重氮化工艺安全控制设计指导方案.docx

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1、重氮化工艺安全控制设计指导方案目录111.1重氮化工艺11. 2重氮化反应类型11.2. 1顺法重氮化反应11.2.2反加法重氮化反应11.2.3亚硝酰硫酸法重氮化反应11.2.4硫酸铜触媒法重氮化反应21. 2.5盐析法重氮化反应21.3重氮化工艺关键设备和重点监控单元21. 3.1重氮化工艺的关键设备21.3.2重氮化工艺的重点监控单元31.4重氮化工艺涉及的主要危险介质31.4.1重氮化原料31.4.2产品和中间产品41.4.3其他41.5山东省主要重氮化工艺产品目录52危险性分析62.1 固有危险性62.1.1 火灾危险性62.1.2 爆炸危险性72.1.3 1.3中毒危险性72.1.

2、4 腐蚀及其他危险性72.2工艺过程的危险性82.2.1反应过程的危险性82.2.2反应安全风险评估82. 2.3危险和可操作性分析83重点监控的工艺参数和控制要求103. 1温度103. 2104. 3投料速率、物料配比和PH值105. 4液位113. 5亚硝酸钠（亚硝酰硫酸）流量114推荐的安全控制方案123.1 各工艺参数控制方式124. 2工艺系统控制方式121. 2.1基本监控要求124. 2.2基本控制要求124.2.2.2其他134.3 根据反应安全风险评估结果，制定相应的控制措施144.4 仪表系统选用原则144.4.1基本过程控制系统（BPCS）选用原则144.4.2安全仪表

3、系统选用原则144.4.3气体检测报警系统（GDS）选用原则154. 5其他安全设施155通用设计要求164.1 收集产品工艺资料164.2 确定改造范围165. 3仪表设备选型175.5与建设方技术交底，提交改造图纸，签署设计变更176典型工艺安全控制系统改造设计方案186.1工艺简述186.2装置重氮化工艺危险性分析186.2.1固有危险性186.2.2工艺过程的危险性196. 3装置重氮化工艺控制方案综述197重氮化工艺安全控制系统设计指导方案附表、附图216.1 山东省主要重氮化工艺产品目录（附表1）217. 2重氮化工艺重点监控参数的控制方式（附表2）217.3企业需提交的设计资料清

4、单（附表3）217.4某企业重氮化工艺控制、报警、联锁一览表（附表4）217.5工艺管道与仪表流程图（附图1）21附表1山东省主要重氮化工艺产品目录22附表2重氮化工艺重点监控参数的控制方式23附表3企业需提交的设计资料清单24附表4某企业重氮化工艺控制、报警、联锁一览表25附图1某企业重氮化工艺管道与仪表流程图271概述1.1 重氮化工艺一级胺与亚硝酸在低温下作用，生成重氮盐的反应。脂肪族、芳香族和杂环的一级胺都可以进行重氮化反应。通常是把含芳胺的有机化合物在酸性介质中与亚硝酸钠作用，使其中的胺基(-NH2)转变为重氮基(-N=N-)的化学反应。涉及重氮化反应的工艺过程为重氮化工艺。1.2

5、重氮化反应类型重氮化反应主要包括：顺法、反加法、亚硝酰硫酸法、硫酸铜触媒法和盐析法五种类型。1.2.1 顺法重氮化反应指在重氮盐的制备过程中，先在重氮化原料溶液中加入适量酸，低温下再向釜内加入亚硝酸钠的重氮化方法。如对氨基苯磺酸钠与2-蔡酚制备酸性橙-H染料、芳香族伯胺与亚硝酸钠反应制备芳香族重氮化合物等。122反加法重氮化反应指先按照比例配置重氮化原料和亚硝酸钠溶液，再将料液缓慢加入低温盐酸溶液的重氮化方法。如间苯二胺生产二氟硼酸间苯二重氮盐；苯胺与亚硝酸反应生产苯胺基重氮盐等1.2.3 亚硝酰硫酸法重氮化反应指先将芳伯胺溶于浓硫酸或冰醋酸，再向其中加入亚硝酰硫酸的重氮化方法。如2-氟基-4

