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一而再硝化让劳动者不再胆战心惊,怎么样确定

发布时间:2019-10-16 12:01编辑:化学科学浏览(99)

    2017年,我国化工行业发生了12起较大以上事故,导致了数十人死亡。在这些事故中,精细化工行业的安全事故占了半数。尤其是2017年12月9日连云港聚鑫生物科技有限公司发生10人死亡、1人受伤的重大爆炸事故后,行业安全生产问题被提到了前所未有的高度。国家安监总局要求,立即开展爆炸性化学品生产装置全面评估;江苏省安监局发布紧急通知,立即在全省开展危险化学品企业安全隐患再排查、再整治工作;山东省安监局随后下发《关于开展爆炸性化学品生产装置安全评估的通知》;陕西省安监局紧急部署安全大检查,要求精细化工领域要重点排查反应装置是否合格、操作人员是否培训到位、是否具备操作技能、是否了解岗位的工艺安全要求和危害因素等。作为一个受到高度关注的行业,精细化工行业到底该如何实现本质安全?安全评估是否能解决行业当前的安全问题?

    很多染料产品的生产都离不开硝化物中间体原料,这其中,以硫化黑、硫化青、硫化蓝等为代表的硫化染料绕不开2,4-二硝基氯苯这一原料。一直以来,二硝生产过程的安全性都是行业的心头病,传统的间歇式生产工艺存在着生产过程温差大、易发生爆炸、酸性废水量大且难处理等问题,企业在安全和环保两方面都面临着巨大压力。而由江苏地浦科技股份有限公司主导具有本质安全的连续硝化技术,则为二硝行业提供了工艺转型的方向。 本质安全连续硝化技术的主要发明人、中国兵器工业甘肃银光化学工业集团有限公司高级研究员尹世英介绍,连续硝化的反应器采取了平行式结构,利用多台本质安全硝化器串联连接采用逆流流程,由第一台反应器连续加入氯苯等原料,经过多台反应器反应、分离、萃取后,得到终产物,浓硫酸从*后一台加入,废酸从第一台流出。 尹世英告诉记者,在连续硝化工艺中,由于多个反应器串联,每一个反应器中都仅有一小部分原料反应,降低了单一反应器以及分离器间的温差,从而解决了传统间歇式生产工艺中物料一次性投入、一次性反应所导致的反应放热量大引发的高温高压风险。采用逆流流程,后续未硝化物在浓硫酸的作用下不需要提高温度很容易反应完全,以获得高质量产品。江苏地浦科技股份有限公司董事长段孝宁也表示,传统间歇式硝化工艺的反应温度在108摄氏度,而连续工艺采用低温反应,反应温度仅有80~85摄氏度。 尹世英还介绍,间接式硝化工艺需进行两次硝化反应才能得到二硝。每一次反应结束后都会有未反应完的原料,这些原料进入分离器中后还会在高温状态下继续反应,导致反应器升温,给整个生产过程带来危险。此外,间歇式工艺一次性投料、一次性产出,因此需要非常严格的原料配比,一旦有较大误差,就很容易导致事故发生。 近几年来,河北、山东、山西、浙江、河南、江西等地都发生过硝化装置安全事故和污染事件,仅今年就已经发生了两起硝化相关事故,这也引起了国家安监部门的高度重视。而记者了解到:目前从事二硝生产的企业中,除了江苏地浦科技股份有限公司采用本质安全连续硝化工艺技术之外,其它企业所使用的硝化工艺基本都是间歇式硝化反应工艺。 而连续工艺采用远程控制,自动投料,自动连锁、反应物料配比准确、工艺指标稳定。江苏地浦科技股份有限公司总经理魏庆方介绍,目前江苏地浦科技的连续硝化项目,经过八年优化,工艺稳定、安全可靠。采用远程控制操作,实施生产全过程对硝化工艺的有效监控。 除了安全方面的升级外,连续硝化工艺还解决了二硝生产中的环保问题。魏庆方表示,传统间歇式生产工艺中,每次反应所产生的废硫酸大约是二硝产量的1.2倍,里面还含有硝酸,必需对废酸进行脱硝、浓缩后才能再利用。此外,生产过程产生的酸性废水约为产品产量的4~5倍,中和后更多,废水处理的难度大、成本高,“小厂做不到、大厂做不好”。 而在连续硝化工艺中,生产过程需要的硫酸可以在系统中循环使用,从而避免了废酸的增加。此外,连续工艺在生产过程中产生的氮氧化物经吸收至40%以上的稀硝酸可以回收利用。间歇式工艺不具备使用稀硝酸条件,*终要制成硝酸盐或稀硝酸,带来很多不确定的对外销售风险!连续硝化生产过程中,产生的弱碱性废水占产品产量0.27~0.33吨,可以作为生产硫化黑水解工艺的底水使用,实现工艺废水基本零排放。而硫化黑的废水经中和、脱色、MVR等工艺可制成工业大苏打销售。这样,优化后的连续硝化工艺已经基本做到了工艺废水零排放,魏庆方说。 尹世英表示,除了安全和环保方面的优势之外,连续硝化工艺的设备结构更好、占地面积小、生产能力大,产品纯度可达99.8%以上,这是间歇式工艺所不能达到的。江苏地浦科技段孝宁表示,本质安全连续硝化技术是目前二硝产业中技术*先进、产率*高、安全环保性能*好的技术,曾在2013年被工信部评为“国家清洁生产应用示范项目”。为了助推全国二硝产业升级,杜绝因二硝生产给行业带来不可遇见的安全风险,作为专利技术的拥有方,江苏地浦科技愿意向二硝同行转让具有本质安全的连续硝化专利技术,并帮助进行项目评估、设计、建设,进行人员培训、工艺调试等。同时,江苏地浦科技也向已建有二硝配套生产装置的企业承诺,愿意为其二硝进行加工生产,大力推动二硝整个产业的技术升级、杜绝安全事故的发生。

