格氏试剂制备反应危险和可操作性研究

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1、格氏试剂制备反应危险和可操作性研究格氏试剂制备反应危险和可操作性研究格氏试剂是一种金属有机化合物，其通式为 RMgX(R 代表烃基，X 代表卤素)。格氏试剂广泛用于有机合成中，是目前有机合成中应用最广泛的试剂之一。利用格氏试剂，可以制取RH、R-COOH、R-CHO、R-OH、R-COH-R，、R-CO-R，等物质。格氏试剂的制取是将卤代烃（常用氯代烷或溴代烷）乙醚溶液或卤代烃四氢呋喃溶液缓缓加入被乙醚或四氢呋喃浸泡着的镁屑中，直至镁屑消失，即得格氏试剂。格氏试剂极为活泼，能与水、二氧化碳、空气中的氧气反应；能与活泼卤代烃发生偶联反应；与醛、酮的羰基碳原子进行亲核加成反应，再经水解以制取醇。而

2、且在格氏试剂制备反应过程中使用活泼金属元素 Mg，使用乙醚或四氢呋喃(THF)等易燃、易爆的物质作溶剂；格氏反应为较强的放热反应。格氏反应(格氏反应包括格氏试剂的制备和格氏试剂与其它物质反应二部分)虽然没有被列入危险岗位生产工艺，但其危险性是显而易见的，应该引起我们的重视！为确保格氏试剂制备生产过程安全运行，对其工艺过程发生偏差进行 HAZOP 研究。为便于分析研究，首先以甲氧萘丙酸(萘普生、消炎宁)的生产过程中的格氏试剂的制备过程作简单介绍，然后进行 HAZOP 研究。(注：甲氧萘丙酸生产过程有溴化、还原、甲基化、格氏反应、水解等，本评价选择格氏反应中的格氏试剂制备作 HAZOP 研究)。1

3、 1、甲氧萘丙酸格氏反应工艺过程、甲氧萘丙酸格氏反应工艺过程(1)甲氧萘丙酸格氏反应过程：CH3O CH3CHBrCOONaMgCCH3HCOOHTHFBrCH3OBrMgTHFMgCH3O (2) 甲氧萘丙酸格氏反应工艺流程方框图：MgTHF 6 2 THF 2 THF I2 (3)格氏反应生产工艺过程简述：制取格氏试剂：先对格氏釜装置用 N2透空，再向格氏釜内投入一定量的金属镁和四氢呋喃，加入少量引发剂(碘或1，2-二溴乙烷)，在搅拌状态下缓慢滴加少量 6-甲氧基-2-溴萘溶于四氢呋喃的混合液，严格控制滴加速度和反应温度：然后缓慢滴加剩余的 6-甲氧基-2-溴萘溶于四氢呋喃的混合液，保温搅

4、拌一定时间。格氏反应：控制一定温度，向格氏釜内缓慢滴加 2-溴丙酸钠的四氢呋喃混合液，保温搅拌；保温搅拌结束后逐渐升温回流一定时间后，冷却。2 2、甲氧萘丙酸格氏反应主要生产设备甲氧萘丙酸格氏反应主要生产设备(1)主要设备：格氏反应釜；(2)辅助设备：THF 溶剂高位槽、6-甲氧基-2-溴萘的 THF混合液高位槽、格氏釜釜顶冷凝器、2-溴丙酸钠的 THF 混合液高位槽；(3)辅助管线：回流、真空、蒸汽、冷冻盐水、冷却水等。3 3、物质危险辨识、物质危险辨识物质危险性见表 1。表 1 物质危险性物质 名称危险 性类 别物质形 态闪 点/引燃温度/爆炸极 限 （体积 百分数）危险特性四氢 呋喃第

5、3.1 类 低 闪点 易燃 液体无色易 挥发液 体，有 类似乙 醚的气 味-202301.512.4其蒸气与空气可形成爆炸 性混合物。遇明火、高热及 强氧化剂易引起燃烧爆炸。 接触空气或在光照条件下可 生成具有潜在爆炸危险性的 过氧化物。与酸类接触能发 生反应。与氢氧化钾、氢氧 化钠反应剧烈。其蒸气比空 气重，能在较低处扩散到相 当远的地方，遇明火会引起 回燃。镁第 4.3类遇湿易燃物品银白色有金属光泽的粉末550易燃，燃烧时产生强烈的 白光并放出高热。遇水或潮 气猛烈反应放出氢气。大量 放热，引起燃烧或爆炸。遇 氯、溴、碘、硫、磷、砷、 和氧化剂剧烈反应，有燃烧、 爆炸危险。粉体与空气可形

