硝化反應過程放熱量大且放熱速度快,溫度控制不當易發生二次分解副反應,且硝化產物多易燃易爆。
因此,硝化反應釜的本質安全設計更為重要,與其他反應釜設計相比,要注意如下幾點:
1. 根據本質安全設計的最小化原則,應突出釜內冷卻盤管的合理設計普通反應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,易發生二次分解副反應
2. 根據本質安全設計的強化原則,應注重攪拌槳系統的設計,由于盤管具有相對較高的傳熱系數,合理布局釜內盤管,能強化流體傳熱過程,靈活迅速調節溫度,從本質上提升反應釜的安全,因此硝化反應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,因當反應溫度升高過快時,盤管能夠較快地降低溫度,從而避免發生飛溫失控,但此時盤管按照常規設計即可。
同時整體夾套加工方便,焊縫較少,操作安全性好,整體夾套加釜內盤管可以作為硝化反應釜的基本換熱配置。按照通常的設計手冊設計的攪拌系統不一定能夠保證硝化反應釜的本質安全效果。
可借助流體力學軟件FLUENT模擬來優化攪拌槳的槳徑、組合方式及安裝位置強化釜內流體流動。
3. 根據本質安全設計的提高可靠性原則,推薦設置上下兩個溫度計溫度的監測對硝化反應過程平穩進行至關重要。
應確保溫度監測系統具有較高的可靠性,從而提升反應釜的本質安全特性。
4. 根據本質安全設計的限制影響原則,應增設緊急泄放系統硝化反應釜易失控,產物多易燃易爆,為使反應釜中反應物料或能量泄放時帶來的影響達到最小,避免二次危害,需設置緊急卸料閥,保證反應釜裝置的安全,提升反應釜的本質安全特性。
