合成过程中的工艺安全问题解析
化工合成生产工艺流程复杂，包括回流、蒸馏、冷冻、酸化、碱化、压滤等工序，常涉及高温、高压、负压，且使用大量易燃、易爆的危险化学品。
很多化工单元反应都有燃烧爆炸的危险，反应中产生的中间体或副产物也大多易燃易爆，有的反应还采用活性镍、钯碳等自燃性极强的物质作为催化剂，因此化学合成生产过程的危险性相对较高。
1. 准备食材
易燃、易爆、剧毒、腐蚀性、强氧化性、遇水燃烧等危险化学品在生产现场的库存量原则上不得超过一天的使用量。
性质相冲突的原料应分别存放在指定位置，不得相互混合。根据原料的理化性质，制定安全的混合操作方法。配料时，确保产品名称、规格、数量准确，并进行检查和记录，避免混合错误、反应异常和火灾隐患。
2. 喂食
一般有三种方法，每种方法的防火要求不同，但应正确掌握投料的顺序。
1、加压进料。气体原料大都采用加压方式进料，加压时必须控制压力。当采用气瓶供气时，应先用减压阀减压，再经缓冲罐送入反应器，其压力与容器内气体压力之差不得超过1.5kg/cm2，以防止气体流速过快，在出口处形成强烈射流，产生静电。压入可燃气体前，应用氮气等惰性气体驱除反应器及管道内的空气。反应器、加压管道及放置气瓶的平台或秤均应接地。
液体原料可用高位罐送入，让液体靠自重流入反应器。此种方式压力低，流速慢，比较安全。但当反应器内部有压力时，必须加压送料。若是易燃液体，应采用惰性气体输送压力，不能用压缩空气，以防形成爆炸性混合物。压力输送管道上应安装止回阀，防止物料倒流。输送过程中应注意流速，防止产生静电。若用泵输送，应采用易燃液体专用泵，如磁力泵、Y型液态烃泵、蒸汽往复泵等。若采用普通离心泵、齿轮泵，叶轮必须采用有色金属，以防叶轮与铁壳相碰产生火花。 陶瓷泵或玻璃泵因导电性差，容易产生静电，不宜用来输送易燃液体。加压供料装置的出口最好是喇叭形，这样可以降低出口处的流速，防止物料快速喷出而产生静电，并应有良好的接地。
2、负压萃取。粉状或小颗粒物料不宜用压缩空气送料，以免粉尘飞扬。若采用负压萃取，则相对安全。萃取时，设备接在真空系统上，在反应器至真空管道入口处应有过滤器或水洗器，防止粉尘吸入真空管道。若吸入管道为绝缘体，则内外壁应包以螺旋铜衬，铜丝网及反应器应接地。若采用导电管道，可省去铜丝网，但仍需接地。若反应器内有低沸点易燃液体，不宜采用负压萃取。液体原料一般可采用负压萃取送料，整个吸入系统应接地。萃取时，进料管应紧贴壁面伸入反应器底部，管径宜大，流速宜慢，初速度控制在1m/s以内。 因为输送开始时，可燃液体的前方有可燃液体蒸气与空气的混合物，遇到静电火花就会发生爆炸，严禁在液面上喷洒液体，以免产生静电。
泵送易燃液体时，液体温度应至少低于沸点30℃，若液体温度较高时，应先冷却后泵送，防止液体大量汽化，造成比例不准确、反应异常，造成火灾隐患。
3、手工加料：不宜用手工倒料的方式加料易燃、有毒的液体原料。
除吸料加料外，大部分固体物料采用人工加料。加料顺序应符合防爆要求，原则上加料应在低温下进行，全部加料完毕后再加热。原料配比中若有水，应先加水，后加固体，最后加易燃液体，在不影响反应的前提下。若无水，应先加固体物料，后加液体物料，防止加料时易燃液体蒸气逸出。向装有易燃液体的反应器中加入固体物料时，如果固体物料装在合成纤维或塑料薄膜制成的袋中，不能直接加料到反应器内，防止摩擦产生静电火花，发生危险。应先将物料倒入木桶内，再从桶内倒入反应器。严禁用尼龙布等阻水性好、吸水率低的合成纤维抹布擦拭釜口处残留粉末，防止产生静电火花。
3. 化学反应单元操作
化学合成反应种类很多，包括氧化、氯化、硝化、重氮化、加成、水解、酸化、碱化等，但从单元操作上讲，不外乎加热、加压、回流、蒸馏、冷却、负压、搅拌等，其防火要求分述如下。
1.加热
