合成氨生产安全技术措施

氨(NH3)常态下是有特殊气味的强刺激性气体,相对密度为0.5971(空气=1),易燃,自燃点为65112,能与空气形成爆炸性混合物(爆炸极限15.7%~27.4%)。氨气常温加压即可液化(临界压力11.4MPa,临界温度132.512),沸点为-33.512、凝固点为-77.712。氨的水溶液称为氨水,呈碱性。

氨主要用途是生产氮肥,还用于生产硝酸、纯碱、化纤、塑料、橡胶、医药、染料和爆炸晶,液氨可用作制冷剂。

生产工艺?合成氨生产所用原料有固体燃料(煤)、液体燃料(石油或其产品)、气体燃料(天然气、焦炉气、炼厂气)。

合成氨的生产分为三部分:

造气——原(燃)料通人空气(氧气)和蒸汽,汽化成为水煤气(半水煤气),该粗原料气由氢气、氮气、二氧化碳、一氧化碳和少量硫化氢、氧气及粉尘组成,原料气经废热锅炉回收热量后存于气柜;

变换净化——气柜来的原料气通过电除尘器除去粉尘进入气压机加压,经脱硫(脱除硫化氢)、变换(将一氧化碳转化为氢和二氧化碳)、脱碳(吸收脱除二氧化碳)后,再次加压进入铜洗塔(用醋酸铜氨液)和碱洗塔(用苛性钠溶液)进一步除去原料气中的一氧化碳和二氧化碳(含量降至十万分之三以下),获得纯氢气和氢气混合气体;

合成——净化后的氢氮混合气(H2:N2=3:1)经压缩机加压至30~32MPa进入合成塔,在铁触媒存在下高温合成为氨。

生产是在密封、高压、高温下连续进行的。

职业危害合成氨生产的物料(易燃易爆、有毒)和工艺条件决定其具有极大固有危险性,事故统计表明,化工系统爆炸中毒事故最集中的就是合成氨生产。

爆炸——合成氨生产中的化学爆炸可归成三类。一是高温高压使可燃气体爆炸极限扩宽,气体物料一旦过氧(亦称透氧),极易在设备和管道内发生爆炸;二是高温高压气体物料从设备管线泄漏时会迅速膨胀与空气混合形成爆炸性混合物,遇到明火或因高流速物料与裂(喷)口处摩擦产生静电火花引起着火和空间爆炸;三是气压机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解,在附近管道内造成积炭,可导致积炭燃烧或爆炸。

高温高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织,还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀及渗氮,加剧设备的疲劳腐蚀,使其机械强度减弱,引发物理爆炸。物理爆炸后往往接着发生化学爆炸。

中毒——合成氨生产中,液氨大规模事故性泄漏会形成低温云团引起大范围人群中毒,遇明火还会发生空间爆炸。一氧化碳、硫化氢的中毒频度和严重度则都是化工生产中最高的。

1.一氧化碳

一氧化碳属血液窒息性气体,进入血液后与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白,使血液输氧能力降低,造成组织缺氧。急性一氧化碳中毒是吸入较多一氧化碳后引起的急性脑缺氧性疾病,以中枢神经系统的症状和体征为主。我国卫生标准规定的一氧化碳车间最高容许浓度为30mg/m3。

2.硫化氢

硫化氢是强烈的神经毒物,对黏膜有强烈刺激作用。它的全身毒作用是由于其抑制细胞色素氧化酶,阻断生物氧化过程,造成组织缺氧(内窒息)所致。我国卫生标准规定的硫化氢车间最高容许浓度为10mg/m3。

3.氨

氨的毒性见“硝酸生产安全”。

合成氨生产还有噪声、腐蚀性液体灼伤等职业危害。

安全措施?合成氨企业通常都是重大危险源,要按国际公约和国家有关规定采取特殊控制措施,如安全检查、安全运行、安全评价、应急计划和安全报告制度等等,防止液氨、一氧化碳大规模泄漏引发社会灾难性事故。

1.防止化学爆炸

(1)严防过氧(透氧)

无论以煤还是以重油为原料造气,过氧都是引发设备管线内化学爆炸的关键因素。要控制煤气中氧含量不超过0.5%,当氧含量达到1%时,要立即停车处理。

用煤造气时控制过氧的主要措施是,煤入炉前要把大小块分开,使之燃烧均匀、完全而不产生风洞;炉温偏低时应延长吹风时间;确保自动机及其阀门控制正确灵敏,保证吹入气体的顺序正确;若吹入气体顺序错误或蒸汽中断,应立即将制气循环转入吹空气放空阶段,同时打开炉下安保蒸汽(亦称保压蒸汽),吹净蒸汽。

