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化学氧化反应的危险性分析与防护

  化学氧化反应如氨氧化制硝酸、甲苯氧化制苯甲酸、乙烯氧化制环氧乙烷等。化学氧化反应的危险性主要是火灾。

  (1)氧化的火灾危险性

  ①氧化反应需要加热,但反应过程又是放热反应,特别是催化气相反应,一般都是在250~600℃的高温下进行,这些反应热如不及时移去,将会使温度迅速升高甚至发生爆炸。

  ②有的氧化,如氨、乙烯和甲醇蒸气在空中的氧化,其物料配比接近于爆炸下限,倘若配比失调,温度控制不当,极易爆炸起火。

  ③被氧化的物质大部分是易燃易爆物质。如乙烯氧化制取环氧乙烷中,乙烯是易燃气体,爆炸极限为2.7%~34%,自燃点为450℃;甲苯氧化制取苯甲酸中,甲苯是易燃液体,其蒸气易与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限为1.2%~7%;甲醇氧化制取甲醛中,甲醇是易燃液体,其蒸气与空气的爆炸极限是6%~36.5%。

  ④氧化剂具有很大的火灾危险性。如氯酸钾,高锰酸钾、铬酸酐等都属于氧化剂,如遇高温或受撞击、摩擦以及与有机物、酸类接触,皆能引起着火爆炸;有机过氧化物不仅具有很强的氧化性,而且大部分是易燃物质,有的对温度特别敏感,遇高温则爆炸。

  ⑤氧化产品有些也具有火灾危险性。如环氧乙烷是可燃气体;硝酸虽是腐蚀性物品,但也是强氧化剂;含36.7%的甲醛水溶液是易燃液体,其蒸气的爆炸极限为7.7%~73%。另外,某些氧化过程中还可能生成危险性较大的过氧化物,如乙醛氧化生产醋酸的过程中有过醋酸生成,过醋酸是有机过氧化物,性质极度不稳定,受高温、摩擦或撞击便会分解或燃烧。

  (2)氧化过程的防火措施

  ①氧化过程中如以空气或氧气作氧化剂时,反应物料的配比(可燃气体和空气的混合比例)应严格控制在爆炸范围之外。空气进入反应器之前,应经过气体净化装置,消除空气中的灰尘、水汽、油污以及可使催化剂活性降低或中毒的杂质,以保持催化剂的活性,减少着火和爆炸的危险。

  ②氧化反应接触器有卧式和立式两种,内部填装有催化剂。一般多采用立式,因为这种形式催化剂装卸方便,而且安全。在催化氧化过程中,对于放热反应,应控制适宜的温度、流量,防止超温、超压和混合气处于爆炸范围之内。

  ③为了防止接触器在万一发生爆炸或着火时危及人身和设备安全,在反应器前和管道上应安装阻火器,以阻止火焰蔓延,防止回火,使着火不致影响其他系统。为了防止接触器发生爆炸,接触器应有泄压装置,并尽可能采用自动控制或调节以及报警联锁装置。

  ④使用硝酸、高锰酸钾等氧化剂时,要严格控制加料速度,防止多加、错加,固体氧化剂应粉碎后使用,最好呈溶液状态使用,反应中要不间断搅拌,严格控制反应温度,决不许超过被氧化物质的自燃点。

  ⑤使用氧化剂氧化无机物时,如使用氯酸钾氧化生成铁蓝颜料,应控制产品烘干温度不超过其着火点,在烘干之前应用清水洗涤产品,将氧化剂彻底除净,以防止未完全反应的氯酸钾引起已烘干的物料起火。有些有机化合物的氧化,特别是在高温下的氧化,在设备及管道内可能产生焦状物,应及时清除,以防自燃。

  ⑥氧化反应使用的原料及产品,应按有关危险品的管理规定,采取相应的防火措施,如隔离存放、远离火源、避免高温和日晒、防止摩擦和撞击等。如是电介质的易燃液体或气体,应安装导除静电的接地装置。

  ⑦在设备系统中宜设置氮气、水蒸气灭火装置,以便能及时扑灭火灾。

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