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。