重氮化工艺是国家安监局公布的首批重点监管的危险化工工艺之一,同时也是国家安监局要求开展反应风险评估的工艺之一。前面已经介绍过“工艺安全”专题的烷基化工艺、光气及光气化工艺、氯化工艺、硝化工艺、加氢工艺,今天本文带大家了解一下重氮化工艺。
工艺简介
一级胺与亚硝酸在低温下作用,生成重氮盐的反应,如:脂肪族、芳香族和杂环的一级胺。涉及重氮化反应的工艺过程为重氮化工艺。通常重氮化试剂是由亚硝酸钠和盐酸作用临时制备的。除盐酸外,也可以使用硫酸、高氯酸和氟硼酸等无机酸。脂肪族重氮盐很不稳定,即使在低温下也能迅速自发分解,芳香族重氮盐较为稳定。
典型工艺
(1)顺法:对氨基苯磺酸钠与2-蔡酚制备酸性橙-Ⅱ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。
(2)反加法:间苯二胺生产二氟硼酸间苯二重氮盐;苯胺与亚硝酸钠反应生产苯胺基重氮苯等。
(3)亚硝酰硫酸法:2-氰基-4-硝基苯胺、2-氰基-4-硝基-6-溴苯胺、2,4-二硝基-6-溴苯胺、2,6-二氰基-4-硝基苯胺和2,4-二硝基-6-氰基苯胺为氮组份与端氨基含醚基的偶合组份经重氮化、偶合成单偶氮分散染料;2-氰基-4-硝基苯胺为原料制备蓝色分散染料等。
(4)硫酸铜触媒法: 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、间氨基苯酚的重氮化合物等。
(5)盐析法: 氨基偶氮化合物通过盐析法进行重氮化生产多偶氮燃料等。
工艺危险特点
(1)重氮盐在温度稍高或光照的作用下,特别是含有硝基的重氮盐极易分解,有的甚至在室温时亦能分解。在干燥状态下,有些重氮盐不稳定,活性强,受热或摩擦、撞击等作用能发生分解甚至爆炸;若酸用量不足,生成的重氮盐容易和未反应的芳胺偶合,生成重氮氨基化合物;在酸量不足的情况下,重氮盐容易分解,且温度越高分解越快。
(2)重氮化生产过程中所使用的亚硝酸钠是无机氧化剂,175 ℃时能发生分解、与有机物反应导致着火或爆炸。
(3)反应原料具有燃爆危险性。如:2,6-二氯对三氟甲基苯胺、邻氨基苯磺酸。
重点监控工艺参数
(1)重氮化反应釜内温度、压力、液位、pH值;
(2)重氮化反应釜内搅拌速度;
(3)亚硝酸盐流量;
(4)反应物质的配料比;
(5)后处理单元温度等。
安全控制的基本要求
(1)反应釜温度和压力的报警和联锁;
(2)反应物料的比例控制和联锁系统;
(3)紧急冷却系统;
(4)紧急停车系统;
(5)安全泄放系统;
(6)后处理单元配置温度监测、惰性气体保护的联锁装置等。
建议措施
(1)原料和产品的安全运输
芳胺和亚硝酸钠必须分车运输,隔离存放;产品重氮盐搬运时必须轻装轻卸,杜绝摩擦、撞击;储存时,重氮盐、亚硝酸钠应远离火源、电源或其他热源,避开日光照射。
(2)严格控制投料量和速度
亚硝酸钠投料结束后,应用淀粉碘化钾试纸检测反应液,呈微蓝色则表示投料量合适。若发现亚硝酸钠过量,应及时采取补救措施。亚硝酸钠投料速度的控制应根据芳胺的碱性不同而有所区别。碱性较强,亚硝酸钠的投料速度一定要缓慢。
(3)配备安全装置和设备
将重氮化反应釜内温度、压力与釜内搅拌、亚硫酸盐流量、重氮化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系,在重氮化反应釜处设立紧急停车系统,当重氮化反应釜内温度超标或搅拌系统发生故障时自动停止加料并紧急停车。重氮盐后处理设备应配置温度检测、搅拌、冷却联锁自动控制调节装置,干燥设备应配置温度测量、加热热源开关、惰性气体保护的联锁装置。
(4)具有相应的安全设施,包括安全阀、爆破片、紧急放空阀等。
事故回顾
(1)2014年7月1日,宁夏瑞泰科技股份有限公司啶虫脒生产车间N-(6-氯-3-吡啶甲基)甲胺储罐发生爆炸,造成4人死亡,1人受伤,直接经济损失约500万元。事故的直接原因是储罐内的N-(6-氯-3-吡啶甲基)甲胺长时间处于保温状态,发生了缩聚反应,产生的大量热量和气体不能及时排出,导致容器超压发生爆炸。
(2)2012年12月31日7时40分,位于长治市潞城市境内的山西天脊煤化工集团股份有限公司发生一起因输送软管破裂导致的苯胺泄漏事故。
(3)2010年6月12日晚6时20分,重庆合川区工业园区一工厂内,操作人员在进行试验时,一装有亚硝酸钠的容器发生爆炸并泄漏,事故未造成人员伤亡。
(4)2005年11月13日,中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司双苯厂苯胺车间发生爆炸,事故造成8人死亡,60人受伤,化工区附近数万名居民及学生被紧急疏散,直接经济损失达6908万元,并引发松花江水污染事件。
(5)1994年2月17日,湖南岳阳氮肥厂甲胺分厂发生中毒事故,3人死亡, 4人受伤,直接经济损失约157万元。
(6)1991年9月3日,江西上饶沙溪镇农药厂危化品押送人员因违反危化品运输有关规定,驾车驶入村庄后与道路旁桑树发生碰撞,造成大量剧毒的一甲胺液体迅速气化泄露,造成42人死亡,156人重度中毒,595人中毒。