传统丙二醇生产工艺中的危险因素分析

1、传统丙二醇生产工艺中的危险因素分析救者丙二醇废用范周的旷大，目前的生产技术条件已经无法满足其出场的I，大需求，着大生产厂家对其合成方法做了大量的研究.获得了多种生产工艺.工业生产丙二醇普遍采用环氧丙烷水合法，II标产物在色度、气味、纯度等方面都能很好的这到弱川级的要求.然而,工业化的环辄丙烷水合生产工艺过程极其复杂,其台切燃、易爆、仃毒仃害、腐蚀性、高温、高压等特点，一旦发生事故必将带来系列的连锁反应.给社会和国家造成严市:损失,另外”该2时卦境污染大，生产原料（石油或煤城资源）也日藉短缺，完全违背了国家倡导的"绿色经济"观念。睡若传统生产工艺装置的口超大型化和必杂化，It

2、次全问题越来越受到政府和企业的高度审视，市场急需一种安全、可翦、清洁、高效、绿色环保的工艺替代传统工艺口基于上述问题.本章从物质原料、工艺过程二个方面对传统的内：醉生产工艺（环辅丙烷水合法）进行系统的、科学的危冷性分析.并从这两个方面探讨了丙二司生产过程中对环境的影响.图2.1环被丙烷水介光制备1工内一醉流程Figure2.1Twprocessofpropylenxosidchydmiontopix1uce1.Z-prcpaiiedifllnPO：坤N内烷，P1五内一醉*DP5端内防TPG：二第丙二解.STM：蒸汽±5-蔺*一导|湖南化工设计假。1海华东理工大学联合化学反应工程研究所

3、将环K内烷水合法的实验装置放大II。口倍建成J点南长溪火山化工宥限公司600Wa药用级内二醇装置网.环疆丙烷水合法的优势在于它可以在酸性催化剂或无催化剂的条件下进行.具体I:艺流程如图2.1所示。首先,反应原料环氧丙烷(PO)和水经泉分别由反应精憎塔的中部和顶部加入，控制水与环氧丙烷的进料摩尔比为1620:1.设置反应温度200*C,反应压力120MPa.环氧丙烷与水在无催化剂或酸性催化剂的作用卜进行水合反应,在反应段生成内.醇,并制产一缩二丙二醉、二缩内二醉等.水解后的混合物在物的作用卜进入脱水塔.在脱水塔内完成内：醇与水的分离.脱水塔的热量主要来门于反应精慵塔顶出来的高温气体,在真空条件卜

4、，控制温度为82C.利用沸点的差弁可以实现内二醉(189*C)与水(100,C)的分离，脱水塔顶部馈出的水可返回反应精馀塔循环使用.随后由脱水塔出来的丙二醉釜液(丙二醉浓度：93.7%、水：0.02%)进入精饱塔精帽进行分离提纯.精慵塔卜:要依轻蒸汽加热，从塔顶出的冷凝水大部分用于问流少部分用广进料,成品丙二醇(高浓度)由精瑞塔塔侧线梁出，塔釜出料中含仃18.6%的内：醉、81.4%的二丙:醇和三丙二醉，为实现两二醇与副产物.内醇的分离,进而将精调塔釜采出的物料送入二内塔。二内塔塔顶采出的丙二醇返回精惟塔中，重组分品二丙二醇(97%以上)作为副产物。精慵塔顶采出的物料进入回收塔中,利用回收塔的

5、间歇操作，从顶部采出工业内二醉.2.1 物质危险性分析2.1.1 火灾爆炸危险性火灾是一种失去控制的燃烧,它秆放的能珏主要以热能的形式时周惘环境造成危需。爆炸是物质瞬间完成的一种剧烈物理、化学变化,其能量弹放较快，上要以压缩能造成危古.火灾可以由爆炸引发，爆炸也会引发火灾.引发火灾爆炸的原因很多诸如：工艺设计和技术缺陷、设备缺陷、违反操作规程、危险化学品处理不当等.在传统制备丙二醇的过程中，涉及到大量易燃易爆、有毒有害特性的危险化学物质，当发生泄漏时,根据安全学中能星意外科放理论可能会再发火灾、爆炸、中毒、机械伤害等严重事故.内：解生产装置发生火灾爆炸事故后,周边设施在热辐射、冲碎片冲击等物理

6、效应作用下极易引发二次事故。环氧丙烷水合艺的原料主要仃：环狙内烷、水、酸性催化剂.常态卜，环疆内烷是一种无色透明液体，闪点和沸点分别为37C和32.24C,因此它具仃高度易燃性和蒸发性。常温卜.环氧内烷可挥发出易燃的蒸汽，在丙二醇的生产区和环包内烷储存地会弥漫可燃蒸汽,它随风飘散,高低洼处聚积,使得环氧丙烷的使用和储存具行火灾爆炸危险性。若环氧内烷发生泄漏,快速挥发出的易燃蒸汽迅速与空气形成混合爆炸物.达到一定浓度后，遇火源就会发生火灾爆炸事故：环气丙烷还具仃受热膨胀性.容器中或反应器内的环辄丙烷在受热之后发生膨胀，用起系统内蒸汽压力增大节超过设备压力承受能力后，设备可能会破裂以至于爆炸。该工

