第2章　多步反应一步化安全过程

在化工生产中，从初始原料到获得终端产品要经过多步工艺过程才能实现。在此工艺中往往存在非安全中间反应物既作为产物被合成又作为反应物被使用的过程。这势必涉及危险化学品的生产、储存、输送和使用等环节，且各环节均存在安全隐患。通过“简单化”反应工艺的开发，不需经过非安全中间反应物，直接得到所需要的产物。这样，不仅可以解决安全问题，实现本质安全，而且还可以减少分离和反应单元，减少工艺系统的复杂性，进而节约设备、提高生产效率、减少能源和资源消耗。

方法1：去除非安全中间反应物合成和使用的多步反应一步化催化反应过程。

如图2.1所示，以合成苯胺为例。图中A、B、C为反应物；Haza为非安全中间反应物；P为目标产物；Dir为一步化反应过程中的反应物。在图上半部分的传统工艺中，由非安全中间反应物的合成反应（A+BHaza）和非安全中间反应物的使用反应（Haza+CP）构成，且工艺复杂。图下半部分的一步化反应（A+DirP）完全去除了非安全中间反应物生产、储存、输送、使用等工段，且工艺简单。

图2.1　去除非安全中间反应物合成和使用的多步反应一步化合成苯胺反应过程

一步化反应过程中反应物Dir的选择是关键问题。首先应是相对安全的物质，具有安全性；其次要满足热力学可行性和原子经济性，尽量设计原子利用率接近100%的反应，且反应自由焓变小于0。具体过程包括：①基于目标产物的元素组成，选择一步化反应过程的可能反应物；②基于反应前后元素原子守恒，给出可能的化学反应及化学计量系数矩阵；③基于热力学和原子经济性，确定热力学可行且原子利用率高的反应。

国家安监总局列出了18种重点监管的危险化工工艺，包括：光气及光气化工艺；电解工艺（氯碱）；氯化工艺；合成氨工艺；裂解（裂化）工艺；氟化工艺；加氢工艺；重氮化工艺；氧化工艺；过氧化工艺；胺基化工艺；磺化工艺；聚合工艺；烷基化工艺；新型煤化工工艺；电石生产工艺；偶氮化工艺；硝化工艺。

本章基于方法1，就合成苯胺、苯酚、碳酸二甲酯、正丁胺、环己基苯基甲酮及甲苯二异氰酸酯一步化安全催化反应过程进行了论述。