用重油造气时控制过氧的主要措施有,投料时炉温应在850℃以上,投料顺序为先蒸汽、次油、后氧气;操作中严禁油中带水并严格控制氧油比在0.8~0.9之间;必须装设在线氧含量分析报警仪(报警限设在含氧0.8%以下),同时还须装设油、氧、事故蒸汽、系统放空和氧气放空的联锁装置,设置过氧自动停车并自动打开放空联锁装置,以避免下游设备(尤其是洗涤塔)过氧爆炸;严防供油中断。

(2)严防物料互窜

用煤造气须严防煤气窜入鼓风机系统(常发生在鼓风机突然停电停机时)形成爆炸性混合物,鼓风机开机前必须置换分析以防鼓风机和空气支管、总管爆炸。

用重油造气时,若氧压机停车则氧气管道压力下降,高温煤气会倒窜入氧气管道引发爆炸,所以氧气管道要装设压力报警器、止逆阀和自动加氧装置。为防止氧气窜入氮气系统发生爆炸,亦应装设可靠的止逆装置。

在变换净化部分:要严防下游气体(其氢气含量已大大提高)倒窜回上游,因而要装设必要的液封、放空、止逆等装置;严防脱硫塔、脱碳塔、铜洗塔、碱洗塔发生泛液和出口气体带液,这会造成高压机液击,甚至引起恶性爆炸。为此应精心控制气体流速、精心控制塔中液位,同时保证液位计灵敏可靠、防备出现假液位。

(3)防止可燃气体物料泄入空气引发空间爆炸,应合理布点装设在线可燃气体监测报警器,及时发现泄漏及时处理,保证液封和安全放空设施功能正常。

2.防止物理爆炸

关键是保证设备、管线(尤其是弯管、弯头)、接头的机械强度和密封,一定要定期检验和检修。严禁带病运转。贮罐、气柜物理爆裂会引起大规模泄漏,应大范围(包括厂外)禁火禁电、疏散人群。

3.中毒和噪声控制

(1)作业现场应合理布点装设一氧化碳、硫化氢、氨的监测报警器;有条件的企业应建设事故氨吸收处理系统,设气防站。对这些气体可能出现的场所,必须施行监护作业,携带便携式气体检测器,配备送风式或自给式呼吸器。

(2)噪声超标岗位应采取减振、隔声、消声等降噪措施,难以达标的岗位应为职工提供耳罩、耳塞或护耳器等防护用品。

(3)变换净化岗位可适当设置洗眼器或水淋洗设施。

4.检修安全

检修期间是爆炸、中毒事故发生最集中的时间,除做好周密的安全检查之外,必须严格遵守进塔入罐、动火、高处作业等的安全规定。严禁无证作业。

篇2:合成氨安全生产要点

1工艺简述

天然气(主要成份为甲烷)经脱硫后与水蒸汽混合,先进入一段转化炉,在压力3.6MPa、温度834℃和镍系催化剂的作用下,大部分甲烷转化为氢气、一氧化碳和二氧化碳。然后在二段转化炉引入空气在炉内燃烧继续进行转化,同时提供氨合成的主要成分氮气。转化气中的一氧化碳在高、低变换炉中于426℃、224℃和铁系、铜系催化剂作用下与水蒸汽反应生成氢气和二氧化碳。变换气中的二氧化碳在脱碳塔用苯菲尔溶液吸收,溶液中二氧化碳反再生释出作为副产品。脱碳气中的一氧化碳、二氧化碳于甲烷化在354℃和镍系催化剂作用下与氢反应生成甲烷和水蒸汽。最后,氮氢混合气用合成气压缩机压缩到24MPa送入合成塔,在540℃和铁系催化剂作用下氮氢气进行合成反应,出塔气经冷却使氨冷凝分出即为合成氨产品。

合成氨生产所用原料(天然气、石脑油、渣油),中间物料(甲烷、氢、一氧化碳)、产品(氨)是易燃、易爆、有毒、有害物质。

2重点部位

2.1转化反应炉该炉是合成氨生产的关键设备。通过它将原料与水蒸汽、空气反应生成氢、一氧化碳和二氧化碳,并提供合成反应的主要成分之一氮。

在转化反应过程中,如水碳比控制过低会造成转反应管结碳而局部超温烧坏炉管。某厂曾因此使一段炉管破裂,炉墙烧坏。对于二段转化炉,在引入空气过程中喷嘴流速太小或点火不好,会造成烧坏喷嘴和发生爆炸。另外,生产过程中原料、燃料的波动,也会使转化反应变化迅速。因为反应温度高,一旦仪表失灵或有其他失误,就可能出现反应炉超温烧结催化剂等事故。

