第四节    加氢工艺安全性

加氢反应是指有机物与氢气反应，增加氢原子或减少氧原子，或者两者兼而有之的反应。涉及加氢反应的工艺过程称为加氢工艺，其工艺危险性主要体现在反应物料的燃爆危险性、设备发生氢脆、操作过程中易引发爆炸。

一、 加氢工艺的原理及特点

以烯烃的催化加氢为例，催化加氢工艺过程为：氢呗吸附在金属催化剂表面上，烯烃与催化剂络合，氢分子在催化剂上发生键的断裂，形成活泼的氢原子，然后氢原子与双键进行加成反应，得到相应的烷烃，脱离催化剂表面。如图：12-14.

影响催化加氢反应速率的主要因素为反应温度、压力以及物料的混合等。加氢反应速率一般随温度的提高而加快，但上升的幅度并不一致。而温度过高易引起碳化使催化剂积碳、副反应增多等。放热反应注意移走热量。压力增大有利于反应的进行。

二、加氢工艺的危险性分析与过程控制

（1）火灾危险性

氢气：氢气与空气的混合物属于爆炸性混合物，遇到火种、高热会引起爆炸。

催化剂：雷尼镍、钯碳属于易燃固体，容易引起自燃。

原料及产品：加氢反应的原料及产品多为易燃品，如苯和萘等芳香烃类，不饱和烃等。

（2）爆炸危险性

物理爆炸：装置内高压，操作不当易发生物理爆炸。设备陈旧易发生氢脆。

化学爆炸：氢气在空气中的爆炸极限为4.1%-74.2%。当出现泄漏或装置内混入空气或氧气时，易发生爆炸危险。

三、苯胺工艺危险性分析与过程控制

（一）反应机理分析

反应主要通过两个途径完成，直接途径以及缩合途径。直接途径的步骤1和2的反应速率很快，并且硝基苯和亚硝基苯会强烈吸附在催化剂表面；相反，在第三步骤中，N-羟基苯胺的加氢反应需要断裂N-O键，因此反应速率较慢。

硝基苯催化加氢是强放热反应。温度升高会使反应平衡逆向移动，最终影响反应的转化率，同时过高的温度可能导致催化剂活性的降低，甚至会引起一些副反应。因此在其工艺设计中必须加以考虑，移除多余的热量，以免产生危险。

（二）反应设计与控制分析

反应器必须配置内部和外部热交换器，并由一套热交换二次回路控制。

氢气和空气在较小混合比时会发生燃烧，在较大混合比时则会发生爆炸。氢化反应器需放置在通风和开放的地点，防止氢气的累积。

氢气压力是影响催化加氢反应速率的重要因素之一，在能满足反应要求的情况下，应尽可能选择较低的压力氢化。

（三）工业生产实例

硝基苯还原成苯胺。

四、催化转移加氢工艺安全性

催化转移加氢法是指在催化剂的作用下，氢气由氢的给体转移到有机反应底物的一类反应。相比直接加氢反法，该方法条件温和，且多在常压下进行，因此对设备要求不高。另外，氢源的多样性为提高催化转移加氢反应的选择性提供了一种新的途径。

催化转移加氢反应可以实现对不饱和双键、硝基、氰基等的还原，也可以使苄基、烯丙基、碳卤键发生氢解反应，还可以通过氢供体剂量来控制氢化深度。