氨(NH3)常態下是有特殊氣味的強刺激性氣體,相對密度為0.5971(空氣=1),易燃,自燃點為65112,能與空氣形成爆炸性混合物(爆炸極限15.7%~27.4%)。氨氣常溫加壓即可液化(臨界壓力11.4MPa,臨界溫度132.512),沸點為-33.512、凝固點為-77.712。氨的水溶液稱為氨水,呈堿性。

氨主要用途是生產氮肥,還用于生產硝酸、純堿、化纖、塑料、橡膠、醫藥、染料和爆炸晶,液氨可用作制冷劑。

生產工藝?合成氨生產所用原料有固體燃料(煤)、液體燃料(石油或其產品)、氣體燃料(天然氣、焦爐氣、煉廠氣)。

合成氨的生產分為三部分:

造氣——原(燃)料通人空氣(氧氣)和蒸汽,汽化成為水煤氣(半水煤氣),該粗原料氣由氫氣、氮氣、二氧化碳、一氧化碳和少量硫化氫、氧氣及粉塵組成,原料氣經廢熱鍋爐回收熱量后存于氣柜;

變換凈化——氣柜來的原料氣通過電除塵器除去粉塵進入氣壓機加壓,經脫硫(脫除硫化氫)、變換(將一氧化碳轉化為氫和二氧化碳)、脫碳(吸收脫除二氧化碳)后,再次加壓進入銅洗塔(用醋酸銅氨液)和堿洗塔(用苛性鈉溶液)進一步除去原料氣中的一氧化碳和二氧化碳(含量降至十萬分之三以下),獲得純氫氣和氫氣混合氣體;

合成——凈化后的氫氮混合氣(H2:N2=3:1)經壓縮機加壓至30~32MPa進入合成塔,在鐵觸媒存在下高溫合成為氨。

生產是在密封、高壓、高溫下連續進行的。

職業危害合成氨生產的物料(易燃易爆、有毒)和工藝條件決定其具有極大固有危險性,事故統計表明,化工系統爆炸中毒事故最集中的就是合成氨生產。

爆炸——合成氨生產中的化學爆炸可歸成三類。一是高溫高壓使可燃氣體爆炸極限擴寬,氣體物料一旦過氧(亦稱透氧),極易在設備和管道內發生爆炸;二是高溫高壓氣體物料從設備管線泄漏時會迅速膨脹與空氣混合形成爆炸性混合物,遇到明火或因高流速物料與裂(噴)口處摩擦產生靜電火花引起著火和空間爆炸;三是氣壓機等轉動設備在高溫下運行會使潤滑油揮發裂解,在附近管道內造成積炭,可導致積炭燃燒或爆炸。

高溫高壓可加速設備金屬材料發生蠕變、改變金相組織,還會加劇氫氣、氮氣對鋼材的氫蝕及滲氮,加劇設備的疲勞腐蝕,使其機械強度減弱,引發物理爆炸。物理爆炸后往往接著發生化學爆炸。

中毒——合成氨生產中,液氨大規模事故性泄漏會形成低溫云團引起大范圍人群中毒,遇明火還會發生空間爆炸。一氧化碳、硫化氫的中毒頻度和嚴重度則都是化工生產中最高的。

1.一氧化碳

一氧化碳屬血液窒息性氣體,進入血液后與血紅蛋白結合生成碳氧血紅蛋白,使血液輸氧能力降低,造成組織缺氧。急性一氧化碳中毒是吸入較多一氧化碳后引起的急性腦缺氧性疾病,以中樞神經系統的癥狀和體征為主。我國衛生標準規定的一氧化碳車間最高容許濃度為30mg/m3。

2.硫化氫

硫化氫是強烈的神經毒物,對黏膜有強烈刺激作用。它的全身毒作用是由于其抑制細胞色素氧化酶,阻斷生物氧化過程,造成組織缺氧(內窒息)所致。我國衛生標準規定的硫化氫車間最高容許濃度為10mg/m3。

3.氨

氨的毒性見“硝酸生產安全”。

合成氨生產還有噪聲、腐蝕性液體灼傷等職業危害。

安全措施?合成氨企業通常都是重大危險源,要按國際公約和國家有關規定采取特殊控制措施,如安全檢查、安全運行、安全評價、應急計劃和安全報告制度等等,防止液氨、一氧化碳大規模泄漏引發社會災難性事故。

1.防止化學爆炸

(1)嚴防過氧(透氧)

無論以煤還是以重油為原料造氣,過氧都是引發設備管線內化學爆炸的關鍵因素。要控制煤氣中氧含量不超過0.5%,當氧含量達到1%時,要立即停車處理。

用煤造氣時控制過氧的主要措施是,煤入爐前要把大小塊分開,使之燃燒均勻、完全而不產生風洞;爐溫偏低時應延長吹風時間;確保自動機及其閥門控制正確靈敏,保證吹入氣體的順序正確;若吹入氣體順序錯誤或蒸汽中斷,應立即將制氣循環轉入吹空氣放空階段,同時打開爐下安保蒸汽(亦稱保壓蒸汽),吹凈蒸汽。