6、-硝基苯胺、2-氟基-4-硝基-6-漠苯胺、2、4-二硝基-6-溪苯胺、2、6二氟基-4-硝基苯胺、2,4-二硝基-6-氟基苯胺、邻氯对硝基苯胺为重氮组分与端氨基含醛基的偶合组分经重氮化、偶合成单偶氮分散染料。主反应：/O2NO22、2+NOHSO，1A02NN=NHSO4+H2OBlBr2,4二硝基6滨苯胺亚硝酰硫酸重氮盐副反应：2NOHSO1+H2O2H2S01+NOt+NO2t1.2.4 硫酸铜触媒法重氮化反应将氨基苯酚类溶解于碱溶液中，与亚硝酸溶液一起加入溶有硫酸铜的弱酸（如乙酸）溶液中，发生重氮化反应。如邻、间氨基苯酚用弱酸（醋酸、草酸等）或易于水解的无机盐和亚硝酸钠反应制备邻、间氨

7、基苯酚的重氮化合物等。1.2.5 盐析法重氮化反应首先将偶氮化合物加碱溶解，然后盐析，使全部成为偶氮体的钠盐。析出沉淀过滤、迅速倒入盐酸和冰水的混合物，使重氮化反应得以实现。如氨基偶氮化合物通过盐析法进行重氮化生产多偶氮染料等。1.3 重氮化工艺关键设备和重点监控单元131重氮化工艺的关键设备重氮化工艺关键设备是重氮化反应器（釜）在重氮化工艺过程中，重氮化反应为放热反应，反应温度在重氮化工艺中为重要参数需要严格控制，一般重氮化工艺反应温度需要控制在15以下，有的重氮化工艺反应器（釜）内需要保持一定压力，故重氮化反应器（釜）应设置温度、压力监控设施和冷媒夹套、盘管；有些重氮化反应器（釜）属于压力

8、容器，应设安全阀等安全附件。重氮化工艺涉及的物质大多可燃物，在反应过程中如果出现泄漏，使空气混入反应器（釜）或反应釜内搅拌不良、冷媒流量过低导致反应器（釜）内温度过高，都有可能造成爆炸事故，故反应器（釜）还应设置爆破片、导爆管等安全附件。重氮化反应需要在酸性下进行，所以重氮化反应釜需要根据反应介质和反应条件，采取相应防腐措施。1.3.2重氮化工艺的重点监控单元重氮化工艺的重点监控单元为重氮化反应和后处理单元，重氮化反应单元重点监控反应釜内温度、压力、液位、PH值；反应釜内搅拌速率；亚硝酸钠流量；反应物质的配料比等。后处理单元重点监控温度。1.4 重氮化工艺涉及的主要危险介质1.4.1 重氮化原

9、料1.4.1.1 亚硝酸钠亚硝酸钠为白色或淡黄色细结晶、无臭、略有咸味、易潮解，暴露在空气中会被氧化变质。该物质属于无机氧化剂，175发生分解，能引起有机化合物着火或爆炸。与还原物、有机物、易燃物如硫、磷或金属粉末等混合可形成爆炸性混合物，急剧加热时可发生爆炸。亚硝酸钠毒作用为麻痹血管运动中枢及周围血管，形成高铁血红蛋白，急性中毒表现为全身无力、头痛、头晕、恶心、呕吐、腹泻、呼吸困难，检查见皮肤粘膜明显紫绡，严重者血压下降、昏迷，死亡。接触人手、足部皮肤可发生损害。1.4.1.2 亚硝酰硫酸亚硝酰硫酸为无色梭形结晶，与有机物（如木屑、草等）接触会燃烧。与还原剂发生剧烈反应。遇潮时对大多数金属有

10、腐蚀性。遇水分解为硫酸、硝酸，并产生有毒的氧化氮气体。亚硝酰硫酸对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激作用和腐蚀作用，蒸气或雾能引起角膜炎、结膜炎，并可引起失明，引起呼吸道刺激和支气管痉挛，化学性肺炎、肺水肿，严重者可致死。1.4.1.3 其他原料重氮化反应原料主要是芳香族、脂肪族和杂环的一级胺化合物。重氮化原料大多为易燃易爆液体，如苯胺，闪点70、爆炸上限11%、爆炸下限为1.3%。还有可燃固体，如邻硝基苯胺，遇明火、高热可燃。受热分解放出有毒的氧化氮烟气。重氮化原料绝大部分有毒害性，人员接触、误食、吸入会对身体造成损害，甚至死亡。同时部分重氮化原料在受热或光照条件下，会发生分解，释放有毒气体。1.