2.2合成气压缩机该机是合成氨装置的关键动设备之一。生产中合格的氮、氢气,经该机升压至24MPa,送入氨合成塔。

该设备是高转速(10479min-1)。大功率(20973kW)离心式压缩机,动力为高压(10.5MPa)、过热(482℃)蒸汽。一旦因调速器失灵或操作不当,会造成机组喘振或超速而损坏机组。另外,复杂的辅助油系统,一旦波动,也会造成联锁停车、烧瓦直至机组损坏事故。某厂曾多次因此而烧坏压缩机高压缸止推瓦。该机输出的物料及润滑油的泄漏,会引起着火、爆炸等事故。

2.3氨合成塔该反应塔是合成氨装置的关键设备之一,合格的氮、氢气在合成塔中反应生成氨。

合成反应在高压(24MPa)、高温(540℃)下进行,可因氮、氢比控制失调和调节不及时导致反应塔超压、超温而影响生产的正常进行或造成催化剂老化。另外,如果发生反应物料泄漏,会造成生产现场可燃气体、有毒物超标而导致爆炸、着火和人员中毒等事故。

3安全要点

3.1转化反应炉

3.1.1进入转化反应炉的水、碳比应控制在3.5以上。在加负荷时要按规定先加蒸汽,再加原料气,最后加空气。减负荷时:先减空气,再减原料气,最后减蒸汽,以防止催化剂结碳和超温。

3.1.2操作人员在二段转化炉配空气时应按规定程序操作,先配入少量空气并观察炉温有上升后方可继续配入。并经常检查二段转化反应炉空气配入比例和床温(1006℃)的变化,防止配空气不当造成爆炸和超温。

3.1.3操作人员在炉堂火嘴点火时应遵守点火规定:利用点火装置,先点火,后开燃料气,严禁引火和用其他明火点火,防止火嘴回火和炉膛爆炸。

3.1.4每次开工前必须对报警信号、联锁系统进行严格确认,防止误报和误动作引起停车事故。

3.1.5正常运行中要定期对一段转化反应炉管壁进行测温检查,发现问题及时处理,以防局部过热烧坏炉管。

3.1.6对各火嘴阀门、阀门盘根、法兰接头和分析点要定期检查,防止原料、燃料外泄。

3.1.7操作人员要经常检查炉膛火嘴有无脱火,以及氧含量和燃烧情况,防止炉膛二次燃烧和火嘴偏烧。

3.1.8操作人员要经常检查反应管花斑的出现、发展和炉温变化,防止反应管局部超温。

3.2合成气压缩机

3.2.1该机在启动前首先要按程序进行暖管、暖机及低速运行检查和紧急停止试验,无问题后方可再启动升速。升速过程中应不停顿的越过临界转速,以防带水滴损坏叶轮和喘振损坏机组。

3.2.2操作人员在正常生产中要定期计算喘振余量,使之在规定范围之内(1.05-1.3),防止机组喘振。

各段轴位移、轴振动值要经常检查,并定期校验,防止超标和误报引起跳车或损坏机组。

3.2.3每次开工,要对各仪表报警、联锁系统进行严格确认后机组方可启动,防止仪表误报造成误动作。

3.2.4仪表人员要定期对可燃气体报警仪进行检查、校验。一旦发现报警,要采取必要的安全措施,并及时堵绝泄漏源。

3.2.5巡检中要密切注意各油系统、管道联接处和各排放导淋,防止油、合成气泄漏。

3.3氨合成反应塔

3.3.1操作人员在对氨合成反应塔进行水压试验时要用氯离子小于2ppm的脱盐水,运转过程中均需避免带入氯离子,以防止损坏氨反应塔外壳。

3.3.2冬季开工时要对氨合成反应塔进行暖塔,当壁温升至38℃时方可继续升压,防止造成氨合成塔壳体脆裂影响使用寿命。

3.3.3每次开工前,要对各报警、联锁系统进行认真校验和确认后方可投入运行,防止误报造成超压、超温。

3.3.4在氨反应塔切除后,要充氮保护催化剂,防止催化剂氧化烧坏。

3.3.5对各调节阀、导淋、取样点要定期检查,防止可燃气体外泄。

3.3.6操作人员要经常检查氨合成反应塔的反应温度、操作压力,保证在控制指标内,以防超温超压。

3.3.7对于失灵或损坏而必须切除的安全保护系统应采取必要的补救措施。禁止在完全无保护的情况下生产。