水热反应釜使用过程中的危险性分析及安全评价

第50卷第12期 辽辽 宁 化化 工 Vol.50，No. 12 12

2021年12月月 Liaoninaoning Chemical al Industry In DecemDecember，202121

水热反应釜水热反应釜使用釜使用过程中过程中的危中的危险性险性

分析及安析及安全评安全评价

潘慧潘慧莹，韩兴韩兴威，张爱黎张爱黎，郭帅郭帅

（沈阳理沈阳理工大学 环境与环境与化学工程学院，，辽宁 沈阳 110159） 11015

摘摘 要：水热

水热釜是目前高校前高校和科研院所采院所采用水热法合成法合成新材料的基本的基本反应设备，，某实验室在利用在利用

水热水热釜Ag/石墨烯复墨烯复合材料时，，发生水热釜内胆釜内胆变形事故。。通过事故背景调背景调查、宏观观察观观察、理论极限承极限承

压值压值计算以及安全及安全检查表分析分析，找出水热釜内热釜内胆变形失效的失效的原因。计算结计算结果表明水热釜水热釜的极限承压值承压值

在115～167 MPaMPa之间，事故发生故发生时反应釜内压釜内压力为994.03 M4.03 MPa，超出水热水热釜极限承压值承压值，是事故反应故反应

釜内釜内胆变形失效的失效的直接原因。。通过安全检查表检查表法分析可知可知，事故水热釜使热釜使用过程中安全中安全教育不到位到位、

操作操作人员安全意识全意识欠缺以及误操及误操作是导致事故致事故发生的根源根源。

关关 键 词：水热

水热反应釜； 危险性分析；安全危险安全评价

中图中图分类号：TQ文献标识码： A

TQ052 文献标 文章编号： ：1004-0935（（2021）12-1915-04

水热法作热法作为一种简单种简单、高效的材料的材料合成技术技术，

被广泛地应用地应用于各种先进种先进材料的合成制合成制备过程当中程当中。

水热反应釜应釜（水热釜））是水热法的核心的核心反应设备设备。

目前大部分高部分高校和科研院科研院所都选用图用图1所示的水热水热

反应釜来开展开展水热合成实合成实验，这种水这种水热反应釜由应釜由

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聚四氟乙烯内乙烯内胆和不锈钢不锈钢外套两部分组部分组成；这种水这种水

热反应釜结构釜结构简单、使用使用方便，正常工正常工作条件下件下，

可以创造一个造一个高温（一般在一般在220 ℃以下以下）、高压（（一

图1 水热反应釜外应釜外观示意图

般在3 MPa以下）、密闭密闭的反应环境环境，以实现常温现常温

常压条件下无件下无法完成的反成的反应或是慢速反慢速反应。

1 案例背景介背景介绍

然而，，目前研究人员究人员的研究焦点绝焦点绝大多数都聚数都聚

2020年12月5日，某实某实验室在使用使用50 mL水

焦在如何采用何采用水热法合成法合成或制备出更多出更多的新材料材料，

热釜合热釜合成Ag/石墨石墨烯复合材料合材料的过程中程中，由于实验实验

而忽略了水热了水热合成过程中过程中的安全问题问题。2021年3月，

人员误人员误将45 mLmL反应溶液加入液加入反应釜中釜中，随即拧紧拧紧

中国科学院化学院化学研究所发究所发生实验室安全室安全事故，由于由于

釜盖釜盖，并将反应釜反应釜置于烘箱，，在180 ℃下反下反应6 h。。

反应釜高温高高温高压爆炸，，导致一名研究生研究生当场死亡死亡。

整个水整个水热反应过程应过程无异常，，待反应结束结束，反应釜随釜随

惨痛的教训为教训为广大科研人科研人员拉响了水热了水热反应过程的过程的

炉冷却炉冷却至室温，，打开反应釜盖应釜盖时，发现反发现反应内胆发胆发

安全警钟。。因此对在用水在用水热反应釜进行釜进行危险性分析性分析

生变形生变形如图2所示。 所示

和安全评价评价，具有重大意重大意义。

本文以某文以某实验室在用室在用水热釜内胆受内胆受热变形事故形事故

为例，通过事通过事故背景调查景调查与理论承压值承压值计算相结合相结合

的方法分析水分析水热釜内胆变内胆变形原因；并采并采用安全检查全检查

表法对水热反水热反应釜的使用的使用过程进行系进行系统的安全评安全评

价，并依据分依据分析评价结果价结果给出保障水热障水热反应釜使用釜使用

过程安全的合全的合理化建议建议。

图2 事故水热釜内热釜内胆实物图

收稿日期： 2021-04-30

作者简介： 潘慧莹（1997-）），女，辽宁省沈阳市，沈阳市人，硕士研究生研究生在读，2019年毕业于沈阳理工大年毕理工大学安全工程专业程专业，研究方向：：石墨烯基纳米复米复

通信作者： 韩兴威（1988-）），女，副教授，，，博士，研究方向方向：石墨烯基纳米复合米复合材料的制备与应备与应用。

合材料的制备及过备及过程安全评价。

.. All Rights Reserved.

1916 辽 宁 化 工 2021年12月

1）当发生屈服时，计算它的极限压力。对事故事故发生时水热釜中所盛装的反应液溶剂为

现场的水热釜进行观察，可知它的釜体发生了微小去离子水。从化学反应角度分析，反应过程中无气

的屈服变形，假设该水热釜是理想的弹塑性材料，体组分生成。因此，在水热过程中仅依靠水蒸气产

依据 Mises 屈服准则可以得出整个水热釜釜体达生的压力对反应过程施压。

到屈服状态时的压力： 已知水的密度=1 g·cm，质量分数C=100% ，

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