11、4.2 产品和中间产品重氮盐，特别是带有硝基的重氮盐，在温度稍高或是光照作用下即易发生分解，有的在室温即进行分解。在干燥状态下，有些重氮盐不稳定，活性大，受热或摩擦、碰撞会发生分解爆炸。在酸性介质中，有些金属如铁、铜、锌等能促使重氮化物激烈分解甚至爆炸。重氮化物一般是有一定毒害性，人员接触、误食、吸入会对身体造成损害，甚至造成人员死亡。143其他重氮化反应中需要加入无机酸调整反应过程的PH值,使用的酸可以是盐酸、硫酸、高氯酸等，这些物质全部具有腐蚀性，在使用过程中对设备管道有不同程度的腐蚀性。同时部分无机酸如硫酸、高氯酸具有强氧化性,与可燃、还原性物质接触可能出现火灾爆炸危险。部分无机酸与人体

12、接触可能造成灼伤。如盐酸、高氯酸等受热易分解或释放出有毒、有刺激性气体。1.5 山东省主要重氮化工艺产品目录山东省主要重氮化工艺有颜料、分散染料、1,3,5-三溟苯、（X-氯代丙烯月青、2-氯5-氯甲基毗咤等生产。山东省主要重氮化工艺产品目录详见附表Io2危险性分析重氮化反应是一个放热过程，生产过程所使用的原料大多具有易燃性、有毒性、腐蚀性，一旦泄漏危险性较大。生产的重氮化合物极不稳定，活性强，受热或摩擦、撞击等作用能发生分解甚至爆炸。2.1 固有危险性固有危险性指重氮化反应中的原料、产品、中间产品等本身具有的危险有害特性。2.1.1 火灾危险性重氮化反应的主要火灾危险性在于所产生的重氮盐，如

13、重氮盐酸盐(C6Hi5N2Cl)重氮硫酸盐(C6Hi5N2SO4),特别是含有硝基的重氮盐，如重氮二硝基苯酚(NO2)2N2C6H2OH等,他们在温度稍高或光的做用下，极易分解，有的甚至在室温下亦能分解。一般每升高10,分解速度提高2倍，在干燥状态下，有些重氮盐不稳定，活力大，受热、或摩擦、碰撞能分解爆炸。含重氮盐的溶液若洒落在地上，蒸汽管道上，干燥亦能引起火灾。在酸性介质中，有些金属如铁、铜、锌等能促使重氮化合物激烈分解,甚至引起火灾的发生。作为重氮剂的芳胺化合物都是可燃有机物，在一定条件下也能引起火灾的发生。重氮化生产过程中所使用的亚硝酸钠是无机氧化剂，175时能分解与有机物发生着火。亚硝

14、酸钠并非仅为氧化剂，所以当遇到比其氧化性强的氧化剂时，又具有还原性，故遇到氯酸钾、高锌酸钾、硝酸筱等强氧化剂时有发生火灾的可能。当重氮化生产采用亚硝酰硫酸法时。亚硝酰硫酸能与有机物(如木屑、草等)接触会燃烧。与还原剂发生剧烈反应。遇潮时对大多数金属有腐蚀性。遇水分解为硫酸、硝酸，并产生有毒的氧化氮气体。2.1.2 爆炸危险性重氮化反应所产生的重氮盐，在温度高或光的作用下，易分解，有的甚至在室温也能分解，每当温度升高10,其分解速度提高2倍。在干燥状态下，有的重氮盐不稳定，活力大，受热或摩擦、撞击能分解爆炸。重氮化反应大多数是一个放热过程，在正常工艺条件下操作，工艺中产生的热量能通过换热、取热等

15、方式移除，如果反应取热失效，工艺中产生的大量热量会使体系温度升高。存在爆炸危险性。含重氮盐的溶液若散落在地上、蒸汽管道上，干燥后亦能燃烧或爆炸，亚硝酸钠还具有还原剂的性质，遇到比它强的氧化剂能被氧化而导致燃烧或爆炸。重氮化反应器，若温度过高，亚硝酸钠的投料过快和过量，会增加亚硝酸的浓度，加速物料的分解，产生大量的氧化氮气体，亦有爆炸的危险。2.1.3 中毒危险性重氮化原料：如苯胺、苯二胺等大多为芳香类或杂环类的一级胺，重氮化原料大多具有毒性，对呼吸道、粘膜、眼睛等部位有刺激性。亚硝酸盐：重氮化工艺中亚硝酸盐主要是亚硝酸钠，以亚硝酸钠为例，亚硝酸钠毒作用为麻痹血管运动中枢及周围血管，形成高铁血红蛋白，急性中毒表现为全身无力、头痛、头晕、恶心、呕吐、腹泻、呼吸困难；检