用重油造氣時控制過氧的主要措施有,投料時爐溫應在850℃以上,投料順序為先蒸汽、次油、后氧氣;操作中嚴禁油中帶水并嚴格控制氧油比在0.8~0.9之間;必須裝設在線氧含量分析報警儀(報警限設在含氧0.8%以下),同時還須裝設油、氧、事故蒸汽、系統放空和氧氣放空的聯鎖裝置,設置過氧自動停車并自動打開放空聯鎖裝置,以避免下游設備(尤其是洗滌塔)過氧爆炸;嚴防供油中斷。

(2)嚴防物料互竄

用煤造氣須嚴防煤氣竄入鼓風機系統(常發生在鼓風機突然停電停機時)形成爆炸性混合物,鼓風機開機前必須置換分析以防鼓風機和空氣支管、總管爆炸。

用重油造氣時,若氧壓機停車則氧氣管道壓力下降,高溫煤氣會倒竄入氧氣管道引發爆炸,所以氧氣管道要裝設壓力報警器、止逆閥和自動加氧裝置。為防止氧氣竄入氮氣系統發生爆炸,亦應裝設可靠的止逆裝置。

在變換凈化部分:要嚴防下游氣體(其氫氣含量已大大提高)倒竄回上游,因而要裝設必要的液封、放空、止逆等裝置;嚴防脫硫塔、脫碳塔、銅洗塔、堿洗塔發生泛液和出口氣體帶液,這會造成高壓機液擊,甚至引起惡性爆炸。為此應精心控制氣體流速、精心控制塔中液位,同時保證液位計靈敏可靠、防備出現假液位。

(3)防止可燃氣體物料泄入空氣引發空間爆炸,應合理布點裝設在線可燃氣體監測報警器,及時發現泄漏及時處理,保證液封和安全放空設施功能正常。

2.防止物理爆炸

關鍵是保證設備、管線(尤其是彎管、彎頭)、接頭的機械強度和密封,一定要定期檢驗和檢修。嚴禁帶病運轉。貯罐、氣柜物理爆裂會引起大規模泄漏,應大范圍(包括廠外)禁火禁電、疏散人群。

3.中毒和噪聲控制

(1)作業現場應合理布點裝設一氧化碳、硫化氫、氨的監測報警器;有條件的企業應建設事故氨吸收處理系統,設氣防站。對這些氣體可能出現的場所,必須施行監護作業,攜帶便攜式氣體檢測器,配備送風式或自給式呼吸器。

(2)噪聲超標崗位應采取減振、隔聲、消聲等降噪措施,難以達標的崗位應為職工提供耳罩、耳塞或護耳器等防護用品。

(3)變換凈化崗位可適當設置洗眼器或水淋洗設施。

4.檢修安全

檢修期間是爆炸、中毒事故發生最集中的時間,除做好周密的安全檢查之外,必須嚴格遵守進塔入罐、動火、高處作業等的安全規定。嚴禁無證作業。

篇2:合成氨安全生產要點

1工藝簡述

天然氣(主要成份為甲烷)經脫硫后與水蒸汽混合,先進入一段轉化爐,在壓力3.6MPa、溫度834℃和鎳系催化劑的作用下,大部分甲烷轉化為氫氣、一氧化碳和二氧化碳。然后在二段轉化爐引入空氣在爐內燃燒繼續進行轉化,同時提供氨合成的主要成分氮氣。轉化氣中的一氧化碳在高、低變換爐中于426℃、224℃和鐵系、銅系催化劑作用下與水蒸汽反應生成氫氣和二氧化碳。變換氣中的二氧化碳在脫碳塔用苯菲爾溶液吸收,溶液中二氧化碳反再生釋出作為副產品。脫碳氣中的一氧化碳、二氧化碳于甲烷化在354℃和鎳系催化劑作用下與氫反應生成甲烷和水蒸汽。最后,氮氫混合氣用合成氣壓縮機壓縮到24MPa送入合成塔,在540℃和鐵系催化劑作用下氮氫氣進行合成反應,出塔氣經冷卻使氨冷凝分出即為合成氨產品。

合成氨生產所用原料(天然氣、石腦油、渣油),中間物料(甲烷、氫、一氧化碳)、產品(氨)是易燃、易爆、有毒、有害物質。

2重點部位

2.1轉化反應爐該爐是合成氨生產的關鍵設備。通過它將原料與水蒸汽、空氣反應生成氫、一氧化碳和二氧化碳,并提供合成反應的主要成分之一氮。

在轉化反應過程中,如水碳比控制過低會造成轉反應管結碳而局部超溫燒壞爐管。某廠曾因此使一段爐管破裂,爐墻燒壞。對于二段轉化爐,在引入空氣過程中噴嘴流速太小或點火不好,會造成燒壞噴嘴和發生爆炸。另外,生產過程中原料、燃料的波動,也會使轉化反應變化迅速。因為反應溫度高,一旦儀表失靈或有其他失誤,就可能出現反應爐超溫燒結催化劑等事故。

