浅议化工工艺过程对生产安全的影响

　　2011年12月1日起施行的《危险化学品生产企业安全生产许可证实施办法》（国家安监总局令 第41号）第九条第（二）项规定：国内首次采用的工艺必须经过省级人民政府有关部门组织安全可靠性论证。笔者作为一名负责危险化学品建设项目安全许可工作的基层工作者，粗浅谈一些化工工艺过程对生产安全影响的看法。

　　一、工艺路线的影响

　　不同的工艺路线，必然有不同的反应方程式、反应过程、操作条件和反应设备等。如氯乙烯合成，可以用电石加水制乙炔，再用乙炔和氯化氢加成合成，也可以用乙烯氧氯化合成；一氯甲烷的合成，可以用甲烷（天然气）氯化制取，也可以用甲醇和HCl合成；乙醇生产，可以由淀粉类物质发酵生产，也可以用乙烯水合法制取。

　　以上列举的工艺路线都有了工业化的应用。如果抛开原料的来源、技术经济性等问题不谈，制取上述三种物质每种工艺的安全可靠性都有本质差别。

　　氯乙烯合成过程，如果采用乙炔和氯化氢加成法，原理如下：CaC2 + 2H2O→Ca(OH)2 +C2H2，C2H2+HCl→CH2CHCl，两步反应，且不涉及危险工艺，但乙炔和乙烯相比更加活泼。二乙烯氧氯化法生产氯乙烯，包括三步反应：（1）乙烯直接氯化CH2=CH2 +Cl2→CH2ClCH2Cl，（2）二氯乙烷裂解2CH2ClCH2Cl→2CH2=CHCl + 2HCl，（3）乙烯氧氯化CH2=CH2 +2HCl +O2→CH2ClCH2Cl+H2O，总反应式2CH2=CH2 + Cl2+O2→ 2CH2=CHCl+H2O，工艺流程长，发生副反应的可能较大，且分别涉及氯化、裂解、氧化三种危险工艺。

　　一氯甲烷的合成过程，如果采用甲烷氯化方法，涉及氯化危险工艺，且有可能发生副反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷；而如果用甲醇和HCl合成，一般为液相反应，副反应较少，缩短了产物精制的流程。

　　乙醇的生产过程，采用乙烯水合法制取，乙烯是易燃的气体，性质活泼，目前已工业化的气相法，反应温度约250℃，反应压力约7MPa，以磷酸硅藻土为催化剂，转化率较低，有生成二乙醚和乙醛的副反应发生。而发酵法生产乙醇，只要确保发酵的菌种纯净，在比较温和的条件下即能将淀粉转化为乙醇，再经精制即可得到产品，整个过程只涉及产品乙醇一种危险化学品，相对前一种路线，风险较小。

　　如果再具体到医药中间体等某一种精细化工产品，因其工艺流程更加冗长、复杂，涉及到多种工艺路线的排列组合，工艺路线对生产安全的影响亦千变万化。

　　二、原料选用的影响

　　原料是化工产品生产的物质基础，即便是相同的工艺路线，原料及辅助材料比如催化剂，不但可以直接影响产品的收率、技术水平，还对工艺的本质安全条件有重要影响。比如永固紫生产工艺中，咔唑的烷基化，可以用溴乙烷也可以用氯乙烷，两者的性质相似，但反应条件完全不同。

　　首先，原料性质的影响。原料的引燃温度、闪点、爆炸极限等性质决定着物料发生火灾爆炸的可能性；原料的稳定性决定着物质储存的安全性，也决定着反应条件苛刻与否；原料的半致死浓度决定着其毒性；原料的纯度决定了精制或预处理的方法，操作步骤越多，本质安全条件越低；原料的色、态、味等物理性质对安全生产条件也有影响：如使用固体原料，有产生粉尘的可能，一是粉尘易由静电危害酿成爆炸事故，二是粉尘防护不当可造成尘肺病等职业病；如使用气体原料和液体原料相比，一旦泄漏，气体扩散的速度更快，造成燃爆或毒害的危害更大。再如，同属易燃气体的一氧化碳（危规号21005）和硫化氢（危规号21006）都能造成火灾爆炸、中毒事故，但前者无味，后者低浓度时有臭鸡蛋气味，如果泄漏，后者更易引起警觉。因此原料的选择，对化工生产过程的本质安全水平有重要的影响，应尽可能选择无毒、无害，化学性质稳定的原料。

　　其次，催化剂不仅决定着化学反应速率，而且能影响化学反应的安全。催化剂性质的不稳定，易导致化学反应速率不稳定，过快的反应易造成超温、超压的危险；过慢的反应使得大量的反应原料积聚，当满足一定条件时就会发生剧烈反应。此外，催化剂还能影响化学反应的选择性，如发生大量的副反应，不仅得不到期待的主产物，收率降低，而且会产生大量的副产物，由副产物引发事故。如硝化工艺，一旦硝酸发生氧化还原反应，生成氮氧化物，有可能因为氮氧化物的产生导致中毒事故。再如用苯酚和丙酮合成双酚-A，使用硫酸作催化剂一般为间歇生产，使用氯化氢作催化剂可以连续生产，两种完全不同的操作方法其安全风险完全不同。

　　鉴于化工产品的开发研制，其实是一个相当复杂的过程，工艺的研发还涉及到过程放大，设备选型等方面，笔者在此略举几例说明化工工艺路线选择对生产安全的影响，以期引起从事化工产品研发人员的重视，在工艺路线选择的时候尽可能选用无毒无害原料，尽可能简化缩短工艺流程，尽可能采用先进工艺减少副反应发生，尽可能综合利用、闭合循环，以实现化工生产的本质安全。

（江苏省海门市安监局　杨杰）