温度是化工生产中的主要工艺参数之一。加热是控制温度的重要手段，其操作关键是严格按规定控制温度范围和升温速度。温度过高，会加速化学反应速度，如果是放热反应，放热量就会增加，一旦热量得不到及时散失，就会温度失控，发生物料冲料，甚至发生燃烧爆炸。升温速度过快，不仅反应温度难以控制，而且容易损坏设备，例如加热速度过快会损坏内衬及各种加热炉、反应釜等设备。
化工生产中的加热方式有直接火加热（包括烟道气加热）、蒸汽或热水加热、载体加热和电加热等。加热温度在100℃以下时，通常采用热水或蒸汽加热；温度在100～140℃时，采用蒸汽加热器；温度在140℃以上时，采用加热炉直接加热或热载体加热；温度在250℃以上时，一般采用电加热。
采用高压蒸汽加热时，设备耐压要求高，必须严防泄漏或混入物料，以免发生事故。采用热载体加热时，要严防热载体循环系统堵塞，热油喷出，造成事故。采用电加热时，电气设备必须符合防爆要求。
直接火加热是最危险的，温度难以控制，可能造成局部过热而烧毁设备，引起易燃物质的分解爆炸。当加热温度接近或超过物质的自燃点时，应采用惰性气体保护。如果加热温度接近物质的分解温度，这种生产过程称为危险过程，必须改善工艺条件，如采用负压或加压操作。
2. 冷却
在化工生产中，当反应物料冷却到大气温度以上时，可采用空气或循环水作为冷却介质；当冷却温度在15℃以上时，可采用地下水或冷水；当冷却温度在0～15℃之间时，可采用冷冻盐水。也可通过沸点较低的介质的蒸发，从被冷却物料中获取热量来实现冷却。
常用的介质有氟利昂、液氨等，物料可冷却到-15℃左右。较低温度的冷却属于冷冻范围。例如石油气、裂解气的分离采用深度冷冻，介质需冷却到-100℃以下。冷却操作过程中不能中断冷却，否则会引起热量积累，系统温度和压力突然升高，引起爆炸。开机时，应先引入冷却；停车时，应先停物料，后停冷却系统。有些凝固点高的物料在冷却时容易变粘或凝固。冷却时要注意控制温度，防止物料卡在搅拌器内或堵塞设备和管道。
3. 加压
凡是超过大气压的作业压力都视为加压作业。加压作业所用的设备必须符合压力窗口的要求。加压系统不得泄漏，否则物料在压力下会高速喷出，产生静电，造成火灾爆炸事故。所用的各种仪器、安全设施（如爆破泄压板、紧急泄放管等）必须齐全完好。负压作业是低于大气压的作业，负压系统的设备必须符合强度要求，防止负压下设备漏气。负压系统必须有良好的密封性，否则一旦空气进入设备，就会与设备内的有机物料形成爆炸性混合物，容易引起爆炸。需要恢复常压时，应缓慢通入空气或待温度下降后充入氮气，建议使用氮气惰性气体，防止自燃或爆炸。
4. 冷冻
在化工生产过程中，我们经常会遇到气体液化、低温分离、物料输送和储存等，需要将物料冷却到0℃以下，这就需要进行冷冻。冷冻操作的本质是利用制冷剂不断地从被冷冻物体中吸收热量，并将其传递给高温物料（水或空气），使被冷冻物体的温度降低。制冷剂本身是通过压缩-冷却-蒸发（或节流、膨胀）的循环过程反复使用的。工业上常用的制冷剂有液氨和氟利昂。对于制冷系统的压缩机、冷凝器、蒸发器和管道，应注意耐压水平和气密性，防止泄漏。此外，还应注意低温部分的材料选择。
5. 物料运输
在化工生产过程中，经常需要将各种原料、中间体、产品、副产品及废料从一地运输到另一地。由于运输物料的形态不同（块状、粉状、液体、气体），所采用的运输方式也不同，但无论采用何种运输形式，保证其安全运行非常重要。
固体块状、粉状物料的输送通常采用皮带输送机、螺旋输送机、刮板输送机、链式输送机、斗式提升机、气流输送机等设备，这些输送设备除了发生故障外，还可能造成人身伤害事故，因此，除加强机械设备的日常维护保养外，还应对齿轮、皮带、链条等部位做好防护措施。
