关于化工生产烷基化工艺的分析探讨.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 03 日 作者简介:赵立肖(1986),女,汉族,河北藁城人,中级职称,本科学历,精细化工。-168-关于化工生产烷基化工艺的分析探讨 赵立肖 河北玮辰工程设计咨询有限公司,河北 石家庄 050000 摘要:摘要:烷基化反应是化工生产中常见的生产工艺,其反应介质本身通常具有燃爆危险性,在生产过程中,加料的次序、速度以及搅拌等因素均会对生产装置产生很大的影响,此外温度、压力的控制也是重中之重。确实做到“以人为本”,保障人员安全的前提下,提高生产效益。基于此,本文通过对实例介绍烷基化工艺生产中的危险因素及应采取的安全措施。关键词:关键
2、词:烷基化反应;危险工艺;安全措施 中图分类号:中图分类号:TQ-9 0 引言 烷基化工艺属于首批重点监管的危险工艺,充分了解反应所涉及的物料特性及其生产工艺特点,选择合适的材料及工艺条件,并采取有效的自控措施,降低风险,实现生产装置安全可靠的运行。1 项目概述 某车间生产过程中中间产物的生产涉及烷基化工艺,该工段设两台酯化釜及配套计量罐、冷凝器,通过肟酸与硫酸二甲酯反应生成肟醚做为下一工段原料。2 生产工艺流程简介 肟酸与硫酸二甲酯发生反应生产肟醚。先向酯化釜中加入 DMF 做为溶剂,开启搅拌,依次加入肟酸、碳酸钾,搅拌 1h;再投入氢氧化钠,继续搅拌 1h。缓慢滴加硫酸二甲酯,通过流量计和
3、调节阀控制滴加速率,滴加时间 4h,滴加过程温度控制在设定值,滴毕继续同温反应 2h 生成肟醚,真空转料至结晶釜,经过结晶、萃取、干燥得到肟醚。3 危险工艺判定 根据国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知(安监总管三 2009 116号)规定的烷基化工艺简介:“把烷基引入有机化合物分子中的碳、氮、氧等原子上的反应称为烷基化反应。涉及烷基化反应的工艺过程为烷基化工艺,可分为 C-烷基化反应、N-烷基化反应、O-烷基化反应等。”本反应为肟酸与硫酸二甲酯在碱性环境中反应,硫酸二甲酯中的甲基引入肟酸羟基中的氧原子上,判定该项反应属于烷基化工艺中的 O-烷基化反应。4 危险分析 化
4、工生产中,每个装置都需要有其成熟的生产工艺,熟知反应物料的理化性质,尤其对物料的爆炸极限进行充分试验;对反应机理进行了解、熟悉并充分研究其危险特性,由此确定合理的工艺参数,确保装置安全运行。4.1 反应物料危险性分析 本文介绍的烷基化工艺中所用物料 N,N-二甲基甲酰胺属于易燃易爆液体,氢氧化钠、硫酸二甲酯等具有腐蚀性,同时硫酸二甲酯具有毒性。详见下表:氢氧化钠会造成人员化工灼伤,硫酸二甲酯属于高毒化学品,极易造成人员中毒,严重威胁人身健康。溶剂 N,N-二甲基甲酰胺容易引起火灾甚至爆炸。若发生物料泄漏,轻则造成人员受伤,财产损失,重则危害生命。4.2 设备管道造成的危险性分析 管道、设备因长
5、期使用腐蚀、焊接质量差、选用的管线或容器的材质不符合要求等造成管道及容器破裂,发生物料泄漏,引发危险。另外生产车间为爆炸危险区域,该区域的照明、电机、开关、仪表等电气设备的防爆级别和组别不适用于环境需要,会引发火灾爆炸事故;输送 N,N-二甲基甲酰胺等易燃易爆物质的管道法兰未跨接、设备管道接地不良,可能导致静电火花引起火灾爆炸事故。4.3 生产过程中的危险分析 生产过程中挥发的 N,N-二甲基甲酰胺易燃易爆蒸 中国科技期刊数据库 工业 A-169-汽不能及时排出,在车间死角处积聚,有可能发生火灾爆炸事故;未设置可燃气体报警器或报警器安装位置不符合要求,一旦发生泄漏不能及时发现,遇点火源可引起火
6、灾爆炸。反应过程中若硫酸二甲酯滴加速度过快,造成反应剧烈;反应釜夹套中低温水流量小,导致釜内热量不能及时转移;反应釜搅拌出现运行故障,釜内介质散热不均,造成局部过热等,均会引起跑料、火灾甚至爆炸。计量罐未设置高液位溢流装置和高液位自动控制、报警、联锁,由于操作工操作不认真,可能导致罐内溢料泄漏而发生事故。烷基化反应多是在加热条件下进行,一旦加热物料泄露或者设备设施缺少保温措施,可能引发烫伤。但此实例反应该反应过程为放热过程,需要用低温水转移热量,一旦释放出大量热量未能及时的转移导致反应装置的温度升高,发生泄漏会造成人员烫伤。4.4 人为因素引发的危险 工作人员未按要求穿戴防静电工作服或操作时使
7、用非防爆工具,检修时未将易燃易爆管道、设备与系统彻底隔断,或者检修时未进行彻底置换,导致形成爆炸性混合物,均可能导致火灾爆炸事故发生。工作人员不使用耐腐蚀作业服、鞋、手套、防护眼镜等,可能造成身体化学灼伤危害。工作人员误操作引起高液位溢料、反应温度失控等引发危险。5 采取的安全措施 根据物料危险性和反应工艺特点选择合适的管材管件,并合理设置安全自控措施。5.1 设备管道采取的措施 压力容器严格执行固定式压力容器安全技术监察规程TSG 21-2016(2021 修订版)及国家和行业相关标准进行设计、制造、试验、安装和验收。本反应中酯化釜采用 Q245R 内衬搪瓷材质,冷凝器采用石墨材质。反应涉及
8、的主要物料为 N,N-二甲基甲酰胺、硫酸二甲酯,输送管线采用无缝钢管,管道连接除与设备、阀门连接外,均采取焊接连接方式,法兰形式为带颈对焊法兰,垫片采用填充改性聚四氟乙烯板或金属缠绕垫。主要管线、阀门、垫片等管件选用情况详见下表。工艺管道法兰做好跨接,所有金属管道在进入建构筑物处可靠接地。防止静电引起火灾爆炸事故的发生。5.2 生产过程中采取的安全措施(1)易燃易爆液体的储罐、计量罐等设备的放空管道设置阻火设施,并且经尾气处理装置后再放空,减少了易燃气体的放空,防止火灾爆炸事故发生。盛装有 N,N-二甲基甲酰胺、硫酸二甲酯危险物料的设备,设置氮气置换系统,氮气管线上设置止回阀,防止危险气体进入
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