內(nèi)容摘要在中級注安師《化工安全》的考試科目中，氮化工藝作為一個(gè)重要考點(diǎn)，其涉及的知識點(diǎn)廣泛，包括化學(xué)反應(yīng)原理、工藝過程、裝置設(shè)計(jì)以及安全管理等多個(gè)方面。這一部分內(nèi)容不僅理論性強(qiáng)，而且與實(shí)際應(yīng)用緊密相關(guān)，因此成為考生普遍反映的易混易錯點(diǎn)。本文旨在對氮化工藝的相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解析，幫助考生澄清誤區(qū)，提高答題準(zhǔn)確率。
考點(diǎn)來源：第二章第一節(jié)危險(xiǎn)化工工藝及安全技術(shù)
考點(diǎn) ：重氮化工藝與偶氮化工藝
重氮化工藝
反應(yīng)類型：絕大多數(shù)是放熱反應(yīng)
工藝簡介
一級胺與亞硝酸在低溫下作用，生成重氮鹽的反應(yīng)，如：脂肪族、芳香族和雜環(huán)的一級胺。涉及重氮化反應(yīng)的工藝過程為重氮化工藝。通常重氮化試劑是由亞硝酸鈉和鹽酸作用臨時(shí)制備的。除鹽酸外，也可以使用硫酸、高氯酸和氟硼酸等無機(jī)酸。脂肪族重氮鹽很不穩(wěn)定，即使在低溫下也能迅速自發(fā)分解，芳香族重氮鹽較為穩(wěn)定。
典型工藝
①順法
對氨基苯磺酸鈉與 2-蔡酚制備酸性橙-Ⅱ染料;芳香族伯胺與亞硝酸鈉反應(yīng)制備芳香族重氮化合物等。
②反加法
間苯二胺生產(chǎn)二氟硼酸間苯二重氮鹽;苯胺與亞硝酸鈉反應(yīng)生產(chǎn)苯胺基重氮苯等。
③鹽析法
氨基偶氮化合物通過鹽析法進(jìn)行重氮化生產(chǎn)多偶氮燃料等。
工藝危險(xiǎn)特點(diǎn)
①重氮鹽在溫度稍高或光照的作用下，特別是含有硝基的重氮鹽極易分解，有的甚至在室溫時(shí)亦能分解。在干燥狀態(tài)下，有些重氮鹽不穩(wěn)定，活性強(qiáng)，受熱或摩擦、撞擊等作用能發(fā)生分解甚至爆炸;若酸用量不足，生成的重氮鹽容易和未反應(yīng)的芳胺偶合，生成重氮氨基化合物;在酸量不足的情況下，重氮鹽容易分解，且溫度越高分解越快。
②重氮化生產(chǎn)過程中所使用的亞硝酸鈉是無機(jī)氧化劑，175℃時(shí)能發(fā)生分解、與有機(jī)物反應(yīng)導(dǎo)致著火或爆炸。
③反應(yīng)原料具有燃爆危險(xiǎn)性。如：2，6-二氯對三氟甲基苯胺、鄰氨基苯磺酸。
重點(diǎn)監(jiān)控單元
重氮化反應(yīng)釜、后處理單元
重點(diǎn)監(jiān)控工藝參數(shù)
①重氮化反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力、液位、pH 值;
②重氮化反應(yīng)釜內(nèi)攪拌速度;
③亞硝酸鹽流量;
④反應(yīng)物質(zhì)的配料比;
⑤后處理單元溫度等。
安全控制基本要求
①反應(yīng)釜溫度和壓力的報(bào)警和聯(lián)鎖;
②反應(yīng)物料的比例控制和聯(lián)鎖系統(tǒng);
③緊急冷卻系統(tǒng);
④緊急停車系統(tǒng);
⑤安全泄放系統(tǒng);
⑥后處理單元配置溫度監(jiān)測、惰性氣體保護(hù)的聯(lián)鎖裝置等。
宜采取的控制方式
①將重氮化反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力與釜內(nèi)攪拌、亞硝酸鈉流量、重氮化反應(yīng)釜夾套冷卻水進(jìn)水閥形成聯(lián)鎖關(guān)系，在重氮化反應(yīng)釜處設(shè)立緊急停車系統(tǒng)，當(dāng)重氮化反應(yīng)釜內(nèi)溫度超標(biāo)或攪拌系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)自動停止加料并緊急停車。安全泄放系統(tǒng)。