气流输送可分为吸力输送和压力输送。气流输送系统除设备本身引起故障外，最大的问题是系统堵塞和静电引起的粉尘爆炸。粉状物料的气流系统应保持良好的密封性，其管道材料应选用导电材料并有良好的接地。如采用绝缘材料管道，应在管外采取接地措施；不得超过物料允许的流速。管道内不得积存粉状物，并应及时清理管壁。当使用各类易燃液体时，管内流速不得超过安全速度。
在化工厂生产中，也用压缩空气作为动力，输送一些酸、碱等腐蚀性液体。这些设备也是压力容器，必须有足够的强度。输送易爆或可燃物质时，应使用氮气、二氧化碳等惰性气体代替空气，以防止燃烧或爆炸。
6. 融化
化工生产中，一些固体物料（如烧碱、苛性钾、萘、磺酸等）往往在进行化学反应前先熔融。碱熔时碱屑或碱液溅到皮肤或眼睛上，会引起灼伤。如果碱熔体和磺酸盐中含有无机盐等杂质，应尽量除去，否则这些无机盐不熔化而引起局部过热燃烧，使熔体喷出，容易引起灼伤。熔化过程一般在150~350℃进行，为防止局部过热，必须不断搅拌。
7. 干燥
在化工生产中，将固体从液体中分离出来的方法是过滤，进一步从固体中除去液体的方法是干燥。干燥操作有常压和减压之分，也有连续和间歇之分。干燥所用的介质有空气、烟气等，此外还有升华干燥（冷冻干燥）、高频干燥、红外线干燥等。干燥过程中必须严格控制温度，防止局部过热引起物料分解爆炸。干燥过程中散发的易燃易爆气体或粉尘不得与明火和高温表面接触，防止浓度过高而引起燃烧爆炸。气流干燥应采取防静电措施，滚筒干燥时应适当调整尖刀与滚筒壁之间的间隙，防止产生火花（防火要求后面将详述）。
8. 蒸发和蒸馏
蒸发是利用加热使溶液中所含溶剂不断汽化，使溶液中溶质浓度升高或使溶质析出的物理过程。蒸发按其操作压力可分为常压、加压和减压蒸发。按蒸发所需热量利用的倍数可分为单效蒸发和多效蒸发。
凡蒸发溶液均有一定的特性，如溶质在浓缩过程中可能结晶、沉淀、产生污垢等，导致传热效率降低、局部过热，引起物料分解、燃烧、爆炸等，因此必须控制蒸发温度，为防止热敏性物质分解，可采用真空蒸发，降低蒸发温度，或采用高效蒸发器，增加蒸发面积，减少停留时间。
对于腐蚀性溶液，应合理选择蒸发器材质。蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发性的不同，将液体混合物分离成纯净组分的操作。蒸馏操作可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。按压力可分为常压、减压和加压（高压）蒸馏。此外，还有特殊的蒸馏——水蒸气蒸馏、萃取蒸馏、恒沸蒸馏和分子蒸馏。
在安全技术方面，应针对不同的物料选择正确的蒸馏方法和设备。处理难挥发物料（常压下沸点在150℃以上）时，应采用真空蒸馏，这样可以降低蒸馏温度，防止物料在高温下分解、变质或聚合。处理中等挥发性物料（沸点在100℃左右）时，采用常压蒸馏。沸点在30℃以下的物料，应采用加压蒸馏。水蒸气蒸馏通常用于常压下沸点高或沸点下易分解的物质的蒸馏，也常用于将高沸点物质与不挥发性杂质分离，但仅限于所得产物完全不溶于水的情况。萃取蒸馏和共沸蒸馏主要用于分离普通蒸馏方法难以分离的沸点非常接近或沸点恒定的组分组成的混合物。
分子蒸馏是相当于绝对真空的真空蒸馏。在此条件下，分子间的相互吸引力减小，物质的挥发性增大，液体混合物中难分离的组分容易分离。由于分子蒸馏降低了蒸馏温度，所以可以防止或减轻有机物的分解。
9. 回流
加热回流含有易燃液体的物料时，回流系统内充满易燃液体蒸气，十分危险。关键是要严格控制加热温度，保证冷凝器的冷却效果。其次，回流容器的装填系数：反应釜为70%左右，球形玻璃瓶为50~60%，装填系数不得超过90%，否则易冲料。
10. 酸化或碱化
