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Brandgefahr und -vermeidung im chemischen Reaktionsprozess(Ⅰ)

Datum: 19. Januar 2023

1. Oxidation

B. Ammoniakoxidation zu Salpetersäure, Toluoloxidation zu Benzoesäure, Ethylenoxidation zu Ethylenoxid, usw.

    (1) Brandgefahr durch Oxidation

    ①Die Oxidationsreaktion erfordert Erhitzen, aber während der Reaktion wird auch Wärme freigesetzt, insbesondere bei der katalytischen Gasphasenreaktion. Im Allgemeinen wird die Oxidationsreaktion bei einer hohen Temperatur von 250-600 ℃ durchgeführt. Wenn die durch die Reaktion erzeugte Wärme nicht rechtzeitig abgeführt wird, steigt die Temperatur schnell an oder explodiert sogar.

    ② Bei einigen Oxidationen, wie der Oxidation von Ammoniak-, Ethylen- und Methanoldampf in der Luft, liegt das Stoffverhältnis nahe der unteren Explosionsgrenze. Wenn das Verhältnis nicht im Gleichgewicht ist und die Temperatur nicht richtig kontrolliert wird, kann es sehr leicht explodieren und Feuer fangen.

    ③ Die meisten oxidierten Substanzen sind brennbare und explosive Substanzen. Beispielsweise ist Ethylen ein brennbares Gas mit einer Explosionsgrenze von 2.7 % bis 34 % und einem Selbstentzündungspunkt von 450 °C, wenn Ethylenoxid oxidiert wird, um Ethylenoxid zu erzeugen; Toluol ist eine brennbare Flüssigkeit, und sein Dampf bildet leicht ein explosives Gemisch mit Luft, und die Explosionsgrenze beträgt 1.2 % bis 7 %, wenn Toluol oxidiert wird, um Benzoesäure herzustellen; Methanol ist eine brennbare Flüssigkeit, und die Explosionsgrenze seines Dampfes und seiner Luft beträgt 6 % bis 36.5 %, wenn Methanol zu Formaldehyd oxidiert wird.

    ④Oxidationsmittel hat eine große Brandgefahr. Kaliumchlorat, Kaliumpermanganat, Chromsäureanhydrid usw. sind Oxidationsmittel, die bei hohen Temperaturen oder Stößen, Reibung oder Kontakt mit organischen Stoffen und Säuren Feuer und Explosionen verursachen können; Organische Peroxide sind nicht nur stark oxidierende, sondern auch meist brennbare Stoffe, die teilweise besonders temperaturempfindlich sind und bei hohen Temperaturen explodieren.

    ⑤ Einige der Oxidationsprodukte sind auch brandgefährlich. Beispielsweise ist Ethylenoxid ein brennbares Gas; Obwohl Salpetersäure eine ätzende Substanz ist, ist sie auch ein starkes Oxidationsmittel; Die wässrige Lösung mit 36.7 % Formaldehyd ist eine brennbare Flüssigkeit, und die Explosionsgrenze ihres Dampfes beträgt 7.7 % bis 73 %. Darüber hinaus können während einiger Oxidationsprozesse einige gefährliche Peroxide erzeugt werden. Beispielsweise wird Peressigsäure bei der Oxidation von Acetaldehyd zur Herstellung von Essigsäure hergestellt. Peressigsäure ist ein organisches Peroxid mit extrem instabilen Eigenschaften. Es zersetzt sich oder brennt, wenn es hohen Temperaturen, Reibung oder Stößen ausgesetzt wird.


    (2) Brandschutzmaßnahmen im Oxidationsprozess

    ①Wenn Luft oder Sauerstoff als Oxidationsmittel im Oxidationsprozess verwendet werden, sollte das Verhältnis der Reaktionsmaterialien (Mischungsverhältnis von brennbarem Gas und Luft) außerhalb des Explosionsbereichs streng kontrolliert werden. Bevor die Luft in den Reaktor eintritt, sollte sie eine Gasreinigungsvorrichtung passieren, um Staub, Wasserdampf, Ölverschmutzung und Verunreinigungen zu beseitigen, die die Katalysatoraktivität in der Luft verringern oder vergiften können, um so die Aktivität des Katalysators aufrechtzuerhalten und zu verringern Brand- und Explosionsgefahr.

