硝基苯胺氨解反应失控与事故原因探讨
薛盛雁(温州市安全生产技术服务中
摘要：通过对硝基萃胺氯解反应爆炸事故，分析了该反应工艺条件对反应速率及反应失拉的影响，指出反应热失控导致反应签超压爆炸，
关键调：对瑞基苯胺；氢解及应；及应失控；安全泄放；爆炸事故
2011年2月26日某生产对硝基苯胺的企业发生氨解反应釜爆炸，造成整个釜体严重解体，其中一块重约1t的辞片飞向500m 外的民房，与之相邻共有5只反应釜倒堤，其余设施及厂房也道
严重损坏，并造成2人轻伤，一、事故经过
1.生产工艺情况
该公司使用对硝基氯苯、氨水作为原料，采用间歌方式生产对硝基苯胺，并副产氯化铵，其反应方程式为：
NH2
2N +
NO,
NO
+NHC
生产时将浓度为28%氨水、融化后的对确基氯苯液体投入反应签，采用爽套蒸汽升温至145，压力为3.5MPa，控制反应温度逐步提高至180左右，压力随着温度及反应进行面在3.6~ 4.7MPa之间变化。
2.事故情况介绍
事发当天该企业安排投料生产，11时30分开始向该反应釜（5000L）依次投入1250kg对硝基氯化苯1800kg氨水（7%）， 480kg液氨（加料前后钢瓶重量的差值），搅拌器转数为65r/ min12时15分开始升温，13时停止加热于145开始反应，签内压力为3.7MPa,按照每30min提高2-3的幅度进行升温反应，期间由于压力俏高，采取2次降温措施，全开循环冷却水阀门，但是降温幅度较小(约2-3)，停止后又恢复升温，工艺记录显示20时30分时温度为180，压力为5.0MPa.20时45分左右现场人员发现该反应釜的釜项安全（规格为DN50.起跳压力为6.0MPa，按规定已经检验合格)起跳，压力表显示为6.0 MPa，开启手动排空阅压力无法下降，随后现场人员撤离，紧接着该反应釜爆炸。据了解，事故前搅拌装置与循环冷却水等均运转正常。
3.事故基本情况调查与分析
根据设备资料，该反应签设计压力6.3MPa，设计温度 200，高压签签体材料为Q345R村316L，相关技术部门出具的《反应签金相分析报告3表明：该反应釜炸开的所有破口均为韧性破裂，反应釜简体壁厚由37.8mm减小为破口处的29.2mm，未见沿焊缝撕裂破口，原材料的化学成份、金相检验以及力学试验均正常，符合设备出厂资料要求
另一家采用同样工艺生产对硝基苯胺的企业于2003年9月 16日由于突然停电导致反应签搅拌装置、冷却水供应停止，也发生过氨解反应釜的超压媒炸事故-这2起事故情形类似，在反应失控前安全阀、散空阅均正常有效开启，但均无法达到安全泄压，
签内仍不断上升，最后导致反应釜超压爆炸，二、氨解反应影响因素分析
该反应是芳香族化合物的氨解反应，不使用催化剂，对硝基
浙江省温州市
325003）
安全管理
氯苯氨解反应生成对确其苯胺的动力学方程式如下1，
dx -k (ax)c 3p
一对硝基氯苯的初始浓度
其中a
—t分钟后对硝基氯苯的浓度
C——氨水的浓度 k——反应速度常数
该氨解的反应速度常数K与温度(T)之间有如下关系：
4482
1g k (7. 20
±0.001
上式表明，该反应速率受反应温度、物料浓度(对硝基氨苯浓度、氨水浓度)、压力、搅择强度等影响，其中反应温度影响最为主要
1.反应温度是影响反应速率的主要因素，实际生产中为了保持反应速事恒定，工艺上通常采用遥步升温方式
根据文献口，在该氨解反应过程中，反应温度设定在150~ 170区间内，当每升高10温度，反应速率就提高1.75~1.80 倍。同时，而文献"在温度超过235-240，温度每提高10，反应速率就以1.5倍的比数往上增加，当温度为250口，根据动力学方程式计算，反应可能在5min内完成。在反应的初期由于对硝基氯苯尚未被大量消耗，其浓度变化较小，氨水由于过量投料因此浓度变化更小，因此该阶段反应速率主要取决于反应速度常数 k，即主要取决于反应温度(T)。
随着反应进行，对硝基氯苯被部分消耗，如果温度不变，则反应速率会降低，固此在实际生产中为了提高生产效率，会逐步提高反应温度，以保持反应速率基本恒定。从以上事故情况调查来看，反应温度提高幅度的大小，基本取决于生产经验，而对温度是否可能进入危险范围而引发反应失控，则缺少必要的研究与试验数据
2.氨水浓度影响反应速事，对反应压力的影响尤为明显。在该反应中氨作为氨解剂，采用过量投料，远大于反应需要
量，有利于提高产率与生产效率，在反应过程中氨被不断消耗但整体浓度变化较小，固此氨水浓度本身对反应速率的影响不明显，但是，提高氨水浓度有利于对硝基氧苯的溶释，对反应速率提高有利，氨水还可以阻止仲胺及羟基化合物(对硝基苯酚)的生成。整体面言，氨水浓度越高，反应速率越大。
此外，氮水浓度对反应压力影响很大，釜内项部气相空间主要为氨气与水蒸气，其组成与液相中的氨水浓度直接有关，氨水浓度越高，气相中氨的分压也越高，该事故反应釜在反应初期阶段，对比其它正常生产的工艺记录，在同样温度下压力明显要偏高，如在升温至155口反应时，釜内压力为4.1MPa,明显高出以往的3.7MPa.据了解，实际生产中若发现反应压力过高，一般从釜项排出部分氨、水蒸气混合物，以降低氨量而使釜内压力降低。此次事故发生前该反应签未采取排氨措施。
3.对硝基氯苯的浓度与搅择强度对反应速率有一定影响
对硝基氯苯在氨水中的溶解度较小，因此该氨解反应为非均相反应，加速搅拌有利于传质。如果没有良好的搅拌，物料会分层，釜内物料为内相状态，这样既影明反应有效进行，同时对传热效果影明。因此，认为只有溶于氨水的对硝基氧苯才能参与氨
2014年6月
化置理
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