用酸或碱来调节pH值一般不会增加燃烧的危险性。但有些物质与酸发生反应，存在火灾危险。例如硼氢化钾或硼氢化钠在碱性条件下很稳定，但在酸性条件下会迅速分解，释放出大量氢气并产生高热，有很大的燃烧爆炸危险性。再如无水重氮化合物与酸接触有爆炸性。因此，酸化时要小心谨慎，加酸或加碱时不要出错。硝酸和硫酸比盐酸危险性大，所以除非工艺上有特殊要求，一般都用盐酸来调节pH值。如果工艺需要用硫酸酸化，应先将硫酸稀释，因为浓硫酸具有强氧化性，与水接触会放热，很不安全。
碱化比酸化危险性小，只要控制加碱速度，注意温度变化，一般比较安全。
11.搅拌
搅拌速度越快，物料与容器壁、物料与搅拌器之间的相对运动速度也越快。如果容器壁或搅拌器是绝缘体（如搪玻璃），或不是绝缘体但接地不良，则静电的危险性不容忽视。一般当容积大于300升，搅拌速度在60转/分以上时，物料、搅拌器与容器壁之间的相对运动速度可超过1米/秒。如果物料的电阻率在1012欧姆.厘米左右（例如苯的电阻为4.2*1012欧姆.厘米），静电就容易积聚和放电。当反应器内存在可燃液体与空气的爆炸性混合物时，火灾危险性特别大。为了防止这种危险，首先应了解物料的性质和电阻率。如果物料易燃易爆，应控制搅拌速度。 反应器直径越大，搅拌速度应越慢。1000升以下的反应器，搅拌速度应控制在60转/分以内；1000升以上的反应器，应减慢速度，否则应充入惰性气体或改变工艺条件。例如加入电解质水溶液等，可使材料的电阻率降至约1010 ohm.cm以下。
其次要避免搅拌轴填料函漏油，因为填料函里的油漏进反应器内是危险的。比如硝化反应时，反应器内有浓硝酸，如果有润滑油漏进去，油在浓硝酸作用下氧化发热，导致反应物料温度升高，发生物料撞击或燃烧爆炸，千万不能掉以轻心。
危险、易燃物料的搅拌，中途不得停止，因为停止搅拌时，物料不能充分混合，反应不良，产生大量堆积。恢复搅拌时，大量未反应的物料迅速混入，剧烈反应，常常造成物料冲料，有燃烧爆炸的危险。因此，操作规程中应规定，如因故障停止搅拌，应立即停止加料，迅速冷却物料；恢复搅拌时，待温度稳定、反应正常后，方可继续加料，恢复正常操作。
搅拌器应定期保养，防止因腐蚀等原因而破裂，造成物料混合不均匀，影响反应过程，还可能引起反应突然和剧烈的冲料，甚至发生爆炸、火灾。搅拌器应灵活，防止被压坏，并应具有足够的机械强度，防止因变形与反应器壁摩擦而发生事故。
12.催化
为了加速或减缓化学反应，经常会使用催化剂。有些催化剂极易自燃，必须认真对待。我们以在加氢反应中应用广泛、自燃风险很大的雷尼镍为例：
雷尼镍是用铝镍合金制成的。将铝镍合金加入30%的液碱中，回流，使合金中的铝转化成铝酸钠而除去，得到多孔的镍，俗称雷尼镍。它能加速与其接触的有机物的加氢过程。雷尼镍在空气中暴露于可燃物会自燃，非常危险。反应器内的氢气在排放前应置换掉，因此要用水洗去碱后浸入水中，或用乙醇洗去水分，浸入乙醇中密封保存。水或乙醇应高出镍10厘米以上。洗镍后的水应通过锥体底部沉降，并截留少量流出的镍，以免流入下水道，造成危险。
使用雷尼镍时，应先通入氮气驱除反应器内的空气，然后在氮气流不断的条件下将活性镍与乙醇或液体物料混合成悬浮液加入反应器中，否则有燃烧爆炸的危险。加入完毕后继续通入氮气几分钟，检测氧含量达到安全值5%以下后，再通入氢气进行反应。反应过程中防止空气进入反应器。反应结束时，停止通入氢气，待压力降至表压1kg/cm2后，通入氮气放出氢气，在氮气流不断的条件下将物料放出。放出时应备好二氧化碳灭火器，随时准备灭火。放出的镍应浸入水中。管道及反应器内如有活性镍残留，应采用氮气保护。
采用活性镍为催化剂的加氢反应室应位于厂区边缘，厂房周围30米内不得有居民建筑、明火。厂房必须为一、二级防火建筑，操作控制室与反应器之间应有防爆墙隔开，电气设备必须采用防爆型。
虽然有些催化剂本身并不危险（如二氧化锰），但加入催化剂往往会大大加快反应速度，造成温度骤升、物料突涌等异常情况，从而产生火灾隐患。因此，任何使用催化剂的反应都必须认真对待。