    ②Es gibt zwei Arten von Kontaktoren für Oxidationsreaktionen, horizontal und vertikal, die mit Katalysatoren gefüllt sind. Verwenden Sie im Allgemeinen vertikal, da dies bequemer und sicherer ist. Während des katalytischen Oxidationsprozesses sollten die entsprechende Temperatur und Durchflussrate kontrolliert werden, um zu verhindern, dass sich Übertemperatur, Überdruck und Mischgas im explosiven Bereich befinden, wenn die exotherme Reaktion stattfindet ausgetragen.

    ③Um zu verhindern, dass der Schütz im Falle einer Explosion oder eines Brandes die Sicherheit von Personen und Geräten gefährdet, sollte vor dem Reaktor und an der Rohrleitung eine Flammensperre installiert werden, um die Ausbreitung der Flamme zu verhindern, eine Rückzündung zu verhindern und zu verhindern, dass sich das Feuer auswirkt andere Systeme. Um zu verhindern, dass das Schütz explodiert, sollte das Schütz über eine Druckentlastungsvorrichtung verfügen und so weit wie möglich eine automatische Steuerungs- oder Anpassungs- und Alarmverriegelungsvorrichtung verwenden.

    ④Bei Verwendung von Salpetersäure, Kaliumpermanganat und anderen Oxidationsmitteln muss die Zufuhrgeschwindigkeit streng kontrolliert werden, um eine übermäßige oder falsche Zugabe zu verhindern. Das feste Oxidationsmittel sollte vor Gebrauch zerkleinert werden, am besten wird das Oxidationsmittel möglichst in Lösung eingesetzt. Die Reaktion sollte kontinuierlich gerührt werden, die Reaktionstemperatur sollte streng kontrolliert werden und der Selbstentzündungspunkt der oxidierten Substanz sollte niemals überschritten werden.

    ⑤Bei Verwendung eines Oxidationsmittels zur Oxidation anorganischer Substanzen, wenn Kaliumchlorat zur Oxidation zur Herstellung von Eisenblaupigment verwendet wird, sollte die Trocknungstemperatur des Produkts seinen Zündpunkt nicht überschreiten. Das Produkt sollte vor dem Trocknen mit sauberem Wasser gewaschen werden, um das Oxidationsmittel vollständig zu entfernen, um zu verhindern, dass das unvollständig reagierte Kaliumchlorat das getrocknete Material entzündet. Die Oxidation einiger organischer Verbindungen, insbesondere bei hohen Temperaturen, kann in Anlagen und Rohrleitungen Koks erzeugen, der rechtzeitig entfernt werden sollte, um eine Selbstentzündung zu verhindern.

    ⑥Die in der Oxidationsreaktion verwendeten Rohstoffe und Produkte sollten den einschlägigen Vorschriften zum Umgang mit gefährlichen Gütern entsprechen, und es sollten entsprechende Brandschutzmaßnahmen ergriffen werden, wie z. B. isolierte Lagerung, fern von Feuerquellen, Vermeidung von hohen Temperaturen und Sonnenlicht, Vermeidung von Reibung und Stößen usw. Wenn es sich um eine brennbare Flüssigkeit oder ein brennbares Gas handelt, das ein Dielektrikum ist, sollte eine Erdungsvorrichtung installiert werden, die statische Elektrizität leitet.

    ⑦Stickstoff- und Wasserdampf-Feuerlöschgeräte sollten im Gerätesystem installiert sein, damit das Feuer rechtzeitig gelöscht werden kann.


2. Wiederherstellen

Beispielsweise wird Nitrobenzol durch Eisenpulver in Salzsäurelösung zu Anilin reduziert, o-Nitroanisol wird durch Zinkpulver in alkalischer Lösung zu o-Aminoanisol reduziert, verwenden Sie Reduktionsmittel wie Hydrosulfit, Kaliumborhydrid, Lithiumaluminiumhydrid usw. zur Reduktion .


