(完整版)硝基苯催化加氢制苯胺的安全技术分析

硝基苯催化加氢制苯胺的安全技术分析

苯胺是重要的有机化工中间体，广泛地应用于橡胶助剂、染料、感光化学品、医药、农药、炸药及聚氨酯等行业。由于市场需求较大，近几年改建、扩建及新建一批苯胺生产装置。但在苯胺及配套装置生产过程中使用大量易燃易爆、有毒有害的危险化学品，加之生产工艺条件苛刻，装置及控制技术要求严格，使其生产过程事故具有突发性、灾害性的特点。因此，有必要对苯胺的安全生产问题进行认真剖析并提出具体的对策。

1 苯胺生产工艺流程简介

以目前国内先进的35000t／a硝基苯催化加氢制苯胺生产装置为例。苯胺生产中的原料氢与系统中的循环氢混合经氢压机增压至0.2MPa后，与来自流化床顶的高温混合气在热交换器中进行热交换，被预热到约180ºC进入硝基苯汽化器，硝基苯经预热后在汽化器中汽化，与过量的氢气合并过热至180ºC～200ºC，进入流化床反应器，与催化剂接触。硝基苯被还原，生成苯胺和水并放出大量热，利用流化床反应器中的余热锅炉中的软水汽化产生蒸气带走反应热来控制反应温度在250ºC～270℃。反应后的混合气与催化剂分离，进热交换器与混合氢进行热交换，用水冷却，粗苯胺及水被冷凝，与过量的氢分离，过量氢循环使用，粗苯胺与饱和苯胺水进入连续分离器，粗苯胺进入脱水塔脱水，然后进精馏塔精馏得到成品苯胺。苯胺水进共沸塔回收苯胺，废水中含苯胺≤500 mg／L，去污水车间进行二级生化处理。

2 苯胺生产中的主要危险介质分析

苯胺生产中的危险介质主要是硝基苯、氢气和苯胺。

2．1 硝基苯

硝基苯的分子式为C6H5NO2，相对分子质量为123.11，淡黄色透明油状液体，有苦杏仁味，能溶于苯、乙醇及乙醚，难溶于水。有毒，多量吸人蒸气或经皮肤吸收都会引起中毒，在车间空气中的最高容许浓度为5mg／m3。

常用的理化数据：相对密度1.205(25℃)，熔点5.7℃，沸点210.9℃，闪点87.8℃(闭杯)，爆炸下限1.8％(93.3℃)，自燃点482℃，蒸气密度4.25 g／L。

危险特性：有毒，遇火种、高热能引起燃烧爆炸，与硝酸反应强烈。

储运注意事项：储存于通风阴凉的仓间内，远离火种、热源，避免日光曝晒并且与氧化剂、硝酸分开存放；搬运时轻装轻卸，防止破漏，引起中毒；误触皮肤立即用肥皂水洗涤。

2.2 氢气

氢气为无色无臭气体，极微溶于水、乙醇、乙醚，无毒、无腐蚀性，极易燃烧，燃烧时发出青色火焰，并发生爆鸣，燃烧温度可达2 000℃，氢氧混合燃烧火焰温度为2 100℃～2 500℃，与氟、氯等能起猛烈的化学反应。

理化常数：密度0.089 9g/L，熔点-259.18℃，沸点-252.8℃，自燃点400℃，爆炸极限4.1％～74.2％，最易引爆体积分数24％，产生大量爆炸压力的体积分数32.3％，最大爆炸压力0.73 MPa，最小引燃能量0.019 mJ，临界温度-239℃，临界压力1.307MPa。

危险特性：与空气混合能成为爆炸性混合物，遇火星、高热能引起燃烧爆炸。在室内使用或储存氢气，当有漏气时，氢气上升滞留屋顶，不易自然排出，遇到火星时会引起爆炸。

储运注意事项：氢气应用耐高压的钢瓶盛装；储存于阴凉通风的仓间内，仓温不宜超过30℃，远离火种、热源，切忌阳光直射；应与氧气、压缩空气、氧化剂、氟、氯等分仓间存放，严禁混储、混运。

