第2章　多步反應一步化安全過程

在化工生產中，從初始原料到獲得終端產品要經過多步工藝過程才能實現(xiàn)。在此工藝中往往存在非安全中間反應物既作為產物被合成又作為反應物被使用的過程。這勢必涉及危險化學品的生產、儲存、輸送和使用等環(huán)節(jié)，且各環(huán)節(jié)均存在安全隱患。通過“簡單化”反應工藝的開發(fā)，不需經過非安全中間反應物，直接得到所需要的產物。這樣，不僅可以解決安全問題，實現(xiàn)本質安全，而且還可以減少分離和反應單元，減少工藝系統(tǒng)的復雜性，進而節(jié)約設備、提高生產效率、減少能源和資源消耗。

方法1：去除非安全中間反應物合成和使用的多步反應一步化催化反應過程。

如圖2.1所示，以合成苯胺為例。圖中A、B、C為反應物；Haza為非安全中間反應物；P為目標產物；Dir為一步化反應過程中的反應物。在圖上半部分的傳統(tǒng)工藝中，由非安全中間反應物的合成反應（A+BHaza）和非安全中間反應物的使用反應（Haza+CP）構成，且工藝復雜。圖下半部分的一步化反應（A+DirP）完全去除了非安全中間反應物生產、儲存、輸送、使用等工段，且工藝簡單。

圖2.1　去除非安全中間反應物合成和使用的多步反應一步化合成苯胺反應過程

一步化反應過程中反應物Dir的選擇是關鍵問題。首先應是相對安全的物質，具有安全性；其次要滿足熱力學可行性和原子經濟性，盡量設計原子利用率接近100%的反應，且反應自由焓變小于0。具體過程包括：①基于目標產物的元素組成，選擇一步化反應過程的可能反應物；②基于反應前后元素原子守恒，給出可能的化學反應及化學計量系數(shù)矩陣；③基于熱力學和原子經濟性，確定熱力學可行且原子利用率高的反應。

國家安監(jiān)總局列出了18種重點監(jiān)管的危險化工工藝，包括：光氣及光氣化工藝；電解工藝（氯堿）；氯化工藝；合成氨工藝；裂解（裂化）工藝；氟化工藝；加氫工藝；重氮化工藝；氧化工藝；過氧化工藝；胺基化工藝；磺化工藝；聚合工藝；烷基化工藝；新型煤化工工藝；電石生產工藝；偶氮化工藝；硝化工藝。

本章基于方法1，就合成苯胺、苯酚、碳酸二甲酯、正丁胺、環(huán)己基苯基甲酮及甲苯二異氰酸酯一步化安全催化反應過程進行了論述。