    Gefährdungsanalyse und Brandschutzanforderungen für den Reduktionsprozess:

    (1) Wasserstoff ist beteiligt (die Explosionsgrenze von Wasserstoff beträgt 4 % bis 75 %), unabhängig davon, ob eine primäre ökologische Reduktion oder ein Katalysator zur Aktivierung von Wasserstoff zur Reduktion verwendet wird, insbesondere eine katalytische Hydrierungsreduktion, von denen die meisten unter durchgeführt werden Erwärmung und Druckbedingungen. Wenn aufgrund von Gerätedefekten ein Fehlbetrieb oder Wasserstoffaustritt auftritt, kann sich sehr leicht ein explosives Gemisch mit Luft bilden, das explodiert, wenn es auf eine Feuerquelle trifft. Daher müssen Temperatur, Druck und Durchfluss während des Betriebs streng kontrolliert werden; Die elektrische Ausrüstung in der Werkstatt muss die Anforderungen an den Explosionsschutz erfüllen. Kabel und Kabelanschlusskästen sollten nicht auf der Oberseite der Werkstatt verlegt und installiert werden; Die Werkstatt sollte gut belüftet sein, ein leichtes Dach sollte verwendet werden und Oberlichter oder Hauben sollten installiert werden, damit Wasserstoff rechtzeitig entweichen kann. Der Wasserstoff Das bei der Reaktion entstehende Gas kann durch das Abgasrohr auf das Dach der Werkstatt geleitet werden, befindet sich mehr als 2 m über dem Dachfirst und wird durch die Flammensperre nach außen abgeführt. Die Ausrüstung für die Druckreaktion sollte mit einem Sicherheitsventil ausgestattet sein, und die Ausrüstung, die während der Reaktion Druck erzeugt, sollte mit einer Berstscheibe ausgestattet sein; Installieren Sie Wasserstoffdetektions- und Alarmgeräte.


    (2) Der in der Reduktionsreaktion verwendete Katalysator, Raney-Nickel, birgt die Gefahr der Selbstentzündung in der Luft, nachdem er Feuchtigkeit absorbiert hat. Selbst wenn keine Zündquelle vorhanden ist, kann das Gemisch aus Wasserstoff und Luft entzündet werden, um ein Feuer und eine Explosion zu bilden. Wenn sie daher zur Aktivierung von Wasserstoff für eine Reduktionsreaktion verwendet werden, ist es notwendig, die gesamte Luft im Reaktor durch Stickstoff zu ersetzen, und nachdem die Messung bestätigt, dass der Sauerstoffgehalt auf den Standard gefallen ist, kann nur noch Wasserstoff eingeführt werden. Nachdem die Reaktion beendet ist, sollte der Wasserstoff im Reaktor durch Stickstoff ersetzt werden, und dann kann die Lochabdeckung geöffnet werden, um das Material abzulassen, um zu verhindern, dass die Außenluft mit dem Wasserstoff im Reaktor in Kontakt kommt. Raine Nickel sollte in Alkohol gelagert werden. Palladiumkohle sollte bei der Rückgewinnung vollständig mit Alkohol und Wasser gewaschen werden. Beim Filtern und Saugen sollte es nicht zu trocken sein, um Oxidation und Feuer zu vermeiden.


    (3) Feste Reduktionsmittel wie Hydrosulfit, Kaliumborhydrid, Lithiumaluminiumhydrid usw. sind allesamt gefährliche Produkte, die in nassem Zustand entzündlich sind. Unter ihnen erzeugt Natriumbicarbonat Wärme, wenn es auf Wasser trifft, und kann sich in feuchter Luft zersetzen und Schwefel freisetzen. Schwefeldämpfe bergen beim Erhitzen die Gefahr der Selbstentzündung, und auch Natriumbikarbonat kann sich beim Erhitzen auf 190 °C zersetzen und explodieren; Kaliumborhydrid (Natrium) kann sich in feuchter Luft spontan entzünden, und wenn es auf Wasser oder Säure trifft, zersetzt es sich und setzt eine große Menge davon frei Wasserstoffgas, und erzeugen hohe Hitze, die dazu führen kann, dass Wasserstoffgas Feuer fängt und einen Explosionsunfall verursacht; Lithiumaluminiumhydrid ist ein Reduktionsmittel, das in nassem Zustand gefährlich ist. Achten Sie also darauf, sie vor Feuchtigkeit zu schützen.

