苯硝化生产硝基苯工艺过程与防范对策

苯硝化生产硝基苯工艺过程与防范对策

摘要

本文对硝基苯的生产工艺进行了简要阐述，分析了生产工艺危险性，并列举案例分析，最后针对硝基苯的安全生产，提出了安全预防措施，这对硝基苯的生产能长期、稳定、安全运行具有重要意义。

关键词：硝基苯工艺危险性预防措施

引言

硝基苯是一种重要的化工原料和中间体，用于生产苯胺、联苯胺、二硝基苯等多种医药和染料行业，也可用作于农药、炸药及橡胶硫化促进剂的原料，其中主要用途是制取苯胺和聚氨酯泡沫塑料，目前，90%以上的硝基苯用于生产苯胺[1-3]。工业上硝基苯生产工艺过程主要包括苯硝化反应、硝基苯洗涤、硝基苯精馏等单元过程，生产过程中使用了大量易燃易爆、有毒有害、强腐蚀、强氧化的化学危险品。由于苯硝化反应中副反应生成的杂质（主要是硝基酚盐类）爆炸危险性很高，而且极易积累在精馏塔釜等受热部位，监测和处理不及时就容易发生爆炸，使其生产过程中安全事故具有突发性、灾害性的特点。因此对苯硝化生产硝基苯工艺过程进行危险性定量分析及对爆炸事故的安全研究，并提出具体的预防措施意义重大。

1 硝基苯生产工艺

1.1硝基苯简介

硝基苯，有机化合物，又名密斑油、苦杏仁油，无色或微黄色具有苦杏仁味的油状液体[4]。化学式为C6H5NO2，难溶于水，密度比水大，相对密度1.205，熔点6℃，沸点210~211℃，闪点为87.8℃，爆炸下限为1.8%（93.3℃）。易溶于乙醇、乙醚、苯和油。遇明火、高热会燃烧、爆炸。与硝酸反应剧烈。低毒，半数致死量（大鼠，经口640mg/kg），硝基苯由苯经硝酸和硫酸混合硝化而得。实验室制硝基苯由于溶有硝酸分解产生的二氧化氮而有颜色，除杂方式：加氢氧化钠溶液，分液。

1.2硝基苯的应用

硝基苯是重要的基本有机化工原料，用于生产染料、香料、炸药等有机合成工业，经催化加氢或铁粉还原可得苯胺，这是硝基苯的最主要用途，由苯胺进而生产各种有机

中间体，广泛应用于合成皮革（MDI）、橡胶、医药、农药、军事及其他工业[5-10]。

硝基苯还可作为测定分子量的溶剂，测定矿物的折射指数，检定硫化物、硝酸盐；气相色谱固定液（最高使用温度150℃，溶剂为甲醇），分离分析烃类及有机和无机金属化合物；有机微量分析测定硝基（液体）的标准品。

1.3硝基苯生产工艺流程

我国的苯硝化生产工艺主要为塔釜串联的混酸制硝基苯。因此，以四釜串联混酸法生产硝基苯为例，其生产工艺流程为：将98%硝酸、98%硫酸和68%硝化稀硫酸按一定比例在配酸釜中配制成合格的混酸，将混酸与酸性的苯及循环稀硫酸连续的送入1#釜硝化反应器，通过溢流依次流向2#、3#和4#硝化釜继续进行反应，反应后的物料溢流至硝化分离器，经过重力沉降以实现连续分离酸性硝基苯和硝化稀硫酸。硝化稀硫酸其中的大部分用于系统内循环，少部分进入萃取釜，经萃取分离器分离出酸性苯和稀硫酸，萃取后的稀硫酸被用于混酸配制装置、稀酸提浓装置和硫基肥装置。酸性硝基苯经中和、水洗、分离等操作，得到中性粗品硝基苯[11]。

粗硝基苯经初馏塔除去轻组分（包括苯和水）后进入精馏塔除去重组分（主要是硝基酚、硝基酚钠、二硝基苯、硫酸钠和硝酸钠等杂质），最终可得到成品的硝基苯产品。硝基苯生产工艺中产生的废水用汽提塔回收其中的有机物（主要为硝基苯）后，剩下的废水物料被送往生化处理站集中处理后达标排放。苯硝化工艺主要工艺流程图有：