    精细化工行业的生产过程中,涉及硝基化合物(如硝基苯、二硝基苯、硝酸铵)、环氧化合物(如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷)、过氧化物(如双氧水、金属过氧化物、有机过氧化物)、偶氮化合物等自身具有爆炸性的化学品生产装置。如何实现这些危险性工艺的本质安全?在记者近期的采访中注意到,工艺的先进性被业内专家和相关企业认为是所有安全措施的基础。

    落后工艺安全隐患多

    工艺越落后,安全风险越大。这一点在以氯化、硝化等为代表的精细化工的生产领域体现得尤为突出。

    例如,连云港“12·9”事故中,聚鑫生物科技有限公司发生爆炸的硝化车间,所采用的苯硝化-高温氯化工艺,早在2010年就已被列入重污染工艺名录,且名录直接指出该工艺“国内已多次发生爆炸事故,环境风险和危害大”。

    与之类似,同样需要进行硝化的2,4-二硝基氯苯,其生产工艺也是典型的爆炸性反应。以前生产2,4-二硝基氯苯的企业有20多家,而现在只有12家左右。二硝厂家停产,很多是因为发生了安全事故。

    在二硝行业,正规的大公司都拥有连续化生产线,而那些小作坊式的企业,很多都是使用老式的间歇式硝化工艺,在二硝价格低时就停产,价格升高了马上开工。这样的生产模式极易发生事故。

    2009年,洛染的硝化反应过程也曾发生事故,导致人员伤亡,企业损失巨大。但也正是这样一个惨痛的教训,让洛染彻底放弃了老式的间歇式硝化工艺。

    4年前,国内二硝产能产量较大,但是成规模的企业不多,大都是小散乱企业。近几年在安全环保压力下,这些小企业的生产安全无法得到保证,基本都已停产。

    在二硝生产过程中,老式的间歇式硝化工艺是以氯苯为原料,反应过程需要进行两次硝化,工艺本身就具有很大的安全风险。如果没有巨大的安全投入作为保障,生产安全性无法得到保证。

    在老式的间歇式硝化工艺中,每一次反应结束后,反应物都没有反应完全,混合物就这样进入到分离器中。而分离器中没有搅拌和冷却装置,未反应完全的混合物在分离器中会继续发生反应,导致反应器内外存在较大的温差,给整个生产过程带来安全风险。

    间歇式硝化工艺的反应物必须按照严格的配比进行投料,一旦有较大误差,就容易发生事故。

    目前很多硝化企业所使用的工艺都有很大的提升空间,但是一些企业并没有意识到,仅仅是按照装置的初始设定进行生产。一些企业甚至是拉来设备装好就用,完全没有结合工厂的实际生产需求和配套装置情况、目标产物和反应物等各种条件,来进行相应的工艺参数调整。这样一来,轻则造成生产无法进行或产率低、产品质量不高等情况,重则极易发生事故。

    人为因素加剧不确定性

    除了工艺本身的风险外,很多落后工艺需要人为进行操作,这也为本就不够安全的生产过程带来了更多变数。

    很多企业所使用的间歇式硝化工艺中,投料、反应时间和温度的控制、放料等生产过程都还需要人为掌控。在这种情况下,操作人员无法做到每一次操作的参数都完全一样,这会导致不同批次产品的优品率有极大波动,不够稳定。此外,一旦换成新员工进行操作或操作人员有任何疏忽,就极易发生生产安全事故。

