在实验室中,加氢反应釜是一种重要的实验设备,但其操作过程中存在着诸多安全风险,如高温高压、气体泄漏等,一旦操作不当,极易引发严重的安全事故。因此,掌握加氢反应釜的安全操作知识,做好防护措施,预防事故的发生,对于保障实验人员的人身安全和实验的顺利进行至关重要。
一、防护要点
(一)个人防护
操作加氢反应釜时,实验人员必须佩戴安全眼镜或防化学品飞溅的护目镜、长袖实验服、长裤、不露趾的鞋子。若存在爆炸或飞溅风险,还需在安全眼镜或防飞溅化学护目镜的基础上佩戴防护面罩。在反应体系溶剂填充或取出过程中,应根据溶剂的物理化学性质佩戴呼吸防护装置及相适应的手套。将反应釜移入或移出加热设备时,若可能触碰到高温表面,需佩戴隔热手套。
(二)设备检查
每次使用前,要仔细检查釜体、内胆、安全附件等,确保无损坏、无泄漏。检查水、电、气是否符合安全要求。对于1L以上、涉及高压的反应釜,宜定期检定或校准其压力表、安全阀和温度表等安全附件。设备安装好后,通入一定量的氮气保压30分钟,检查有无泄漏。
(三)操作环境
加氢反应釜应安装在符合防爆要求的高压操作室内,在装备多台反应釜时,应分开放置,每两台之间应用安全的防爆墙隔开,每间操作室均应有通向室外的通道和出口。实验室应采取相应的防静电措施,操作人员应避免穿易产生静电的内外服装。
二、事故预防
(一)严格遵守操作规程
实验前需制订实验方案,选择合适的反应釜,并进行安全风险评估,制定操作规程、防护措施和应急处置程序。使用过程中,严禁超参数使用,发现问题及时报告。加料前应先开反应釜的搅拌器,无杂音且正常时,将料加到反应釜内,加料数量不得超过工艺要求。打开蒸气阀前,先开回气阀,后开进气阀。打开蒸气阀时应缓慢,使之对夹套预热,逐步升压,夹套内压力不准超过规定值。蒸气阀门和冷却阀门不能同时启动,蒸气管路过气时不准锤击和碰撞。开冷却水阀门时,先开回水阀,后开进水阀。冷却水压力不得低于0.1兆帕,也不准高于0.2兆帕。水环式真空泵,要先开泵后通水,停泵时,先停泵后停水,并应排除泵内积水。时刻观察反应情况和压力表指数变化,发现异常应停机检修。使用结束后,停止搅拌,切断电源,关闭各种阀门。检查清洗或吹扫相关管线与设备,禁止用碱水刷反应釜,注意不要损坏搪瓷。
(二)控制反应条件
反应物的加料系数应小于0.8,溶剂体积比保持在70%以下。对于产气量大的反应物,如氨水或双氧水等,填充率一定要在30%以下。反应温度必须小于规定的安全温度,如有特殊要求需定制特殊反应釜。从加热器中取出反应釜后,应将其静置在通风橱内自然冷却,避免使用冷水冲洗降温,以防爆炸。建议隔夜冷却,确保釜内温度低于反应物溶剂的沸点后才能打开反应釜。冷却过程中不要扭动釜盖,待釜体温度降至室温后再在通风橱内开釜。
(三)妥善处理危险化学品
对于高压氢化反应要充分冷却,泄压,并用惰性气体置换后,才能打开反应釜。使用过的废弃的RaneyNi、Pt、Pd/C、Pd(OH)₂等易燃催化剂要分别放入实验室中专门的催化剂回收瓶中,沾有催化剂的滤纸,擦纸绝对不能扔进垃圾桶,要先用水浸泡再倒入专门的回收桶中,沾有催化剂的橡皮管瓶子都要用水冲洗干净后再使用。氢化反应的投料过程、反应进行过程和后处理过程中,都要把灭火毯或黄沙等灭火装备放在随手可以拿到的地方。