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有机过氧化物的危险特性及预防

2021-08-16白云旭兰州助剂厂有限责任公司甘肃兰州730000

化工管理 2021年21期
关键词:过氧化物稳定剂过氧化

白云旭(兰州助剂厂有限责任公司,甘肃 兰州 730000)

1 有机过氧化物的危险特性分析

1.1 氧化性

氧化性是有机过氧化物一个显著的特征,也是其危险特性的表现之一。这主要因为有机过氧化物中含有的-O-O-过氧基具有较强的氧化性能,所以在实际工业生产中往往会作为氧化剂使用。另外,有机过氧化物中还含有碳氢键等还原性质的结构,使得其自身具备可发生氧化还原反应的物质条件。也正因为如此,相比较其他氧化剂,有有机过氧化物的危险性更大。

1.2 遇热分解性

遇热分解性也是有机过氧化物一个较显著的危险特性。这主要因为有机过氧化物的分解产物是自由基,其表现出较强的活跃性,在自由基所参与的反应中,很难用常规的抑制方法对其进行抑制,加之所分解的产物多为气体或易挥发的物质,且可提供氧气,所以很容易引发爆炸性分解。在有机过氧化物的过氧基含量越多的情况下,分解温度会逐渐升高,这样发生爆炸的几率就越高。这主要取决与其热分解原理,因为有机过氧化物的过氧基稳定性较差,在遇到热源时分解速率就会非常快,进而产生一系列的连锁反应。过氧化氢异丙苯分解原理,如图1所示。从其反应的原理来看,随着大量的热量产生,反应温度及反应速率也不断上升,此时热量聚集就很容易引起热爆炸事故。

图1 过氧化氢异丙苯热分解原理

除了过氧化氢异丙苯容易发生爆炸风险外,还有其他一些有机过氧化氢较容易发生爆炸风险。如过氧化二乙酰纯品,在制成后存放24 h后可能发生强烈的爆炸,主要因为存放过程中可分解出氧气,在温度和外力的作用下,就会发生强烈的爆炸;如过氧化二苯甲酰,在含水量在1%(质量分数)下时,一旦有摩擦作用,就会立即爆炸;又比如,过氧乙酸,其纯品极其不稳定,在-20℃时也会爆炸。也由此可见,有机过氧化物对温度、外力具有较强的敏感性,所以比其他的氧化剂的危险性、危害性要更大。

1.3 与酸性物质产生危险性反应

有机过氧化物不仅为温度、外力具有较强的敏感性,也对杂质非常敏感,在与酸碱性物质接触时,尤其是强酸强碱,会加速其分解的速率。如有机过氧化物与碱金属、H2SO4、HNO3这些固体接触时,就会产生较剧烈的分解。这取决于有机过氧化物的酸碱分解原理,当有机过氧化物与酸碱性较强的物质相遇时,就会产生强烈的化学反应,并产生大量的热量。过氧化甲乙酮的酸催化反应机理(如图2所示),从其反应机理来看,有机过氧化物在酸性或碱性介质中,会产生剧烈的分解,此时其危险性也就越高。如图2所示。

图2 过氧化甲乙酮的酸分解机理

而目前在我国有机过氧化物合成中,比较常用的催化剂是无机酸,这种催化剂的使用会使得产物呈现出酸性性质,为了实现中和,于是便有了碱使用的必要性。但在使用碱时,若过量或过少,就无法达到中和的目的,此时会就影响有机过氧化物的稳定性,其危险性也会因此升高。也由此可见,有机过氧化物混合酸碱物质的风险非常大,应引起重视。

1.4 遇水分解性

有机过氧化物在遇到水时,也会加剧其催化分解的能力。有研究表明,少量的水可加速有机过氧化物的分解速率[1]。但随着水量的增加,达到一定程度时,可对反应系统中的热量进行吸收,这样就起到一定的冷却及抑制作用。

1.5 久置风险

从近年来化工生产中发生有机过氧化物热爆炸事故的原因来看,其中有一个重要因素便是有机过氧化物长期存放在空气中,也就是久置风险。由于有机过氧化物本身为混合物,且分解温度较低,若长期在空气中置放,或者长时间的暴晒,就很容易受热分解,这样就很容易发生爆炸等危险事故。如,我们常见的乙醇,其稳定性较差,长期在空气中存放就很容易受热分解,进而发生各种热爆炸事故。也从这一例子中可看出,有机过氧化物具有久置风险,一旦长期处在空气中,发生爆炸等危险事故的几率是非常大的。

2 有机过氧化物安全预防的具体措施及建议

2.1 具体措施

结合有机过氧化物表现出的危险性特性,在对其危险特性的预防上,可具体通过以下两点措施进行预防:

(1)考虑有机过氧化物在与酸、碱及金属这类物质相遇时会产生剧烈的分解反应,此时可考虑加入一定的稳定剂和稀释剂来对其进行稳定,主要是在有机过氧化物制成、运输及存储等环节中使用,以此提升有机过氧化物的稳定性。目前减敏性的稀释剂是有机过氧化物运输过程的首选。常用的稀释稳定剂有8-羧基喹啉、焦磷酸钠、碳酸钙等,这些稀释剂对有机过氧化物的作用程度也有所差异。为此,在采用稀释稳定剂时,应充分考虑其是否与有机过氧化物相匹配。比如,对于过氧乙酸,在常温存储下8-羧基喹啉的稳定作用最好,焦磷酸钠次之;纯的过氧化环已酮,邻苯二甲酸二辛脂的减敏效果最佳;过氧乙酸,8-羧基喹啉、焦磷酸钠的稳定效果也较良好[3]。总之,要重视有机过氧化物合成、运输及存储等环节的监督,通过添加一定的稀释剂和稳定剂来提升有机过氧化物的稳定性,并注意添加的稀释稳定剂与有机过氧化物匹配,从而增加其安全性。

(2)由于有机过氧化物的过氧键的稳定性相对较差,长期在空气和暴晒环境下存放会产生剧烈的分解反应,进而使得风险事故发生几率增大。对此,在有机过氧化物的预防工作中,应当避免久置。

2.2 建议

对于有机过氧化物危险性预防工作的建议,可从制度、人员、管理等方面着手,具体为以下:

(1)有机过氧化物属于高危险化学品,从事有机过氧化物生产的操作人员应经过专门的安全培训,要求其持证上岗[4]。同时,其他从事有机过氧化物运输、存储及使用的人员,也要经过专业的培训,通过培训使他们能够充分了解有机过氧化物的危险特性,并掌握其预防措施及应急处理的方法。

(2)在工业生产中应用有机过氧化物时,必须要对有机过氧化物进行相关的试验,以此对其类型、自加速分解温度、存储容器、存储条件及包装等危险有害性及程度进行确定,从而建立严格的安全管理制度,通过制度的约束作用,增加其安全性。具体为以下:在有机过氧化物存储时,应根据其类型及性质构建库房,若是遇水燃烧的有机过氧化物,应采用防水的地面;根据有机过氧化物的特性,进行入库验收,主要验收其包装的密封程度,包装和衬垫物料是否与其性质相符,物质形态、颜色、气味、杂质沉淀等。

3 结语

综上,文章主要对有机过氧化物的危险特性进行了梳理,包括其氧化性、遇热分解性、酸碱反应、水分解、久置风险、伤害险等,并在此基础上提出了有机过氧化物安全预防的具体措施及建议,主要从有机过氧化物的合成、运输及保管等环节进行分析,以期通过针对性的措施,提升有机过氧化物的安全性和稳定性,进而保障化工生产的安全。

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