    如果企业在生产过程中,尤其在一些较危险的环节,还存在着明显的人为操作行为,就绝对是不安全的。出现紧急情况时,操作人员无法在第一时间知道,更无法在第一时间作出应对。

    此外,一些企业的不合规操作行为,也为整个生产过程埋下了“炸弹”。一些企业为了获得更大的收益,在未报备、未做风险评估的情况下,擅自改变生产工艺的参数,如增加反应压力、加大物料流速等。这种行为很容易使整个工艺过程受到影响,导致装置超压、产生静电等,发生物料泄漏、引燃引爆等事故,完全不会让人感到意外。

    连续化工艺已成首选

    目前,很多地方政府因为硝化反应发生事故概率较大,出现了“谈硝化变色”、对硝化反应直接“一刀切”的情况。但是,并不是所有硝化工艺都是危险的,一些工艺是能够做到本质安全的。政府应该引导企业进行工艺升级,要根据硝化工艺本身的情况进行区别对待。对硝基氯苯如使用连续硝化工艺。因为连续化工艺是在常压状态下,并且是自动化控制,从工艺上就保证了生产过程的安全性。

    在现在主流的硝化技术中,已经不再使用绝热硝化技术(老式间歇式反应常用模式)。因为这样的技术在生产过程中,高温高压容易产生危险。相比间歇式工艺,连续硝化工艺降低了反应温度和压力,保证整个反应过程相对安全。此外,连续反应工艺因为其反应温度低、压力小,整个反应过程中的硝化产物在物料中的占比小,整个反应过程的风险区域也远小于间歇式工艺。

    硝化是放热反应,最大的安全风险因素是高温高压。老式的间歇式硝化工艺是高温高压反应,反应温度在110℃左右。而江苏地浦科技股份有限公司所使用的连续硝化工艺的硝化温度仅85℃。目前,地浦科技的硝化产能8万吨/年,整个硝化车间只有控制室有人操作。工艺先进性是从源头解决安全问题的钥匙。

    在保证生产安全的同时,地浦科技产品的纯度可达到99.8%以上,一批次产量可达30~50吨,企业的劳动生产率和效益也大幅提高。

    在连续工艺中,由于是自动化连续投料,对反应物的配比要求较低,工艺的各项指标较为稳定,人为操作的需要被降到最低,生产过程自然更安全。此外,连续工艺的反应过程优化也更容易进行。

    安全环保问题,首先要从源头上进行解决,在工艺上就力求生产过程环保安全。

    实在解决不了问题,再利用安全环保设备进行后处理。

    管道化与微反应助力安全

    目前正成为行业热点的管道化和微反应技术,也能从源头上实现精细化工行业的本质安全。

    在硝化领域,管道化已成为一大趋势。管道化工艺中装置体积更小、生产能力更大。更重要的是,由于反应是在管道中一边流动一边进行,产物中的反应物残留量并不大,这样即使发生事故,所造成的影响也能被降到最低。

    其实不仅是硝化反应,化工生产中的各类反应,都追求连续化、自动化生产。从理论上来说,任何反应都可以实现连续化、管道化生产,但是实际生产中要根据具体情况考虑。

    管道化生产是未来趋势之一,很多高校和研究机构也正在加紧开发。目前,管道化工艺工业化的主要问题是其加料比例必须非常准确,一旦比例有较大波动,整个装置的温升会特别大,容易造成超温。

    微反应则是硝化反应研究领域里的另一热门。微反应技术作为一项柔性生产技术和平台技术,可以使极端条件下的反应变得温和可控,避免飞温和爆炸事故发生;它还可以控制反应时间,使串联反应在秒级和毫秒级时间内终止,避免副反应发生,在磺化、硝化反应中展现出良好的发展前景。

    从工艺角度来看,硝化工艺除了衡量可行性,还看经济性。在硝化反应方面,通过微反应器已经实现了平稳安全的单硝化、二硝化、三硝化等多种硝化反应,不仅收率提高,而且废酸较釜式工艺可减少30%以上。

    中化集团下属沈阳化工研究院自主研发的微通道反应器及微通道反应技术,也已完成了对于重氮化、硝化、巯基化等单元反应的应用考察。与传统染颜料生产技术相比,该装置便于实现连续化、自动化控制,收率可提高5%以上,水和能源节约40%以上。目前该技术已列入“十三五”国家重点研发计划项目。

    此外,南京大学淮安高新技术研究院也已完成了硝化、氧化、聚合等多个工艺的微反应验证,正在进行多个微通道反应工艺的开发。

    标签:精细化工 化工安全 安全事故 硝基化合物

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