2．3 苯胺

苯胺为无色或淡黄色油状液体，呈弱碱性，具有特殊臭味，微溶于水，能溶于醇及醚，露置在空气中将逐渐变为深棕色，能被皮肤吸收而引起中毒，在车间空气中的最高容许质量浓度为5mg／m3。

理化常数：相对密度1.02(水＝1，20℃)，凝固点-6.2℃，沸点184.4 ℃，闪点70℃(闭杯)，自燃点为615℃，爆炸下限1.3％，燃烧热3.39MJ／mol，蒸气密度3.33g／L。

危险特性：具有很高的毒性，易经皮肤吸收以及经呼吸道吸人而中毒；中毒现象为头晕、乏力、嘴唇发黑、指甲发黑，甚至呕吐；饮酒后更容易引起中毒，事先服用牛奶则有解毒作用；苯胺可燃，遇明火、强氧化剂、高温有火灾危险。

储运注意事项：储存于阴凉通风的库房内，远离火种、热源并且与氧化剂及食用原料隔离存放。

3 国内苯胺生产装置典型事故分析

国内苯胺生产装置在运行中曾发生多起事故，主要为防爆膜爆炸事故、火警事故、溢料事故、中毒事故和一般事故。

3．1 氢气柜浮筒脱轨似乎倾斜，被迫停工抢修

原因：(1)设计制造存在缺陷，该气柜是工厂自行设计的第一台气柜，最初采用4条螺旋导轨，每条导轨对应水槽上端只装了一对导轮固定浮筒，再加上加工偏差超标准，导轨与导轮配合不好，气柜浮筒配重不均匀，浮筒升至高位时，受力不均导致浮筒变形；(2)供氧速度过大，使气柜浮筒上升速度太快，局部导轨与导轮受力不均，促使变形加大；(3)气柜自动排空系统不畅，排气速度小。

措施：在系统大修时对氢气浮筒加固增加刚度；水槽上新增6根导轨，浮筒上部增加导轮，使浮筒浮起时原来只有下部受导轨导轮控制，上部自由浮动，改为浮筒上下均受导轨导轮控制，使浮筒无论处于任何位置保持垂直状态，使原来存在的隐患消除。

3．2 流化床反应器扩大段法兰处着火

原因：(1)催化剂活化后投料起步温度过低，反应不完全，未反应的物料在过滤管上发生二次反应，温度达400ºC，法兰密封垫过热泄漏出气体自燃；(2)3台氢压机自动停车，未及时发现并停加硝基苯。重新开车时，因反应床内积料，配比失调而超温达305ºC。

措施：控制初始反应温度，使反应完全。为了防止因氢压机停车事故再次发生，将氢压机纳入DCS(计算机总体分散控制系统)系统监控。

3．3 防爆膜破裂

原因：(1)催化剂再生结束，补压缩空气控制不当超压，防爆膜破裂；(2)更换防爆膜后，启动氢压机时防爆膜再次爆破的原因是：氢气阀门内漏，氢气窜人系统形成爆炸混合物而引起。

措施：控制压缩空气压力；更换部件要试压、试漏。

4 苯胺生产过程与装置危险性分析及对策

苯胺的生产分两部分：硝基苯催化氧气还原，粗苯胺精制及苯胺水回收处理。氧气柜、氢压机、硝基苯汽化器、流化床反应器、氢气换热器等处于正压操作，应防止发生泄漏，引起火灾和爆炸，污染环境，造成人员伤亡。粗苯胺精制系统重点是要防止跑料和蒸干塔堵管。

4．1 氧气柜系统

氧气柜主要是起缓冲作用，减少波动，稳定各生产系统。氧气柜在保障苯胺生产安全的地位越发显得重要，气柜本身的状况直接关系到苯胺生产的安全，在检修时对气柜自身存在的缺陷进行了整改，气柜浮盘的浮动高低进入DCS系统监测，并有上下限报警，和有电视监视系统，相对降低了自身风险。