合成氨生产安全.doc

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05971(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157274)。氨气常温加压即可液化(临界压力114MPa，临界温度132.30，沸点为33.42、凝固点为77712。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；合成净化后的氢氮混合气(H2：N23：1)经压缩机加压至3032MPa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30mgm3。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10mgm3。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05，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0809之间；必须装设在线氧含量分析报警仪(报警限设在含氧08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。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： 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 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 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 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。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。、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于系统压力而发生倒流，防止切气与送气顺序错误 3、必须严防各段进口产生负压，各相关岗位应加强液位控制，防止抽空或带液。 4、必须加强压缩后各段气体的冷却及缸套、润滑油等的冷却，防止断水或其他原因造成超温 5、认真过细地加强巡回检查，消除跑、冒、滴、漏和管道振动等。把各类隐患消灭于萌芽状态。 6.严格执行容器规程，确保检修、装配质量和安全附件可靠，禁用伪劣配件 7.空气试压必须严格控制压力及温度(压力12M P，温度150)，开关阀门应缓慢，确保各段良好冷却、润滑。五、变换工序重大事故危险与防范 变换工序生产的特点:一是变换前的半水煤气中有高含量的一氧化碳（含CO28%），变换后的气体含有高氢（含H2 72% )，因此，化学爆炸与火灾事故突出。一是变换工序具有反应、换热、分离多种类化工压力容器，这些容器又受温差大、气液交替、易腐蚀等的影响，使其疲劳或薄弱，导致气体泄漏甚至超压爆炸较多发生。 （一）、变换工序的重大事故及原因 1,爆炸与火灾 据全国化肥企业几十年的统计，变换的爆炸事故在热水饱和塔、变换炉、热交换器、气水分离器、焦碳过滤器均有发生。其主要原因有: 气体中氧含量过高，引起系统内化学爆炸。 变换的压力容器物理爆炸较为多见，（同时伴随着化学爆炸及火灾）。原因:一是容器制造的缺陷特别是焊道质量差和材质错用）。二是容器受腐蚀致使壁厚减薄。 2、中毒与空息事故 变换的中毒或窒息的主要原因有： 变换系统的温度较高及设备受腐蚀，易产生半水煤气的跑、冒、滴、漏; 操作中排污过量或放空，导致煤气大量扩散; 生产过程中的抽堵盲板或局部泄漏点的抢修; 停车时，进入热水饱和塔、冷却塔内检修，进入变换炉内更换触媒时，由于内部煤气置换不干净或空气不足，造成人的煤气CO中毒或窒息。 因蒸气压力低于系统压力，导致煤气倒入蒸汽系统，造成本岗位或外岗位煤气外漏而中毒（常见蒸汽与澡堂联接又无安全措施，洗澡人员发生中毒）。（二）、变换工序的事故防范要点 1、严格把好容器制造质量关。包括选材、焊接、检测的所有环节。 2、加强设备防腐。所有允许内部防腐的容器，必须认真采取防腐措施。 3、加强操作使用管理，严格各项工艺技术指标。应特别控制H2S 、O2含量在最低指标，控制热水塔水不得呈酸性，PH值应严格控制在79的范围。严禁超温、超压、超负荷，避免频繁开停车。 4、加强设备、容器的检测与检修。各容器应每年进行内部腐蚀情况检查与检测（应特别注意气体进、出口范围的塔内壁及气、液交接处的塔内壁及填料可能磨擦部位的界面的检查)。在检修中应特别重视焊条型号与焊缝质量的保证。 5、排污及放空操作应谨慎，防止排污跑气而中毒，放空过速而着火。 6、严格停车检修的安全把关，特别应认真做好动火、进罐入塔作业、抽堵盲板的审批，按规程确保置换彻底，清洗十净，取样分析准确，作业安全措施落实。 六、合成工序重大事故危险与防范合成工序是氮肥厂生产特点的集中反映，不仅工艺严格、设备复杂，而且生产的介质是含高氢的易燃易爆气体，产品氨具有重大毒害。因此，合成工序一旦事故发生所造成的后果特别严重。 （一）、合成工序的特点与危险 1.高压与低压共存 氨的合成一般都采用在30Mpa左右的压力下进行，属于高压的等级，而合成后的氨经冷却分离输至氨罐，其压力在2.5 Mpa的较低压下进行。因此，合成工序的压力处在高低压共存。 由于这个特点，决定了两种常见的危险:一是操作的失误，会导致高压气体窜入低压设备，造成爆炸。如当放氨操作过度使高压气体混入氨罐，将造成氨罐的超压爆炸。一是气体交换设备的缺陷或损坏，也将使附压气体窜入低压系统造成超压爆炸。2,高温与低温同在 氨的合成热点温度一般需在460的条件下进行，然而合成后的气一氨混合气又要经0-5的低温进行分离。因此在合成工序，高温与低温都同时存在。在这样条件下，对合成工序的设备提出相应苛刻的要求。 高温高压的设备既要符合承压强度的要求，又要防止高氢介质下钢材氢脆、脱炭的腐蚀。而低温的危害同样不可忽视。应特别注意在低温下（-20以下）时，普通金属将产生晶相破坏，钢材的强度如同“豆腐渣“、这是十分可怕的危险。3、设备技术高，缺陷危险大合成工序的动静设备繁多、复杂，大至容器、机台，小至垫片、螺丝、，如果设计、制造、或选用等的差错，必将在生产中埋下重大祸患。因此必须特别强调的是材质的选用和焊接的质量。（包括焊条的型号与焊接的工艺和操作)。 4、检修难度大，事故常发生 合成工序的检修，存在着重大的危险，不讲科学，违章蛮干必然带来重大的事故。 其一、检修的压力危险。由于合成的气体大多处在30Mpa的高压下，因此，防止带压检修和避免泄漏的重要性非同小可。因带压紧固或拆卸阀门螺丝，致使阀盖或阀杆脱出而曝炸的事故有之;因带压拆卸合成塔小盖而爆炸的事故屡见不鲜;因误认为压力表为零忽视检查压力是否泄尽，就拆除管道或设备导致机毁人亡。其二、检修的泄漏危险。合成工序含有72-76%左右的氢，而氢的爆炸极限为4.1-74.2%,是合成氨生产中，爆炸范围最宽，化学爆炸危险最大的成分之一。 第三，中毒窒息与动火危险。合成既有较高纯度的氢、氮原料气，又有剧毒的成品氨的化学危险品。在检修过程中，严禁带压和火花源，是杜绝物理爆炸和化学爆炸所必需。然而防止中毒与窒息的发生同等重要。一、合成工序事故的防范要点 1、严格遵守岗位操作规程，遵守工艺纪律、安全纪律和劳动纪律，严格控制温度特别是反应热点温度、合成塔壁厚温度、氨冷温度等)、压力泣随时密切注意系统高压、氨罐压力、合成塔压差、循环机进出日压差和废锅压力等)和液位 厘点是氨分液位和废锅液位)。严禁七超”。要特别防止放氨过头”，造成高压串低压的现象，防止阀门开关过猛或牡头”叶关过头司一能会使阀杆顶死或脱牙而脱出的危险)。 2、严格设备包括动、静设备、阀门、管道等)及其附件、备件、垫片