7、艺中能够引起火灾爆炸的另i物料是硫酸催化剂,硫酸具仃的强飙化性和腐蚀性，使其可以与绝大部分的金的及其及化物反应.浓硫酸与钢质反应器（环班丙烷水合工艺所采用的设备股为钢质材质助）表面的铁反应生成致密的氧化物,该氧化物可以保护反应器不被浓硫酸进一步融化，但低浓度的硫酸在催化环斜丙烷反应的同时能与钢质反应器发生反应生成氢气,聚集在反应器内顶部,当达到爆炸极限后遇明火和高热会引发爆炸事故.氧气作为一种易燃易爆的危险化学品，它的存在增加了丙二醇生产过程中的火灾爆炸危险。212腐蚀危险性硫酸（H2SO4）是一种丽要的工业原料,常态下为无色油状液体，它作为一种强腐蚀性的物质，在与其他物质接触时会发生物理或化

8、学反应，造成该物质的损伤.硫酸的腐蚀危险性主要表现在对人体组织的伤害和金属反应器的损坏.硫酸与人体组织接触时，能迅速与蛋白质及脂肪发生酰胺水解和桶水解反应，从而分解人体生物组织，对人体造成化学性烧伤。它而肉体的强腐蚀性还与其强脱水性仃关，因为硫酸还会与生物组织中的碳水化合物发生脱水反应并释出大量热能.因此,多数情况F硫酸所造成的伤害都比其他强酸（盐酸、硝酸）大.另外,若硫酸不慎与眼睛接触可能会造成永久性失明：不慎误服时，硫酸成分中的浮质会刺激人体呼吸道等组织，导致肺水肿,对体内器官构成不可逆的伤害，甚至丢掉性命.硫酸本身含仃的W是仃效的阴极去极化剂，阴极去极化反应主要是：2/V+2CT：.内二

9、醉生产中设备金属材料的电极电位-殷都低于氢的电极电位L当反应器与硫酸溶液接触时,会发生不同程度的“溶解”.影响硫酸阳蚀特性的因素主要是次度和温度,浓硫酸。稀硫酸相比，不仅具行酸性,而且具行较强的辄化性,所以浓硫酸除r具仃氢去极化作用,还能发生氧去极化反腐，这种反质特性使将某些耐怖城酸腐曲的材料在接触浓硫酸后会迅速腐蚀。浓硫酸对反应设备如：槽、泉、阀等的陶蚀作用校弱,但当反应设备经常放空、长期闲置不用时,浓藤酸的强吸水性引起n身浓度卜降，时设备的腐蚀加强，以致出现穿孔等现象,腐蚀性液体的泄漏对人体和环境造成影响。反应温度越高,硫酸的隔蚀速率就越快，同等条件卜硫酸的腐蚀作用就越研。2.1.3毒性危

10、险性化1生产中的有港化学物料可能会引起人或动物中毒，常见化学物质的中毒类型仃刺激性毒物中毒、窒息性毒物中毒、麻醉性中毒、神经毒性以及腐蚀中毒等.传统工艺中的硫酸催化剂会对人体造成隔蚀中毒，环氧丙烷进入人体后与体液组织发生反应，扰乱或破坏机体的正常生理功能,引起暂时性或持久性的病理状态，甚至危及生命安全。化学物质的毒性大小与自身的化学结构和性质仃关，一般情况3挥发性和溶解度大的化学物质所具仃的毒性较强.环钝内烷的毒性危险性主要发现为对人体和动物的伤害，弓I起他们中毒的途径有呼吸道、消化道和皮肤三种。呼吸中毒。在生产过程中若发生泄漏,大量环轴内烷液体的蒸汽与空气中的固体粉尘进入人体呼吸道,被肺部裹

11、面的肺泡吸收后,随着血液循环引起人体中毒。另外,呼吸道的鼻、喉、气管粘膜等所具有的吸收能力，也很容易吸收该物质而引起器官中毒.在生产线上的员工，由于长时间处于有毒物质的环境中,发生呼吸中毒的概率远远大于其他人,建议在生产一线的员工实行轮岗制,减少与毒物接触的时间.消化中化。消化中毒一股比呼吸中毒缓慢,这是由于肝脏的解够作用。引发消化中市的原因可能是I:作人员在使用环氧丙烷等试剂后,没有漱门、洗手就饮食、吸烟等.仃毒化学物质侵入人体消化器仃引起中毒.皮肤中毒。环气内烷溶液与皮肤接触后，从皮肤破裂的地方伐入人体，随昔血液循环在全身迅速犷散。2.2 工艺过程危险性分析化【:生产过程是通过仃控制的化学

