甲醇制甲胺工艺安全生产技术分析及安全控制设计文献综述

文 献 综 述

一、课题背景及毕业设计任务

甲胺是一甲胺(MMA)、二甲胺(DMA)和三甲胺(TMA)的通称, 易溶于水, 溶于乙醇、乙醚, 易燃烧,与空气形成爆炸性混合物。

一甲胺主要用于农药; 医药; 染料; 表面活性剂、水胶炸药, 燃料; 照相显影药; 气体净化剂以及工业溶剂。二甲胺主要用于农药; 医药; 橡胶促进剂; 脂肪叔胺; 工业溶剂 (DMF)、二甲基乙酰胺(DMA)等; 以及有机中间体。甲胺主要用于农药、氯化胆碱、天然气的臭味添加剂。

传统甲胺合成工艺均为平衡型工艺; 非平衡型合成工艺是当前研究热点; 平衡型合成工艺仍在不断发展、改进; 两种合成工艺各有利弊, 平衡型合成工艺生命力仍然强大; 我国甲胺装置以及世界 90%的甲胺装置均采用平衡型催化剂。

此次课题将针对目前工业上广泛使用的平衡型甲胺合成工艺进行安全生产技术分析及安全控制设计。甲胺生产过程一旦发生火灾爆炸事故，将会产生不可估量的损失和难以挽回的影响。对甲胺生产工艺进行危险性分析和评价，科学预测生产工艺过程中可能存在的危险和潜在的事故，揭示导致事故发生的重点因素，并对此采取有针对性的预防措施，对提高甲胺生产工艺的安全水平极其重要。此次设计将通过查阅有关法律法规、书籍和文献资料，全面了解并掌握甲醇胺化制甲胺平衡型工艺的工艺流程及特点，分析工艺，提出安全技术和安全管理措施。明确工艺中的每一种介质的危险性以及生产、储存过程中应采取的控制措施；明确重点监控工艺参数确定的依据及相关的安全控制技术措施；重点研究工艺中的核心生产设备的安全控制技术措施。对本工艺用安全检查表和道化学法进行安全评价。结合评价方法的结果对本工艺的安全生产提出创新性的建议和想法，并做总结。

二、甲胺合成工艺

1、甲胺合成工艺比较及本设计目标工艺的确定

平衡型工艺（产物分布符合热力学平衡值）优缺点：

优点: 操作稳定, 操作范围宽, 反应活性高, 通过将 MMA 和 TMA 返料以调节产品结构, 从而适应市场需求。

缺点: 反应产物受热力学平衡限制, 返料量大, 分离系统负荷高, 公用工程消耗大, 操作成本较高。

非平衡型工艺（产物分布打破热力学平衡值）优缺点:

优点: 产品结构更接近市场实际需求, 装置能耗低。

缺点: 催化剂活性偏低, 无法处理三甲胺返料; 仍然要与平衡型甲胺催化剂联用; 反应条件要求苛刻, 对反应温度要求严格; 设备及操作复杂。

2、平衡型工艺

甲胺生产主要包括甲胺合成和精馏分离两部分 。

新鲜原料甲醇和氨与本装置的循环甲醇 、 循环一甲胺 、 三甲胺按一定比例混合后 ,经汽化 、 换热 ,加热到一定温度 ,以气相方式进入反应器 ,在反应所需的温度和压力下通过催化剂床层 , 经气相胺化反应生成一甲胺 、 二甲胺 、 三甲胺和水 。

从反应器出来的甲胺产物和水以及未反应的甲醇和氨经换热 、 冷凝和冷却后进入五塔精馏分离系统 。

从精馏分离系统出来的一甲胺和三甲胺 , 一部分作循环使用 , 另一部分作为产品送往产品罐 。二甲胺产品直接送往产品罐 。

三、工艺危险有害因素辨识及安全对策措施

工艺危险性

（1）反应介质具有燃爆危险性；

（2）在常压下 20℃时，氨气的爆炸极限为 15'%，随着温度、压力的升高，爆炸极限的范围增大。因此，在一定的温度、压力和催化剂的作用下，氨的氧化反应放出大量热，一旦氨气与空气比失调，就可能发生爆炸事故；

（3）由于氨呈碱性，具有强腐蚀性，在混有少量水分或湿气的情况下无论是气态或液态氨都会与铜、银、锡、锌及其合金发生化学作用；

（4）氨易与氧化银或氧化汞反应生成爆炸性化合物（雷酸盐）。

重点监控工艺参数

胺基化反应釜内温度、压力；胺基化反应釜内搅拌速率；物料流量；反应物质的配料比；气相氧含量等。

介质危险性

甲醇：透明无色液体，熔点-98 C(lit.)；沸点64.5~64.7 C(lit.)；闪点52 F（约11C）；爆炸上限%(V/V)：44.0；爆炸下限%(V/V)：5.5。对人体有强烈毒性， 误饮4毫升以上就会出现中毒症状，超过10毫升即可因对视神经的永久破坏而导 致失明，30毫升已能导致死亡。

安全对策：禁止烟火及无线通讯，防雷防静电，相关岗位采取防毒措施

甲胺

无色液化气体，有特殊气味；沸点：-6.8℃；熔点：-93.5℃；闪点：-10℃

爆炸极限：爆炸下限4.9（V%）；爆炸上限20.8（V%）

易溶于水，溶于乙醇、乙醚等

危险性：与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。燃烧（分解）产物为一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮。

毒性：属低毒类，具有刺激性和腐蚀性。吸入后，可引起咽喉炎、支气管炎、支气管周围炎、支气管肺炎，重者引起肺水肿而死亡；极高浓度吸入引起喉头痉挛、水肿窒息而死亡。可致呼吸道灼伤。对眼和皮肤有强烈刺激性，重者可致灼伤。摄入可致口、咽、食道灼伤。

安全措施：

1.操作安全

（1）严禁用铁器敲击管道与阀体，以免引起火花。

（2）生产区域内，严禁明火和可能产生明火、火花的作业。生产需要或检修期间需动火时，必须办理动火审批手续。

（3）生产设备的清洗污水及生产车间内部地坪的冲洗水须收入应急池，经处理合格后才可排放。

2.储存安全

（1）储存于阴凉、通风的储罐。远离火种、热源。储罐温度不宜超过30℃。保持容器密封。

（2）应与氧化剂、酸类、卤素、食用化学品等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储存区应备有泄漏应急处理设备。

3.运输安全

（1）运输车辆应有危险货物运输标志、安装具有行驶记录功能的卫星定位装置。未经公安机关批准，运输车辆不得进入危险化学品运输车辆限制通行的区域。

（2）采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放，并应将瓶口朝车辆行驶的右方；堆放高度不得超过车辆的防护栏板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置，禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。严禁与氧化剂、酸类、卤素、食用化学品等混装、混运。高温季节应早晚运输，防止日光曝晒。中途停留时应远离火种、热源，禁止在居民区和人口稠密区停留。

四、安全评价方法

安全评价方法可分为定性安全评价方法和定量安全评价方法两大类。

定性评价方法要求评价者具备相关知识和经验，定量评价方法则要求大量的安全数据。单纯的定性分析容易造成研究的粗浅；而有关数据的不完善，也使得定量安全评价方法难以得到有效应用和检验。因此，应当结合定性和定量的方法进行系统分析和评价，弥补单纯定性分析和单纯定量分析所产生的不足。此次将选择安全检查表法（定性） 和道化学安全评价法（定量）对甲醇胺化制甲胺工艺进行安全评价，必要时将增加其他定性或定量的安全评价方法完整、全面地对工艺进行评价。

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