?? 硝化工藝在炸藥、醫(yī)藥、農(nóng)藥、溶劑和染料中間體生產(chǎn)中廣泛應用，是有機化學工業(yè)生產(chǎn)中的一種重要的化學反應。然而，硝化過程具有極大的火災爆炸危險性，生產(chǎn)操作中的防火防爆工作十分重要。

1．硝化工藝及其設備
??? 硝化反應有三類：一類是硝基(-NO₂)取代有機化合物分子中氫原子的化學反應，生成物為硝基化合物，也稱C—硝基化合物，如梯恩梯、硝基萘等；二類是硝酸根(-NO3)取代有機化合物分子中羥基的化學反應，生成物為硝酸酯，也稱O—硝基化合物，如硝化甘油、硝化棉等；三類是硝基(-NO2)通過N相連生成化合物硝銨的化學反應，生成物也稱N—硝基化合物，如烏洛托品(六次甲基四胺)經(jīng)硝化生成的黑索金(環(huán)三次甲基三硝銨)。
??? 用于硝化反應的試劑有濃硝酸、發(fā)煙硝酸、混酸(濃硝酸和濃硫酸的混合物)以及硝酸鹽(硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸銨等)。硝酸鹽多用于難硝化的物質或制備多硝基化合物。此外，氧化氮也可作為硝化劑。
??? 硝化反應過程由混酸制備、硝化、后處理與精制等工序組成。主要設備有混酸鍋和硝化反應器?；焖徨佊糜谥苽浠焖?，材質為不銹鋼或搪瓷鑄鐵。根據(jù)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鍋，進行攪拌、冷卻。硝化反應器多采用攪拌式反應器，由鍋體、攪拌器、傳動裝置、夾套、蛇管、進出口接管和儀表等組成。多采用間歇操作，物料從上部加入到鍋內(nèi)，在劇烈攪拌下使有機相分散到酸相中而完成硝化反應。夾套和蛇管用于加熱或冷卻物料。為了擴大冷卻面積，通常將側面的器壁做成波浪形，在設備蓋上裝有附加冷卻裝置。設備底部制成凹形并裝有壓出管，以保證壓料時能將物料全部壓出。

??? 2．生產(chǎn)過程火災爆炸危險性分析
??? 1)硝化生產(chǎn)中反應熱量大，溫度不易控制
??? 硝化反應一般在較低溫度下便會發(fā)生，易于放熱，反應不易控制。硝化過程中，引入一個硝基，可釋放出152.4～153.2kJ／mol的熱量。在生產(chǎn)操作過程中，若投料速度過快、攪拌中途停止、冷卻水供應不良都會造成反應溫度過高，導致爆炸事故。某化工廠在硝化罐里硝化蒽醌時，由于溫度計失靈，加上操作失誤導致冷卻水中斷，引起硝化罐爆炸。事后模擬試驗表明：當罐內(nèi)溫度上升到170?C時，便發(fā)生爆炸。此外，混酸中的硫酸被反應生成水稀釋時，還將產(chǎn)生相當于反應熱7.5％～10％的稀釋熱。
??? 混酸制備時，混酸鍋會產(chǎn)生大量混合熱，使溫度可達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，還可能引起硝基物爆炸。
??? 2)反應組分分布與接觸不均勻，可能產(chǎn)生局部過熱
??? 大多數(shù)硝化反應是在非均相中進行的，反應組分的分布與接觸不易均勻，而引起局部過熱導致危險出現(xiàn)。尤其在間歇硝化的反應開始階段，停止攪拌或由于攪拌葉片脫落，攪拌失效是非常危險的，因為這時兩相很快分層，大量活潑的硝化劑在酸相中積累，引起局部過熱；一旦攪拌再次開動，就會突然引發(fā)激烈的反應，瞬間可釋放過多的熱量，引起爆炸事故。天津某化工廠硝化釜攪拌機停轉，10min后，擬用機械攪拌，剛一合閘，便發(fā)生爆炸，造成主體廠房倒塌，周圍建筑遭到不同程度損壞，2人砸死，8人受傷的慘痛事故。
??? 3)硝化易產(chǎn)生副反應和過反應
??? 許多硝化反應具有深度氧化占優(yōu)勢的鏈鎖反應和平行反應的特點，同時還伴有磺化、水解等副反應，直接影響到生產(chǎn)的安全。氧化反應出現(xiàn)時放出大量氧化氮氣體的褐色蒸氣，以及混合物的溫度迅速升高而引起硝化混合物從設備中噴出，發(fā)生爆炸事故。芳香族的硝化反應常發(fā)生生成硝基酚的氧化副反應，硝基酚及其鹽類性質不穩(wěn)定，極易燃燒、爆炸。在蒸餾硝基化合物(如硝基甲苯)時，所得到的熱殘渣能發(fā)生爆炸，這是由于熱殘渣與空氣中氧相互作用的結果。
??? 4)水和硝化物混合產(chǎn)生熱量
??? 混酸中進入水會促使硝酸大量分解和蒸發(fā)，不僅強烈腐蝕設備，而且還會造成爆炸。水通過設備蛇管和殼體的不嚴密處滲入到硝化物料時，會引起液態(tài)物料溫度和氣壓急劇上升，反應進行很快，可分解產(chǎn)生氣體物質而發(fā)生爆炸。
??? 5)硝化劑具有強烈的氧化性和腐蝕性
??? 常用的硝化劑如濃硝酸、發(fā)煙硫酸、混酸具有強氧化性和腐蝕性，硝酸鹽又是氧化劑。它們與油脂、有機化合物尤其是不飽和有機化合物接觸，能引起燃燒或爆炸。有案例表明：在1，5—二苯氧基蒽醌的硝化裝置開車時，因設備和管道預先用有機溶劑洗凈，當混酸加入計量槽時，與殘留的有機溶劑劇烈反應發(fā)生了爆炸。在其他硝化裝置中也有硝酸與醋酐、甘油、丙酮、甲醇等有機溶劑偶然混合發(fā)生類似的爆炸事故。
??? 硝酸蒸氣對呼吸道有強烈的刺激作用，硝酸分解出的二氧化氮除對呼吸道有刺激作用外，能使人血壓下降、血管擴張。
??? 6)硝化產(chǎn)品具有爆炸危險
??? 脂肪族硝基化合物閃點較低，屬易燃液體；芳香族硝基化合物中苯及其同系列的硝基化合物屬可燃液體或可燃固體；二硝基和多硝基化合物性質極不穩(wěn)定，受熱、摩擦或強烈撞擊時可能發(fā)生分解爆炸，具有很大的破壞力。它們爆炸的難易程度為：O—硝基化合物最敏感，N—硝基化合物次之，C—硝基化合物再次之。在常溫下，只要有2J／cm2的機械沖擊
??? 能量作用于硝化甘油即可引起爆炸。干燥的硝化棉能自燃，受到火焰作用能立即著火，大量燃燒有可能發(fā)生爆轟。
??? 硝基化合物的蒸氣和粉塵毒性都很大，不僅在吸入時能滲入人的機體，而且還能透過皮膚進入人體內(nèi)。硝基化合物嚴重中毒時，會使人失去知覺。