6、成爆炸性混合物，当达到一 定的浓度时，遇火星会发生 爆炸。2-溴-6- 甲氧 基萘固态(熔 点105111)可燃、有刺激性4、甲氧萘丙酸生产过程中格氏试剂制备工艺偏差、甲氧萘丙酸生产过程中格氏试剂制备工艺偏差 HAZOP 研究研究格氏试剂制备工艺偏差 HAZOP 研究见表 2：表 2 格氏试剂制备过程 HAZOP 研究引导词偏差可 能 原 因后 果建 议 措 施槽、 釜内 无物 料1、 中间高位贮槽开 裂泄漏； 2、 中间高位贮槽阀 门关闭或打不开；3、 中间高位贮槽放 料管堵塞或泄漏；4、 中间高位贮槽放 空管阀门未打开 或打不开； 5、 格氏釜腐蚀破裂， 物料泄漏。1、 无物料空车运 行，

7、易造成假 象而发生事故；2、 物料泄漏，易 发生火灾、爆 炸事故。1、 巡回检查输送系统 管线、阀门； 2、 对中间高位贮槽定 期检查，液位计定 期检查或更换，确 保正确有效； 3、 格氏釜定期检测、 检验； 4、 生产场所安装可燃 气体检测报警装置。无 N2透 空1、 N2瓶阀关闭或打 不开； 2、 进气管堵塞； 3、 进气管破裂泄漏；4、 氮气瓶压力低； 5、 未用氮气置换。无 N2透空，生成 的格氏试剂与釜内 空气中的氧发生副 反应，而发生火灾、 爆炸事故；1、 检查气瓶阀门、压 力表，确保完好无 损； 2、 检查进气管安装、 使用是否正确； 3、 用 N2置换，不得 用 CO2置换。空

8、白无引 发剂1、 未添加引发剂； 2、 添加的引发剂错 误。无引发剂，反应 迟滞，造成大量物 料积聚，一旦反应， 因反应剧烈而发生 火灾、爆炸事故；1、 添加引发剂可去除 镁表面钝化层来加 快反应； 2、 添加前认真检查、 确认。滴加 物料 过快1、 投料阀门失灵， 不能调控； 2、 投料阀门开度过 大，违反工艺规 程； 3、 中间贮槽液位计 失灵或不清； 4、 加料管视镜模糊 不清。格氏试剂制备反 应为放热反应，滴 加过快会造成反应 温度失控，温度过 高导致反应釜内压 增大而引发冲料或 火灾、爆炸事故。1、 生产前检查投料阀 门、液位计、视镜， 确保有效； 2、 安装自控阀门或双 阀门控制；

9、 3、 加强工艺纪律安全 教育。多流量 过大 或物 料过 多1、 泵机选择不当， 输送物料速度太 快； 2、 贮槽液位计失灵 或模糊不清，造 成超装溢料； 3、 工人责任性不强， 误操作造成溢料。1、物料流速过 快，对管线造成冲 击，有可能造成管 线破裂；2、流速过快， 易产生静电积聚， 有可能引起火灾、 爆炸；3、易燃物质泄 漏，遇明火发生火1、 选择合适泵机输送 物料； 2、 生产系统装设防静 电跨接、接地装置；3、 检修维护液位计， 确保清楚、有效； 4、 贮槽应装设溢流管 或高液位报警装置；灾爆炸事故。5、 教育工人，加强责 任性。升温 速度 过快1、 蒸汽阀门未关闭 或泄漏； 2、

10、投料速度过快； 3、 冷却系统故障； 4、 冷却介质温度高；温升速度过快， 会使反应剧烈，釜 内压增大而发生冲 料或火灾、爆炸事 故。1、 关严阀门；检查、 维护阀门，确保其 完好； 2、 按工艺规程要求控 制投料速度； 3、 检查、维护冷却装 置，确保冷却系统 完好、有效。保温 阶段 温度 高1、 蒸汽压力控制不 好，压力大； 2、 蒸汽阀门泄漏。温度高，釜内压 大，有引发冲料、 火灾的危险。1、 严格控制蒸汽压力， 控制好保温温度； 2、 维修或更换阀门， 确保蒸汽阀门完好；3、 安装超温报警装置。存放 时间 长1、 未按工艺要求操 作； 2、 转移路径太长。1、格氏试剂存 放时间长，引起

