合成氨生产安全

1 合成氨生产安全

氨(NH3)常态下是有特殊气味的强刺激性气体，密度0.771克/升(标准状况)，相对密度为0．5971(空气=1)，易燃，自燃点为651℃，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132.30℃，沸点为33.42℃、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。

一、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)。以无烟煤为原料合成氨的生产总流程如下图。

合成氨生产总流程

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)，获得纯氮气和氢气混合气体； 2 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。

二、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：急性中毒： 短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰可带血丝、胸闷、呼吸困难，可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等，可出现紫绀、眼结膜及咽部充血及水肿、呼吸率快、肺部罗音等。严重者可发生肺水肿、急性呼吸窘迫综合征，喉水肿痉挛或支气管粘膜坏死脱落致窒息，还可并发气胸、纵膈气肿。胸部X线检查呈支气管炎、支气管周围炎、肺炎或肺水肿表现。血气分析示动脉血氧分压降低。

合成氨生产还有噪声、腐蚀性液体灼伤等职业危害。

三、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 3 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 4 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。

5 三、压缩工序重大事故危险与防范

在整个合成氨生产过程中氢氮气压缩机工序占有其重要的地位它所压缩的气体来源于脱硫后的半水煤气经各级压缩后分别送至变换、脱碳、精炼、合成等工段正如人的心脏把全身的血液压缩输送至人体的各个器官、部位因此，压缩岗位的安全与外工序相互影响极大，责任重大

（一）、重大事故危险主要有以下二个方面:

1、爆炸危险

(1)物理爆炸：物理爆炸是由于超压而发生其主要原因有：

①活门的损坏，因活门一坏本段压力下降，而前段的压力上升如果安个阀失灵当压力上升的生产系统中的客器或管道薄弱即可能超压而爆炸。

突然紧急停机后，由于措施不当口而能引起气体倒流，高压窜低压而爆炸

③阀门开关错误或阀门内漏(特别是连通阀门)致使高压气体窜入低压系统如高压段排油阀门内漏至密闭集油器时，造成集油器超压爆炸。

(2)化学爆炸:压缩工序的化学爆炸的因素是多方面的

①气体泄漏后造成空间爆炸由于压缩机所压缩的全部是易燃易爆的气体，一旦泄漏后，立即与空气混合达到燃烧或爆炸的条件，遇着火源就形成燃烧或爆炸。由于一定压力的可爆炸性气体不断漏出，迅速达到爆炸极限，因此往往爆炸伴随发生。例如：当七段压力在30M P时，若泄漏后1M3成为常压，其体积迅速膨胀变为300M3,同时由于压缩所泄漏气体温度较高或气流高速冲刷产生静电火花，具备爆炸的条件，爆炸就必然发生

② 抽负压时的爆炸压缩机一旦出现抽负压必然造成空气混入可燃气共同压缩，由于压缩过程的发热或将气体输送至其他高温工序，就会发生爆炸这种负压在压缩机的各段均有可能发生。如因罗茨机跳闸，一段进口气源中断情况下，压缩机仍继续抽气:各段进气阀门可能损坏或未打开等。1999年4月12口三明化工厂就因一进阀蕊脱落未打开，在高压机启动40多分钟后吸入空气而爆炸，死亡2人。1976年河北大城化肥厂压缩机放空阀未关，吸入空气发生重人爆炸，机毁人亡，死者达17人。

③空气试压时爆炸。由于油分等压缩系统的设备管道表面，经长期高温作用，油污被炭化为炭黑，炭黑、铁锈和润滑油气化的混合物，在温度上升到150℃左 6 右时，会发生自燃，引起炭黑粉尘的爆炸。1971年3月广东顺德化肥厂曾发生此类事故，四段油分及冷排爆炸。

④、曲轴箱爆炸

曲轴箱的爆炸原因来自于润滑油的气化。由于压缩机各运动部件因装配问题或故障等而配合不好，磨擦产生高温，高温引起润滑油的气化，油蒸汽在曲轴箱内与空气混合达到爆炸浓度，又遇磨擦的温度或运动的撞击，就会发生爆炸1997年漳平化肥厂就曾有发生。

2、液击与带液事故

气体中带液对合成氨生产带来极大危害，轻者会使催化剂或填料产生污染或

中毒失效，严重带液使气缸发生“液击”造成设备毁坏。带液的主要原因来自于工艺指标控制不严或操作人员监控失职。

具体有:(1)有关岗位液位过高或满液(应特别注意假液位未发现)；

（2）突然或紧急停机时，相关的外工序系统压力大于压缩出口压力，止回阀失灵，致使倒流；

(3)气液分离不良，液体不断夹带如精炼气中的CO2:过高，将引起铜分内填料被碳铵结晶(或有污)堵塞，降低铜液分离效果，铜液雾沫夹带入压缩七段缸内。

发生带液可能的主要岗位有:变换的饱和塔；精炼的铜塔、铜分；脱炭吸收塔；还有采用湿法脱硫的清洗塔；以及碳铵流程的碳化清洗塔等。

（二）、压缩岗位事故的防范要点

压缩岗位与合成氨生产中的大多数工段都有着直接关系，而事故突发性强，后果严重不论机械故障或操作失误往往使事故在几秒钟内发生，如处置不谨慎、不及时、不果断，还可能造成二次事故的严重后果。因此除压缩岗位本身外，

相关岗位的稳定将直接关系到压缩岗位的安全。

防范要点：

1、必须严格遵守岗位操作规程，遵守劳动纪律和安全纪律提高操作安全技能，熟练掌握异常情况的判断和事故处理的能力，提倡操作前“三十秒”安全思考。

2、必须按操作法认真操作加强岗位联系严禁“三超”。特别是在开、停车过程中，严防阀门开关错误，在倒机及送气时要确保压力平衡并确保输出压力低