硝化反應(yīng)過程放熱量大且放熱速度快,溫度控制不當易發(fā)生二次分解副反應(yīng),且硝化產(chǎn)物多易燃易爆。
因此,硝化反應(yīng)釜的本質(zhì)安全設(shè)計更為重要,與其他反應(yīng)釜設(shè)計相比,要注意如下幾點:
1. 根據(jù)本質(zhì)安全設(shè)計的最小化原則,應(yīng)突出釜內(nèi)冷卻盤管的合理設(shè)計普通反應(yīng)釜通常首先考慮利用夾套進行換熱,一般少用盤管進行換熱[10],但硝化體系放熱速度快,易發(fā)生二次分解副反應(yīng)
2. 根據(jù)本質(zhì)安全設(shè)計的強化原則,應(yīng)注重攪拌槳系統(tǒng)的設(shè)計,由于盤管具有相對較高的傳熱系數(shù),合理布局釜內(nèi)盤管,能強化流體傳熱過程,靈活迅速調(diào)節(jié)溫度,從本質(zhì)上提升反應(yīng)釜的安全,因此硝化反應(yīng)釜中推薦增加盤管進行換熱。
當夾套的換熱面積足夠時,也需要增加盤管,因當反應(yīng)溫度升高過快時,盤管能夠較快地降低溫度,從而避免發(fā)生飛溫失控,但此時盤管按照常規(guī)設(shè)計即可。
同時整體夾套加工方便,焊縫較少,操作安全性好,整體夾套加釜內(nèi)盤管可以作為硝化反應(yīng)釜的基本換熱配置。按照通常的設(shè)計手冊設(shè)計的攪拌系統(tǒng)不一定能夠保證硝化反應(yīng)釜的本質(zhì)安全效果。
可借助流體力學(xué)軟件FLUENT模擬來優(yōu)化攪拌槳的槳徑、組合方式及安裝位置強化釜內(nèi)流體流動。
3. 根據(jù)本質(zhì)安全設(shè)計的提高可靠性原則,推薦設(shè)置上下兩個溫度計溫度的監(jiān)測對硝化反應(yīng)過程平穩(wěn)進行至關(guān)重要。
應(yīng)確保溫度監(jiān)測系統(tǒng)具有較高的可靠性,從而提升反應(yīng)釜的本質(zhì)安全特性。
4. 根據(jù)本質(zhì)安全設(shè)計的限制影響原則,應(yīng)增設(shè)緊急泄放系統(tǒng)硝化反應(yīng)釜易失控,產(chǎn)物多易燃易爆,為使反應(yīng)釜中反應(yīng)物料或能量泄放時帶來的影響達到最小,避免二次危害,需設(shè)置緊急卸料閥,保證反應(yīng)釜裝置的安全,提升反應(yīng)釜的本質(zhì)安全特性。