11、变 化，产生副反应而 发生事故。 ； 2、格氏试剂在 转移过程中接触空 气或水引起变化。1、 格氏试剂必须现用 现制。 2、 在同一釜内制取格 氏试剂和进行格氏 反应。 3、 格氏试剂尽可能不 转移，在同一釜内 生产使用；起始 温度 过低1、 蒸汽阀门未打开；2、 蒸汽阀门损坏， 不能开启； 3、 蒸汽压力太小； 4、 釜夹套开裂泄漏。起始温度过低， 导致大量反应物积 聚，一旦反应温度 适宜，引发剧烈反 应而发生火灾、爆 炸事故。1、 检查、打开蒸汽阀 门； 2、 维护或更换蒸汽阀 门； 3、 检查蒸汽管道系统， 排除故障，确保蒸 汽供给； 4、 反应釜定期检测， 确保反应釜完好。少保温 阶段

12、 保温 时间 不足1、 违反工艺操作规 程。制取格氏试剂的 反应不完全。1、 对工人进行安全教 育，要求严格按工 艺规程操作。伴随釜内 物料 有水1、 格氏釜内有水； 2、 格氏釜夹套开裂 泄漏； 3、 冷凝器泄漏； 4、 物料中含有水份。水与镁或格氏试 剂反应发生火灾、 爆炸事故；1、 投料前对釜烘干； 2、 釜定期检测检验； 3、 冷凝器定期检查， 防穿孔，防结圬； 4、 投料前对溶剂、原料进行分析。惰性 气体 透空 选择 错误1、 选用情性气体 CO2透空； 2、 错用 CO2气瓶。格氏试剂与二氧 化碳发生副反应而 发生事故；1、 严禁使用二氧化碳 透空； 2、 加强管理，加强对 工人安

13、全教育。异常溶剂 选择 错误1、 选择的溶剂错误。 (选择的溶剂与 格氏试剂不能形 成比较稳定的络 合物)。导致格氏试剂不 稳定，发生其他反 应而发生火灾、爆 炸事故。1、 应选择乙醚或四氢 呋喃等与格氏试剂 能形成比较稳定络 合物的溶剂。原辅 材料 不纯1、 原辅材料含量低；2、 投料或输送物料 过程中混入其它 物质。反应过程中产生 副产物，由于副产 物增多，有可能形 成爆炸性物质而发 生事故。1、 按工艺指标要求采 购原辅材料； 2、 投料前检验原辅材 料是否合格； 3、 加强操作，防止混 入其它原辅材料。冷凝 器失 效1、 冷凝面积不足； 2、 冷却水不足； 3、 冷却水水温过高；4、

14、冷凝器结垢严重。引发冲料，高温 易燃气体逸出，有 发生火灾、爆炸的 危险。1、 更换冷凝器； 2、 确保冷却水的供给 和冷却水温度； 3、 定期清除冷凝器污 垢，并确保冷却水 质量。搅拌 器失 灵1、 搅拌器卡死； 2、 搅拌器损坏； 3、 搅拌器脱落。1、搅拌器电机 温升过高而起火； 2、导致反应物 接，造成物料触面 不够，产生局部过 热而引发冲料或爆 炸事故。 3、由于物料混 合不匀，当搅拌恢 复时，大量未反应 的物料迅速混合， 反应剧烈而发生冲 料、火灾、爆炸事 故。1、 搅拌器应有足够的 强度，防止其变形 与器壁撞击、摩擦；2、 定期检查搅拌器， 防止损坏、脱落。其他釜选 择不 当1、 选用搪玻璃釜。镁屑与釜产生摩 擦，导致搪玻璃釜 受损，降低使用寿 命。1、 选用不锈钢反应釜；2、釜底部出口用下 展式放料阀，避 免镁的存积结块。总之，利用格氏反应可以生产许多不同种产品，但格氏试剂制备过程具有同样的危险性，应该引起我们的重视。只要我们深入地去了解它、掌握它，就能控制它，确保生产安全。作者：施永福 江苏省南通市老安全工作者、评价师