图为地浦科技连续硝化中控室一角,所有生产工艺过程可以实现远程一键控制,大大提升了生产安全水平。(张欢 摄)

 

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  图为地浦科技连续硝化中控室一角,所有生产工艺过程可以实现远程一键控制,大大提升了生产安全水平。(张欢 摄)

 

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谋创新 控风险 源头保障本质安全
来源:中国化工报 发布时间:2019-6-10 11:58:32

  二硝行业调研报告。工艺篇

  图为地浦科技连续硝化中控室一角,所有生产工艺过程可以实现远程一键控制,大大提升了生产安全水平。(张欢 摄)

 

  近几年来,化工生产发生过多起事故,包括河北克尔化工 “2.28”重大爆炸事故、山东滨源化学“8.31”重大爆炸事故、江苏聚鑫生物“12.9”重大爆炸事故等,都涉及硝化工艺。究其原因,很多都是分离器高温走火爆炸。而在很多业内人士看来,二硝基氯苯(简称二硝)生产进程中涉及的硝化工艺安全,风险系数甚至更高。

 

  洛阳染料董事长段孝宁坦言:“一般来说,染料产品环保是重头戏,但对二硝来说,安全是重头戏,是第一位的。而二硝生产中的重点过程就是硝化工艺。”

 

  事实上,国家早在“十二五”期间就已经开始在行业内推广连续硝化工艺,但直到现在,连续硝化工艺在行业内的应用比例仍不高,仅有几家企业使用。

 

  连续工艺体现多重优势

 

  据悉,硝化工艺主要分为连续硝化和间歇硝化工艺,间歇式硝化工艺,要先将混酸加入到反应釜中,然后逐渐升温,当到达合适温度后,逐渐将氯苯滴加到反应釜中,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。连续硝化工艺,可以通过远程自动控制,不断加料、不断反应、不断分离,硝化反应过程贯穿了整个生产工艺,生产效率大幅提高,且工人劳动强度大幅降低,反应物料配比准确、工艺指标稳定。

 

  段孝宁介绍说,甲苯的硝化是十分危险的,过去我国只有军工部门从事硝化,其他部门的硝化技术都相对落后。硝化是放热反应,安全风险是高温高压。一般间歇式硝化工艺高温高温,温度达110℃;连续硝化工艺则是低温低压,温度仅85℃。

 

  两种工艺不仅是安全性有较大差距,在生产效率、物料消耗、环保等方面,连续硝化工艺都体现出很大优势。

 

  作为公认的当今中国硝化技术第一人,中国兵器工业甘肃银光化学工业集团有限公司返聘高级技术顾问尹世英对比了两种技术的差别:间歇硝化反应分离器温差大,高温状态容易走火,每吨产品耗酸量约为1.8吨,产生的废水量大,反应操作过程多,生产能力低,反映参数不能保证每次一样,造成产品的优品率无法稳定;连续工艺人为操作的需要被降到最低,使二硝产品的生产能力大幅提高,每吨产品耗酸量仅为800千克;工艺指标固定,产品质量更为稳定,对原料的比例容错率高。

 

  山东昌邑灶户盐化有限公司副总经理徐立国表示,连续硝化工艺最大的好处是生产效率高、产能大,自动化程度高,避免了重复投料和出料的过程。釜式间歇反应的产能低,单釜产能仅为600吨/年左右,远低于连续式反应工艺的产能。原理上讲,任何化学反应都可以做到连续生产,但是真正能用于生产的并不多。除了釜式连续硝化工艺外,还有更为先进的管道硝化,目前河南郑州大学正在开发管道硝化技术,占地面积更小,在一个房间大小的体积内可以做到万吨级别。

 

  据了解,在环保方面,间歇硝化工艺的酸性废水的排放量很高,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,废水处理的难度大、成本高,可谓“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,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,最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。

 

  风险意识不强难以推广

 

  一位不愿具名的业内人士说:“企业坚持采用间歇式硝化工艺的最大原因,是可以根据市场行情随意更改工艺路线,生产销量更大的其他产品。同时,很多化工企业对硝化工艺的危险性认识不足,存有侥幸心理,缺乏进行工艺升级改造的动力,最终吃到苦果是必然的。”

 

  尹世英认为,目前,本质安全连续硝化技术在整个行业处于领先地位,值得在全行业进行推广。而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。没有结合工厂的实际生产需求,根据生产的目标产物、反应物等条件,进行相应的工艺参数调整,最后造成生产无法进行或产率低、产品质量不高等情况。

 

  此外,行业内除了本质安全连续硝化工艺外,正在使用的较为先进工艺还有泵式硝化机和循环硝化机等,但是这些技术的用电量是本质安全连续硝化工艺的2倍。

 

  在江苏聚鑫生物“12.9”重大爆炸事故之后,江苏、山东、浙江等东部省份接连发文要求开展包括硝化等在内的爆炸性反应的风险评估。2017年初,原国家安监总局下发了《关于加强精细化工反应安全风险评估工作的指导意见》,要求涉及重点监管危险化工工艺以及金属有机物合成反应(包括格氏反应)的间歇和半间歇反应的企业,根据情况开展反应风险评估。

 

  对此,中国化学品安全协会总工程师程长进表示:“硝化反应在小试或者中试时,反应器较小、物料均匀、反应温度好控制。一旦工业化,换成大的反应釜,情况就完全不一样,风险会大大增加。国外的大型化工企业如杜邦等都有自己的实验室,对工艺进行风险评估,不适合放大作业的工艺坚决不会工业化,但国内企业很少做这项工作。”

 

  理性看待吃透工艺路线

 

  “目前外界对硝化有很大的误解,一提到硝化,就认为是非常危险的过程。实际上,硝化的确是一个放热反应,具有一定的危险性,但是也绝对不应该被一刀切。”徐立国认为,对于一些由安全管理、操作不规范等造成的事故,不应该归罪于生产工艺。虽然硝化工艺作为一种放热反应具有一定的危险性,但是对其危险性的定义,需要根据具体的工艺情况进行区分。一些没有那么高危险性的反应不应该也被一刀切。硝化反应同样可以做到安全环保,大家应该理性看待。社会对于这方面也需要进行引导。

 

  徐立国指出,地方政府对硝化反应报以很大的反对态度。不得不承认,一些老的硝化技术的确属于危险工艺,但是应该区别对待。在项目建设筛选过程中,就应该选择本质安全的工艺,而禁止不安全工艺动工。此外,政府要给企业留给改造搬迁的调整时间。如果对行业进行一刀切式的禁止生产,势必导致社会上产品的缺乏,价格走高,这将导致一些不具备安全生规范的厂家为了利益违法违规进行生产,最终会导致更大的危害。

 

  针对两种工艺,尹世英建议,本质安全连续硝化工艺具有设备结构好,硝化机体积小、生产能力大等优点,优化易于达到、易于保持,产品纯度能在99.6%以上,且原料配比易于调整。连续硝化工艺更适合产能大、专注某特定产品生产的企业,如二硝、间苯二胺等较大宗的产品生产。但工厂在生产过程中一定要注重实践,把生产工艺的每个过程都吃透。针对安全环保问题,首先要从源头工艺上进行解决,再利用安全环保设备进行后处理

    对不起,没有相关记录!