12、反应来改变物质的物理化学性质的过程醐.12过程的危险主要体现在两个方面，一是工艺本身存在危险，二是化学反应中产生的新物项可能存在新的危险。通过对工在的分析与研究,得出环所丙烷水合反应有以卜危险：放热的化学反应：含有易燃物燃且在高温高压卜运fj的化学反应：有毒物料存在的化学反应：储仃压力能鼠较大的化学反应。2.2.1 反应类型环氧丙烷水合反应实质上是环辄丙烷的水解,在化工生产过程中,水解屈广比较危心的化学反应,按照化学反应热危险程度增加的次序,它屈于第一类化工过程.该反应属F放热反应网,水解过程通常伴仃大解热量放出。对于放热的化学反应.热危险是生产过程的口要危险源之一，在任何情况卜都存在反应失控

13、的危险,分析研究发现，环辄丙烷水合工艺的热失控可以分为以下两种类型：物质原料具有热不稳定性而导致热失控.环氧内烷具右热不稳定性，它在运临、储存和使用过程中公仃由于摩擦生热、分解放热、外界热量等因素引起热失控.如果在体系散热能力低或散热故障时，能星失衡也能导致热失控.水合反应的失控.化学反应的热火控会时内二醉的安全生产带来巨大的影响,例如：操作条件的偏差引起环氧丙烷、水和催化剂没能充分的混合；过快的加料速度、搅拄故障等造成传质不佳、物料与热员积累，反应不能按照预期进行.在这些条件卜.水令反应会放出大量的热，当系统冷却故障时能班的进步积累.导致反应失控的发生，引发事故.2.2.2 工艺条件危险性温

14、度是弓I起丙二醇生产中火灾爆炸的一个中火因爆，反应温度的合理控制不仅对保证产品质量、降低能源消耗意义币:大，也是防火防爆所必须的.环飙内烧水合工艺需要的温咬高达2（H）-C,虽然常温卜的环轨内烷不易燃烧,但反应温度过高，环气内烷仃可能发生燃烧或者分解着火,引起系统压力升高，最终今致爆炸事故。温度过低，化学反应速率缓慢或停滞,当温度恢复正常时,过多的未反应物料剧烈反应会引起爆炸。在反应过程中，如果升温速率过快或冷却降温设施故障,系统产力:的热电不能及时移走，短时间聚集的热星会引发火灾爆炸事故.另外,工艺中使用的塔、槽、排等设备承受温度的能力仃限，反应的温度过高，设备发生蜻变.金相组织遭到破坏,硫

15、酸介质的圈蚀性增强，一旦仃可燃气体泄漏就可能引发火灾、爆炸等事故。在传统工艺中,通常采用加压操作（120MPa）来加速环气丙烷水解，提高转化率，增加丙二醉的产吊。但是当压力达到或超过反应设备的承受能力后,一旦操作失误会引发大规模的安全事故.例如，压力增大,设备中物料和能量不断累枳,致使物料的流动和能盘处于不平衡的状态,若系统内的压力超过设备的承受极限,设备可能发生超压破裂,引起火灾爆炸等事故。另外，压力过高设备容易发生疲劳腐蚀，造成反应液泄漏.危害操作人员和周阳人群的生命安全.2.3 环境危险性分析近年来，全球环境问题II益严峻，能源资源的急剧耗附对持续发展构成威胁，现代工业“高生产、高消耗、

16、高污染”的发展模式，实现国民生产总值快速增长的同时，也带来了不容忽视的环境问题。随苕国家相关政策的出台和公众环境意识不断的提高，人们对化学制品的生产、加工、运可、使用过程中产生的有害物质加强了管理.从长远来行.保护环境，发展绿色经济势在必行.内二醉生产中造成环境污染的途径主要仃两个，一是废弃物的排放,包括反应后的酸性溶液（硫酸）以及未反应完全的环氧丙烷：二是化工事故，火灾爆炸及腐蚀泄漏等化工事故造成大里仃否化学物质外泄.为战少对环境的危害，可以通过采取制备新型催化剂、废物处理技术以及研究新的丙二解生产技术等措破.废弁物时环境的危害也弃物对环境的危害是传统工艺的核心问题。酸性催化剂在催化环氧丙烷

17、水解反，后分离困难，直接排放到环境中，硫酸根离子与环境的多种金属离子结合形成破松钙、硫酸镁等稳定的硫酸盐,不仅降低上填肥力、破坏上填结构,还对地卜水产生严重的污染，具体表现为以卜儿个方而：1）水生生态系统的酸化，鱼类的生存，繁殖受到戒胁.酸性溶液流入水生系统后,浮游动植物不断减少，从而影响到鱼类的生存和率殖。当酸度小于5.5时,部分鱼类难以生存：当酸度小于4.5时，大部分水生生物死亡.2）陆生生态系统的酸化，土壤初耕化,随着陆生生态系统的酸化，土塔中的营养元素（钾、钙、镁等）流失、有毒元素不断溶出,微生物的固氮及分等有机质等活动受到抑制.土填的贫耕化造成绿色植物产量卜降.3）间接影响和危害人体健康。酸性的侵蚀作用使地下水中铜、铝、镉等金属元素的浓度超出正常值的儿卜、上仃倍，食用该水体污染的鱼类,必然对人体健康造成伤害.化工事故对环境的影响化工事故是化学物质