2.2合成氣壓縮機該機是合成氨裝置的關鍵動設備之一。生產中合格的氮、氫氣,經該機升壓至24MPa,送入氨合成塔。

該設備是高轉速(10479min-1)。大功率(20973kW)離心式壓縮機,動力為高壓(10.5MPa)、過熱(482℃)蒸汽。一旦因調速器失靈或操作不當,會造成機組喘振或超速而損壞機組。另外,復雜的輔助油系統,一旦波動,也會造成聯鎖停車、燒瓦直至機組損壞事故。某廠曾多次因此而燒壞壓縮機高壓缸止推瓦。該機輸出的物料及潤滑油的泄漏,會引起著火、爆炸等事故。

2.3氨合成塔該反應塔是合成氨裝置的關鍵設備之一,合格的氮、氫氣在合成塔中反應生成氨。

合成反應在高壓(24MPa)、高溫(540℃)下進行,可因氮、氫比控制失調和調節不及時導致反應塔超壓、超溫而影響生產的正常進行或造成催化劑老化。另外,如果發生反應物料泄漏,會造成生產現場可燃氣體、有毒物超標而導致爆炸、著火和人員中毒等事故。

3安全要點

3.1轉化反應爐

3.1.1進入轉化反應爐的水、碳比應控制在3.5以上。在加負荷時要按規定先加蒸汽,再加原料氣,最后加空氣。減負荷時:先減空氣,再減原料氣,最后減蒸汽,以防止催化劑結碳和超溫。

3.1.2操作人員在二段轉化爐配空氣時應按規定程序操作,先配入少量空氣并觀察爐溫有上升后方可繼續配入。并經常檢查二段轉化反應爐空氣配入比例和床溫(1006℃)的變化,防止配空氣不當造成爆炸和超溫。

3.1.3操作人員在爐堂火嘴點火時應遵守點火規定:利用點火裝置,先點火,后開燃料氣,嚴禁引火和用其他明火點火,防止火嘴回火和爐膛爆炸。

3.1.4每次開工前必須對報警信號、聯鎖系統進行嚴格確認,防止誤報和誤動作引起停車事故。

3.1.5正常運行中要定期對一段轉化反應爐管壁進行測溫檢查,發現問題及時處理,以防局部過熱燒壞爐管。

3.1.6對各火嘴閥門、閥門盤根、法蘭接頭和分析點要定期檢查,防止原料、燃料外泄。

3.1.7操作人員要經常檢查爐膛火嘴有無脫火,以及氧含量和燃燒情況,防止爐膛二次燃燒和火嘴偏燒。

3.1.8操作人員要經常檢查反應管花斑的出現、發展和爐溫變化,防止反應管局部超溫。

3.2合成氣壓縮機

3.2.1該機在啟動前首先要按程序進行暖管、暖機及低速運行檢查和緊急停止試驗,無問題后方可再啟動升速。升速過程中應不停頓的越過臨界轉速,以防帶水滴損壞葉輪和喘振損壞機組。

3.2.2操作人員在正常生產中要定期計算喘振余量,使之在規定范圍之內(1.05-1.3),防止機組喘振。

各段軸位移、軸振動值要經常檢查,并定期校驗,防止超標和誤報引起跳車或損壞機組。

3.2.3每次開工,要對各儀表報警、聯鎖系統進行嚴格確認后機組方可啟動,防止儀表誤報造成誤動作。

3.2.4儀表人員要定期對可燃氣體報警儀進行檢查、校驗。一旦發現報警,要采取必要的安全措施,并及時堵絕泄漏源。

3.2.5巡檢中要密切注意各油系統、管道聯接處和各排放導淋,防止油、合成氣泄漏。

3.3氨合成反應塔

3.3.1操作人員在對氨合成反應塔進行水壓試驗時要用氯離子小于2ppm的脫鹽水,運轉過程中均需避免帶入氯離子,以防止損壞氨反應塔外殼。

3.3.2冬季開工時要對氨合成反應塔進行暖塔,當壁溫升至38℃時方可繼續升壓,防止造成氨合成塔殼體脆裂影響使用壽命。

3.3.3每次開工前,要對各報警、聯鎖系統進行認真校驗和確認后方可投入運行,防止誤報造成超壓、超溫。

3.3.4在氨反應塔切除后,要充氮保護催化劑,防止催化劑氧化燒壞。

3.3.5對各調節閥、導淋、取樣點要定期檢查,防止可燃氣體外泄。

3.3.6操作人員要經常檢查氨合成反應塔的反應溫度、操作壓力,保證在控制指標內,以防超溫超壓。

3.3.7對于失靈或損壞而必須切除的安全保護系統應采取必要的補救措施。禁止在完全無保護的情況下生產。