    Wenn das Natriumhydrosulfit zum Auflösen verwendet wird, muss die Temperatur streng kontrolliert werden. Es wird empfohlen, Hydrosulfid unter Rühren portionsweise in Wasser zu geben und nach dem Auflösen mit organischen Stoffen umzusetzen. Wenn Natriumborhydrid (Kalium) als Reduktionsmittel verwendet wird, sollte bei der Einstellung von Säure und Alkalität während des Prozesses besonders darauf geachtet werden, dass Säure nicht zu schnell oder zu viel hinzugefügt wird. Wenn Lithiumaluminiumhydrid als Reduktionsmittel verwendet wird, muss es unter Stickstoffschutz verwendet werden, was besondere Aufmerksamkeit erfordert, und es wird normalerweise in Kerosin eingetaucht gelagert. Das oben erwähnte Reduktionsmittel reagiert heftig mit dem Oxidationsmittel, erzeugt eine große Menge an Wärme und birgt Feuer- und Explosionsgefahr, daher sollte es nicht mit dem Oxidationsmittel gemischt werden.


    (4) Die Zwischenprodukte der Reduktionsreaktion, insbesondere die Zwischenprodukte der Reduktionsreaktion von Nitroverbindungen, weisen ebenfalls eine gewisse Brandgefahr auf. Beispielsweise wird bei der Reduktion von o-Nitroanisol zu Anthraniloanisol Azoanisoloxid erzeugt, und dieses Zwischenprodukt kann sich spontan entzünden, wenn es auf 150°C erhitzt wird. Bei der Herstellung von Anilin kann, wenn die Reaktionsbedingungen nicht gut kontrolliert werden, Cyclohexylamin mit einem hohen Explosionsrisiko hergestellt werden. Daher müssen verschiedene Reaktionsparameter und Reaktionsbedingungen während des Reaktionsvorgangs streng kontrolliert werden.


3. Nitrifikation

Nitrifikation bezieht sich normalerweise auf die Reaktion der Einführung von Nitro (-NO2) in Moleküle organischer Verbindungen, um Wasserstoffatome zu ersetzen und Nitroverbindungen zu erzeugen. Verwenden Sie beispielsweise die Nitrierung von Toluol zum Produkt TNT, verwenden Sie die Nitrierung von Benzol zur Herstellung von Nitrobenzol, verwenden Sie die Nitrierung von Glycerin zur Herstellung von Nitroglycerin usw.


    (1) Die Nitrifikation ist eine exotherme Reaktion, und eine Nitroreaktion muss Wärme von 152.2–153 kJ/mol freisetzen, sodass die Nitrifikationsreaktion unter Kühlbedingungen durchgeführt werden muss. Wenn bei der Nitrifikationsreaktion eine leichte Nachlässigkeit vorliegt, wie z. B. Stoppen des Rührens auf halbem Weg, schlechte Kühlwasserzufuhr, zu schnelle Zufuhrgeschwindigkeit usw., steigt die Temperatur stark an, die Oxidationsfähigkeit der gemischten Säure wird verstärkt und Es werden mehrere Nitrosubstanzen gebildet, die leicht zu Bränden und Explosionen führen können.


    (2) Nitrierungsmittel sind oxidierend, und allgemein verwendete Nitrierungsmittel wie konzentrierte Salpetersäure, Salpetersäure, konzentrierte Schwefelsäure, Oleum und gemischte Säuren haben stark oxidierende, wasserabsorbierende und korrosive Eigenschaften. Sie können sich entzünden, wenn sie mit Fett, organischen Stoffen, insbesondere ungesättigten organischen Verbindungen, in Kontakt kommen. Wenn bei der Herstellung des Nitriermittels die Temperatur zu hoch ist oder eine kleine Menge Wasser zugetropft wird, führt dies zu einer großen Zersetzung und Verdampfung von Salpetersäure, was nicht nur zu starker Korrosion der Ausrüstung, sondern auch zu einer Explosion Unfall.


    (3) Die meisten nitrierten Substanzen sind brennbar, wie Benzol, Toluol, Glycerin (Glycerin), saugfähige Baumwolle usw., die nicht nur brennbar, sondern auch giftig sind. Bei unsachgemäßer Verwendung oder Lagerung kann es leicht zu einem Brand kommen.


    (4) Die meisten Nitrierungsprodukte sind feuer- und explosionsgefährlich, insbesondere Polynitroverbindungen und Nitrate, die bei Erhitzen, Reiben, Schlag oder Kontakt mit Zündquellen zur Explosion oder zum Brand neigen.


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