13. 解散
溶解过程中，常加入溶剂来溶解、稀释物料。如果所用溶剂为易燃液体，加热溶解时温度不宜过高，升温上限应至少比物料组分的最低沸点低10℃，以减少溶剂挥发。溶解过程应在密闭容器内进行，易燃溶剂切勿用火直接加热。乙醚、二丁醚、异丙醇等溶剂在空气中放置较长时间或反复使用后，往往易生成易燃易爆的过氧化物，增加火灾危险。因此，投料前应先测定是否过氧化物，含有过氧化物的溶剂不准投料。通常的测定方法是：取试样10ml，加入10%碘化钾溶液1ml，摇匀，若溶剂呈黄色，即表示有过氧化物。
一般而言，乙醇等溶剂中的过氧化物沸点较高，回收时要到后期才会蒸馏出来，因此在溶剂蒸馏过程中检测过氧化物时，应在溶液剩下20%左右时进行，并暂停蒸馏取样分析。若检测出过氧化物，应加入硫酸亚铁酸溶液或液碱，搅拌30分钟，除去过氧化物，然后才能继续回收，否则溶剂继续蒸发，过氧化物会逐渐浓缩，有爆炸的危险。除醚过氧化物外，由醚生成的过氧化物还可生成乙烯过氧化物。
过氧化乙烯极不稳定，易发生剧烈爆炸，其沸点比乙醚高，当溶液蒸馏至原体积的1/10时，过氧化乙烯已浓缩，爆炸危险性极高。因此，当乙醚回收至原体积的20%时，应暂停蒸馏，取样，待过氧化物除去后再继续蒸馏。
4. 放电
有四种类型的排放：正常的压力排放，机械传输排放，如果材料燃烧，则建议使用加压的放电方法，以避免液体喷雾造成的静态火花。在必要时，应通过机械螺旋传输来防止弹性弹性。 Osion。
5.分离
材料和液体的分离通常采用过滤和提取等方法，以将所需的中间体或成品与材料分开。
1.过滤主要用于固体分离。三种常用的方法是离心分离，压力过滤和吸力过滤。
离心管应直接连接到接收器的情况下，接收器的排气管与排气系统相连，应覆盖内部循环。防爆车间应使用完全封闭的铜线电动机。
蝴蝶高速离心机具有封闭的外壳，并且比三脚架离心机更容易控制气体发射。
（2）闭合过滤器应用惰性气体进行过滤，而不是压缩空气，否则将形成爆炸性的混合物，一旦过滤期间产生静态电力。在其上方成为机械排气装置。
（3）过滤本身与压力过滤更安全，但是，在负压下，溶剂蒸发大量，并通过真空泵排出，这仍然具有不安全的因素。在暴露于高温的情况下，将油和可口可乐量增加，并在此恶性循环中进一步增加摩擦力。溶剂蒸气进入真空泵，如果使用水冲泵而不是一般的真空泵，则更安全。 过滤系统不得泄漏以防止空气进入过滤系统以形成爆炸性混合物。
2.萃取分为两类：抽水和溶剂提取。
6.干燥
在干燥过程中的防火过程主要涉及选择适当的干燥设备和控制温度。
各种干燥方法的防火要求如下：
1.蒸汽干燥。如果材料在干燥过程中含有易燃的液体，则使用蒸汽烤箱相对安全。在材料中的溶剂基本上蒸发并逃脱，逐渐将其升高到允许的温度下，以防止材料自发地点燃，因为使用蒸汽烤箱，含有易燃液体时，应围绕爆炸式燃料，并围绕着干燥的房间。防止碰撞和火花； 热空气循环系统的粉丝应使用非有产金属制造叶轮，并且大型烤箱干燥室的溶剂蒸气出口应距离开放火焰30米以上，并且电气设备应防止爆炸。
2.真空烤箱干燥：在装有易燃液体的材料时，使用真空烤箱更安全。
使用真空烤箱时，您必须注意操作方法。
3.无法绝对隔离开放火焰的电烤箱，因此不得将电烤箱用于含有易燃液体和爆炸性物品的材料。
4.气体烤箱不得用于含有易燃液体的材料。
5.红外灯在红外干燥期间不防爆炸，通常不应用于含有易燃液体的材料。
6.防止气流干燥的关键是防止材料在死角中积聚并过热，例如淀粉和中间体在气流烘干机中积聚，即使气流温度正常，它也会导致材料的燃料均匀累积。应控制爆炸性和易于分解的材料（例如某些硝基化合物等）。
7.喷水通常适用于含有易燃液体的干燥溶液。灰尘接收系统必须扎根以消除静电。
7.中间体或成品的存储
中间产品应根据其物理和化学性质和火灾危险的特性进行包装和储存。被存放冷冻。