、傳動裝置、冷卻（加熱）裝置、進出口管、法門和控制儀表組成。

　　混酸鍋的操作過程：應先用水將濃硫酸稀釋，在不斷攪拌和冷卻條件下加入濃硝酸，并且嚴格控制溫度和酸的配比，嚴防沖料或爆炸[1]。

　　硝化鍋的操作過程：物料由上部加入到鍋內，在攪拌器的作用下，迅速地混合并進行化學反應。如果需要取出反應熱量，可向夾套或蛇管內通入冷水或制冷劑；如果需要加熱，可向夾套或蛇管內通入加熱蒸汽。硝化鍋里面裝有推進式攪拌器，鍋底部制成凹形并裝有壓出管，以保證壓料時能將物料全部壓出[2]。

　　2火災爆炸危險性分析

　　2.1混酸制備時，水和濃硫酸混合以及稀硫酸和硝酸混合都產生大量熱量，若控制不好溫度和酸的配比，容易發生沖料和爆炸事故[1]。

　　2.2硝化反應是一個強烈的放熱反應，引入一個硝基可放熱152～153kJ/mol的熱量。在生產過程中，如果投料速度過快，冷卻水供應減少或中斷，或攪拌停止，都會造成反應溫度過高，導致爆炸事故發生。

　　2.3制備好的混酸具有強烈的氧化性和腐蝕性，硝酸鹽也是氧化劑，它們與有機物接觸，會發生氧化反應，放出大量二氧化氮和熱量，引起硝基混合物從設備中噴出而造成爆炸事故。有機物的氧化是硝化過程中最危險的不正常現象。

　　2.4硝化鍋的冷卻水因泄漏進入硝化物中，會引起溫度急劇上升，促使硝酸大量分解，造成腐蝕設備和爆炸事故；同時，如果油落入硝化鍋中，也容易引起爆炸事故。

　　2.5某些硝化產品具有非常大的危險性，如脂肪族硝基化合物閃點較低，二硝基和多硝基化合物性質極不穩定，受熱、強烈撞擊或摩擦會發生分解爆炸。

　　2.6混酸中的硫酸被反應生成的水稀釋時，將產生相當于反應熱7.5%～10%的稀釋熱,如果不及時將熱量移出,將導致溫度迅速上升,引起多硝化、氧化等副反應，同時還將造成硝酸大量分解，產生紅棕色二氧化氮氣體和水。假如有部分硝基物生成，高溫下可引起爆炸[2]。

　　3防火防爆安全措施

　　3.1嚴格控制硝化反應溫度

　　具體方法：（1）控制好加料速度和加料配比，硝化劑的加料應采用雙重閥門加料，向硝化器中加入固體物質，必須采用漏斗或翻斗車，嚴禁將大塊物料加入。（2）反應中應連續攪拌，以保持物料混合良好，溫度均勻。攪拌機應配備自動連接的備用電源，防止由于突然斷電造成機械攪拌停止。（3）硝化鍋應有足夠的冷卻面積，并保證連續供給冷卻水，以確保及時導出反應熱、稀釋熱等。為此，要配置環狀供水管網和兩個水入口，并設置高位水槽，其容量可維持0.5h冷卻水供應。（4）當硝化過程中發現紅棕色二氧化氮氣體時，應立即停止加料，以控制可能發生的危險。

　　3.2防止油與硝化物料接觸

　　具體方法：（1）攪拌器采用硫酸作潤滑劑，溫度計套用硫酸作導熱劑，禁止使用普通機油或甘油。（2）硝化器蓋上不得放置油浸填料。（3）硝化鍋攪拌器的軸上，應備有小槽，防止齒輪上的油掉入硝化器中[2]。

　　3.3防止冷卻水漏進硝化鍋

　　硝化鍋夾套中的冷卻水壓力呈微負壓，在水的入口管上安裝壓力表，在進水管、排水管上分別安裝溫度計，通過監測進、排口水溫的變化，判斷夾套焊縫是否因腐蝕而泄漏，以避免硝化物遇水溫度急劇上升。為了便于檢查，在排水管上，可安裝電導自動報警器，當管中漏入極少量酸時，水的電導率會立即發生變化，此時報警器發出報警[2]。

　　3.4設立安全裝置

　　具體措施：（1）硝化鍋應安裝自動溫度調節器，設置反應溫度、加料量及其他的自動控制聯鎖裝置，當出現反應溫度升高到規定值及攪拌停止等情況時，自動聯鎖裝置啟動，避免事故發生。（2）應安裝可移動的排氣罩，以便硝化鍋的加料口關閉時，排出設備中的氣體。（3）硝化鍋應附設相當容積的緊急放料槽，以防發生事故時，采取緊急放料措施，放料閥可采用自動控制的氣動閥或手動閥[3]。

　　3.5防止硝化過程中的氧化反應

　　有機物質遇硝化劑會發生劇烈氧化反應，因此，硝化原料在使用前應進行檢驗，并仔細地配制反應混合物并徹底除去其中的易氧化組分。

　　3.6消除生產過程及后處理過程的不安全因素

　　具體方法：（1）硝化設備應確保嚴密不漏，防止硝化物料濺落到蒸汽管道等高溫設施的表面上而引起燃燒或爆炸。（2）如發生管道堵塞，可利用蒸汽加溫疏通，嚴禁用金屬物件敲打或明火加熱。（3）進行硝化過程時，卸出物料，應采用真空卸料法。（4）硝基化合物具有很強烈的爆炸性，在蒸餾硝基化合物時，必須特別小心。由于蒸餾是在真空狀態下進行，而硝基化合物蒸餾余下的熱殘渣與空氣中氧作用能發生爆炸，所以必須采取有效的防爆措施來處理這些殘渣。（5）因壓縮空氣中含有水分或油類，所以制備混酸攪拌時，不宜采用壓縮空氣攪拌。（6）分析取樣應在下層硝化混合物進行，以免未完全硝化的產物突然起火。（7）硝基化合物應在規定的溫度和安全條件下單獨存放，不得超量儲存。（8）在生產廠房中，不準存放起爆物品以及與生產無關的用具[1]。

　　3.7車間內禁止火種

　　（1）生產廠房嚴禁帶入一切火種，進入生產廠房的人員不得穿硬底鞋或帶鐵釘的鞋，使用的工具應是銅制的，使用時應輕拿輕放。（2）禁止攜帶移動電話、照相、錄像設備進入生產廠房。（3）照明燈具和電氣設備應防爆。（4）當檢修需要動火時，應拆卸設備和管道并移到車間外安全地點，用水和蒸汽反復沖洗殘留物，經分析確認合格后，方可動火作業。（5）需要報廢的管道，應專門處理堆放，不可隨便拿用，以免發生爆炸事故。

　　3.8硝化裝置設置防爆構筑物

　　生產硝化產品的硝化鍋和其他相關設備應設置在防爆構筑物內，與行政、生活和其他生產性建筑保持一定的安全距離，以防止可能發生的硝化物爆炸事故，擴大波及范圍，與硝化過程無關的設備不得與硝化過程設備安置于同一個構筑物內。

　　3.9嚴格工藝紀律，強化安全技術規程執行

　　對于硝化過程的工藝規程和安全技術規程必須經過專門部門審定后執行，如果更改工藝參數或改變工藝，必須經過原審定部門的批準方可更改，從業人員必須熟知工藝規程和安全技術規程并認真貫徹執行。

　　3.10推進技術進步，采用先進科學的硝化工藝，提高硝化過程的安全性。