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硝化过程火灾爆炸危险性分析与事

故预防

硝化工艺在炸药、医药、农药、溶剂和染料中间体生产中

广泛应用，是有机化学工业生产中的一种重要的化学反应。然而，

硝化过程具有极大的火灾爆炸危险性，生产操作中的防火防爆工

作十分重要。

1．硝化工艺及其设备

硝化反应有三类：一类是硝基(-NO2)取代有机化合物分子

中氢原子的化学反应，生成物为硝基化合物，也称C—硝基化合

物，如梯恩梯、硝基萘等；二类是硝酸根(-NO3)取代有机化合物

分子中羟基的化学反应，生成物为硝酸酯，也称O—硝基化合物，

如硝化甘油、硝化棉等；三类是硝基(-NO2)通过N相连生成化合

物硝铵的化学反应，生成物也称N—硝基化合物，如乌洛托品(六

次甲基四胺)经硝化生成的黑索金(环三次甲基三硝铵)。

用于硝化反应的试剂有浓硝酸、发烟硝酸、混酸(浓硝酸和

浓硫酸的混合物)以及硝酸盐(硝酸钾、硝酸钠、硝酸铵等)。硝

酸盐多用于难硝化的物质或制备多硝基化合物。此外，氧化氮也

可作为硝化剂。

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硝化反应过程由混酸制备、硝化、后处理与精制等工序组

成。主要设备有混酸锅和硝化反应器。混酸锅用于制备混酸，材

质为不锈钢或搪瓷铸铁。根据硝化物料的需要，混酸中的硝酸、

硫酸和水按一定比例投入混酸锅，进行搅拌、冷却。硝化反应器

多采用搅拌式反应器，由锅体、搅拌器、传动装置、夹套、蛇管、

进出口接管和仪表等组成。多采用间歇操作，物料从上部加入到

锅内，在剧烈搅拌下使有机相分散到酸相中而完成硝化反应。夹

套和蛇管用于加热或冷却物料。为了扩大冷却面积，通常将侧面

的器壁做成波浪形，在设备盖上装有附加冷却装置。设备底部制

成凹形并装有压出管，以保证压料时能将物料全部压出。

2．生产过程火灾爆炸危险性分析

1)硝化生产中反应热量大，温度不易控制

硝化反应一般在较低温度下便会发生，易于放热，反应不

易控制。硝化过程中，引入一个硝基，可释放出152.4～153.2kJ

／mol的热量。在生产操作过程中，若投料速度过快、搅拌中途

停止、冷却水供应不良都会造成反应温度过高，导致爆炸事故。

某化工厂在硝化罐里硝化蒽醌时，由于温度计失灵，加上操作失

误导致冷却水中断，引起硝化罐爆炸。事后模拟试验表明：当罐

内温度上升到170?C时，便发生爆炸。此外，混酸中的硫酸被反

应生成水稀释时，还将产生相当于反应热7.5％～10％的稀释热。

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混酸制备时，混酸锅会产生大量混合热，使温度可达90?C

或更高，甚至造成硝酸分解生成大量的二氧化氮和水；如果存在

部分硝基物，还可能引起硝基物爆炸。

2)反应组分分布与接触不均匀，可能产生局部过热

大多数硝化反应是在非均相中进行的，反应组分的分布与

接触不易均匀，而引起局部过热导致危险出现。尤其在间歇硝化

的反应开始阶段，停止搅拌或由于搅拌叶片脱落，搅拌失效是非

常危险的，因为这时两相很快分层，大量活泼的硝化剂在酸相中

积累，引起局部过热；一旦搅拌再次开动，就会突然引发激烈的

反应，瞬间可