②重氮鹽后處理設(shè)備應(yīng)配置溫度檢測、攪拌、冷卻聯(lián)鎖自動控制調(diào)節(jié)裝置，干燥設(shè)備應(yīng)配置溫度測量、加熱熱源開關(guān)、惰性氣體保護(hù)的聯(lián)鎖裝置。
③安全設(shè)施，包括安全閥、爆破片、緊急放空閥等。
偶氮化工藝
反應(yīng)類型：放熱反應(yīng)
工藝簡介
合成通式為 R-N=N-R 的偶氮化合物的反應(yīng)為偶氮化反應(yīng)，式中 R 為脂烴基或芳烴基，兩個(gè) R 基可相同或不同。涉及偶氮化反應(yīng)的工藝過程為偶氮化工藝。脂肪族偶氮化合物由相應(yīng)的肼經(jīng)過氧化或脫氫反應(yīng)制取。芳香族偶氮化合物一般由重氮化合物的偶聯(lián)反應(yīng)制備。
典型工藝
水合肼和丙酮氰醇反應(yīng)，再經(jīng)液氯氧化制備偶氮二異丁腈。
工藝危險(xiǎn)特點(diǎn)
①部分偶氮化合物極不穩(wěn)定，活性強(qiáng)，受熱或摩擦、撞擊等作用能發(fā)生分解甚至爆炸;
②偶氮化生產(chǎn)過程所使用的肼類化合物，高毒，具有腐蝕性，易發(fā)生分解爆炸，遇氧化劑能自燃;
③反應(yīng)原料具有燃爆危險(xiǎn)性。
重點(diǎn)監(jiān)控單元
偶氮化反應(yīng)釜、后處理單元
重點(diǎn)監(jiān)控工藝參數(shù)
①偶氮化反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力、液位、pH 值;
②偶氮化反應(yīng)釜內(nèi)攪拌速度;
③肼流量;
④反應(yīng)物質(zhì)的配料比;
⑤后處理單元溫度等。
安全控制基本要求
①反應(yīng)釜溫度和壓力的報(bào)警和聯(lián)鎖;
②反應(yīng)物料的比例控制和聯(lián)鎖系統(tǒng);
③緊急冷卻系統(tǒng);
④緊急停車系統(tǒng);
⑤安全泄放系統(tǒng);
⑥后處理單元配置溫度監(jiān)測、惰性氣體保護(hù)的聯(lián)鎖裝置等。
宜采取的控制方式
①將偶氮化反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力與釜內(nèi)攪拌、肼流量、偶氮化反應(yīng)釜夾套冷卻水進(jìn)水閥形成聯(lián)鎖關(guān)系，在偶氮化反應(yīng)釜處設(shè)立緊急停車系統(tǒng)，當(dāng)偶氮化反應(yīng)釜內(nèi)溫度超標(biāo)或攪拌系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)自動停止加料并緊急停車。安全泄放系統(tǒng)。
②偶氮鹽后處理設(shè)備應(yīng)配置溫度檢測、攪拌、冷卻聯(lián)鎖自動控制調(diào)節(jié)裝置，干燥設(shè)備應(yīng)配置溫度測量、加熱熱源開關(guān)、惰性氣體保護(hù)的聯(lián)鎖裝置。
③安全設(shè)施，包括安全閥、爆破片、緊急放空閥等。
【習(xí)題】一級胺與亞硝酸在低溫下作用，生成重氮鹽的反應(yīng)稱為重氮化反應(yīng)，脂肪族重氮鹽很不穩(wěn)定，即使在低溫下也能迅速自發(fā)分解，下列關(guān)于重氮化工藝描述正確的是()。
A.重氮鹽在室溫下不會發(fā)生分解
B.重氮鹽后處理不需要重點(diǎn)監(jiān)控
C.亞硝酸鈉是無機(jī)氧化劑，175℃時(shí)能發(fā)生分解，遇點(diǎn)火源易著火或爆炸
D.需要監(jiān)控反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的 pH 值
【參考答案】D
隨著2024年中級注安考試日期的臨近，希望廣大考生能夠針對氮化工藝這一部分內(nèi)容，加強(qiáng)復(fù)習(xí)和練習(xí)，澄清知識上的混淆和誤區(qū)，從而在2024年中級注安師《化工安全》考試中發(fā)揮出自己的水平，取得滿意成績！