图1 苯硝化生产硝基苯工艺流程简图

2 工艺危险性分析

硝基苯生产属高危行业，稍有不慎，就会造成装置中的危险介质泄漏、燃烧，甚至爆炸等安全事故，给人们的人身和财产安全造成巨大的损失，并且还会污染环境[12]。但是，如果控制好装置关键工序工艺参数，了解危险介质的危险特性，严格按照规程做好要害和关键装置的除酚排焦，就可以提高硝基苯装置持续安全生产的能力。确保安全生产的前提是必须清楚生产过程中涉及的危险物质和工艺流程的危险特征。

2.1物质危险性分析

硝基苯生产中涉及的主要物料有：硝酸，硫酸，氢氧化钠，苯，硝基苯，多硝基苯，以及硝基酚（盐）等物质。它们都属于危险化学品，并且具有毒性、腐蚀性、可燃性甚至爆炸的危险性。

2.1.1硝酸

易挥发和有刺激的液体，分子式HNO3，相对密度大于 1.48，淡黄色到红褐色液体，浓硝酸（98%）露于空气中有“发烟”现象，此为N2O5，即硝酐，在空气中与水汽形成酸雾。属8.1类危险化学品（酸性腐蚀品），空气中最高允许体积质量为5mg/m3（以NO2计）。

主要危险性表现在以下几方面：

①对皮肤黏膜有强腐蚀作用；

②吸入硝酸气雾能引起呼吸道刺激症状，大量吸入可引起肺水肿；

③皮肤和眼睛接触可产生强烈化学灼伤；

④硝酸火灾危险性极大，氧化能力强，与还原剂反应放出大量的热可引起火灾和

爆炸。

2.1.2硫酸

纯品为无色、无臭、透明的油状液体，呈强酸性。分子式H2SO4，相对密度：98%的硫酸为1.836；93%的硫酸为 1.827。熔点为10.35℃，沸点为338℃。化学性质很活泼，几乎能与所有金属及其氧化物反应生成硫酸盐，还能和其他无机酸盐类作用。属8.1类危险化学品（酸性腐蚀品），空气中硫酸雾的最高允许体积质量为1mg/m3。

主要危险性表现在以下几方面：

①硫酸对呼吸道黏膜有刺激和烧灼作用，能损害肺脏；

②溅到皮肤上可引起严重的灼伤；

③硫酸气溶胶比二氧化硫有更明显的毒性作用。

2.1.3氢氧化钠

别名苛性钠、火碱、火碱，分子式为NaOH。纯品为无色透明晶体，相对密度为2.31，熔点为318.4℃，沸点为1390℃。与金属铝、非金属硼和硅等反应放出氢；与氯、溴、碘等卤素发生歧化反应；与酸类发生中和作用生成盐和水。属8.2 类危险化学品（碱性腐蚀品），空气中烧碱粉尘最高允许体积质量为0.5mg/m3。

主要危险性表现在以下几方面：

①氢氧化钠具有极强的腐蚀性，其溶液或粉尘溅到皮肤上，尤其是溅到黏膜处，可产生软痂，并能深入深层组织；

②灼烧后留有瘢痕；

③溅入眼内，不仅损伤角膜，而且可使眼睛深部组织受伤。

2.1.4苯

无色至淡黄色易挥发的非极性液体，分子式为C6H6。具有高折射性和强烈的芳香味，易燃、有毒。相对密度0.879，凝固点为5.5℃，沸点为80.1℃，折射率为1.501，闪点（闭杯）﹣11.1℃，自燃点562.2℃，爆炸极限为1.2%～8.0%（体积分数）。微溶于水，与乙醇、乙醚、丙酮、四氯化碳、二硫化碳和醋酸混溶。属3.1类危险化学品（低闪点液体），空气中的最高容许质量浓度为40mg/L。

主要危险性表现在以下几方面：

①火灾、爆炸、中毒；

②极易燃，其蒸汽与空气混合形成爆炸性混合物，遇明火、高温能引起燃烧爆

炸；

③对中枢神经系统有急性中毒作用，对造血组织及神经系统有慢性中毒作用。

2.1.5二硝基苯

二硝基苯分为间二硝基苯和邻二硝基苯两种。间二硝基苯，是一种有挥发性的无色固体，熔点89℃，沸点301℃，微溶于水，溶于乙醇、乙醚和苯等，是剧毒品。邻二硝基苯，是一种有苦杏仁味的无色到黄色片状结晶，有挥发性，熔点118℃，沸点319℃，微溶于水，溶于乙醇、乙醚和苯等，是剧毒品。