反应精馏过程火灾危险性分析与预防措施

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1、反应精馏过程火灾危险性分析与预防措施反应精馏过程火灾危险性分析与预防措施黄郑华李建华(河北省廊坊市武警学院065000)王杰思(云南消防总队650000).摘要:反应精馏作为一种新型的分离技书,阜含了反应和精馏两个过程,潜在的火灾爆炸危险性较大.根据反应精馏的工艺流程及其设备特点,分析过程中存在的危险因素和条件,总结火灾爆炸事故的预防措施与技术.关键词:反应精馏;火灾;爆炸;危险性分析;防火防爆反应精馏是一种将化学反应和精馏放在同一设备中同时完成的操作过程,具有能耗低,效率高,投资省的特点.作为一

2、种新型的分离技术,反应精馏有很好的发展前景,目前反应精馏广泛应用于烷基化,烯烃叠合,烯烃选择性加氢,酯化水解,醚化反应等方面.但是,反应精馏过程与一般的精馏过程比较.具有更大的火灾危险性,这是因为反应精馏包含了反应和精馏2个过程,同时存在着2个过程的火灾爆炸危险性,因此,反应精馏过程的防火防爆工作十分重要.1反应精馏的特点与作用1.1利用反应促进糟馏分离对于某些难分离的体系,可通过反应精馏使其中某组分进行反应,而将另一组分分离出来.例如,间二甲苯与对二甲苯的混合物是一极难分离的物系若以对二甲苯钠作

3、为反应夹带剂,由于间二甲苯的酸性比对二甲苯大得多,它会与对二甲苯钠发生反应生成间二甲苯钠,从而使分离变得十分容易.使用只有6块理论板的反应精馏塔即可获得满意的分离效果.1.2利用精馏促进反应当精馏将生成产物及时移出反应区时,对于若干可逆和复杂反应,化学平衡必向生成物的反应方向移动,可提高反应的转化率和选择性.并且由于生成的产物通过精馏及时移出,使得反应物总浓度提高,从而有利于加快反应速率,提高反应区的生产能力.1.3降低过程能耗利用化学反应放出的热,可降低精馏过程的能耗.1.4节省设备投资'由于反

4、应器与精馏塔合为一个设备,节省了设备投资.2反应精馏的流程根据反应精馏过程中反应物与生成物在反应条件下形成体系的气,液平衡状态及初始热状态,应选择不同的反应精馏流程.'2.1可逆反应若反应为A—C,产物C比反应物A易挥发(a>),则应选择从塔下部,甚至塔釜进料,产物从塔顶馏出,塔釜只是少量出料.反之,a<a时,则应选择从塔上部或塔顶进料,塔顶可少采出或接近全回流条件操作,产物从塔釜排出.若反应为A—c+D,产物C比D易挥发(ac>aD),在反应精馏中首先应保证反应进行完全.在精馏

5、过程中,易挥发组分c向塔顶转移,而D产品则向塔釜转移,实现了2产物的分离,如图1(a)所示.,若反应A+B—c+D,反应物及产物各组分的挥发能力为C>A>B>D(ac>a>aB>aD),由此可知,反应生成的产物c应从塔顶馏出,第二产物DHt]从塔釜采出;反应物中较易挥发的组分A在塔下部或接近塔釜加入,而将难挥发组分B从塔上部或接近塔顶位置加入,如图1(b)所示.这样使A在向上转移时与向下转移的B逆向接触进行反应,使反应区域比较大,反应停留时间较长,进而提高了反应

6、的效率.2.2催化反应为了提高反应速率,反应精馏中的反应通常是在催化剂存在的条件下进行.催化剂多采用均相催化荆,它可以与反应物混在一起,也可分别加入,即根据反应物挥发度,反应停留时间的要求,在进料上方或下方加人塔内.非均相催化反应精馏是将固定床反应器置于塔内,固体催化剂在塔内既起到催化作用,同时也起到精馏填料层的作用,由于非均相催化反应精馏较复杂,现仍在进行小尺寸塔的开发研究,与工业应用尚存一定距离.在催化反应精馏中,催化剂填充段应放在反应物浓度最大的区域内,构成反应段.当反应物为易挥发组分时,应

7、将催化剂床层置于塔的下部或靠近塔底位置,反应物从催化剂床层下方进入塔内.反之,反应段应放在塔的上部,难挥发的反应物则从催化剂床层上方进入塔内.若反应物中既有易挥发组分也有难挥发组分,则催化剂床层应放于塔的中部,反应物按以上原则从靠近催化剂床层的两端位置进料,如图1(c)所示.进料位置应保证反应物与催化剂的接触,进料间距或催化剂床层高度要保证反应物的接触时间,合理的温度和浓度分布,以及精馏段和提馏段应保证其分离能力.3反应精馏操作过程火灾爆炸危险性分析3.1反应失控弓l起火灾爆炸?在反应精馏中,进行

8、放热化学反应时,若正常的反应过程失控,反应热蓄积-,反应体系的温度随之升高,反应速率——CHEMICALSAFETY&ENVIRONMENT~一?13?加快,体系内压力增大,当内压急剧上升超过设备的耐压能力时,发生破裂,高压物料从破裂处喷出.由于温度盼升高,反应物料还可能发生分解,燃烧,引发反应失控,弓I起火灾爆炸事故.反应精馏中反应热效应对精馏过程的影响是目前反应精馏的一个主要研究方向.堰c(a)Co)(c)图1反应精馏流程导致反应失控的原因有:违反生产操作规程,物料超装