大型合成氨装置危险因素识别及安全运行管理措施

我国引进的13套大化肥装置采用了美国凯洛格30万t/a合成氨生产工艺, 运行至今已近40年, 多套装置通过技术改造与创新使生产能力有了进一步的提高, 达到年产50万t/a合成氨的生产能力。该装置具有高温高压、易燃易爆、有毒有害的工艺特点, 操作条件脆弱、工艺波动损失大, 对该装置进行危险有害因素识别分析, 找出制约安全稳定运行的瓶颈, 预先采取针对性措施, 确保装置的安全稳定运行。

一、合成氨工艺简介

该合成氨工艺主要包括五个工序, 下面对这五个工序进行简单介绍, 以便分析识别危险因素。

1. 脱硫工序

天然气经加压至3.8Mpa进行醇胺法湿法脱硫, 然后经一段炉预热升温到371℃, 进行氧化锌精脱硫。

2. 转化工序

脱硫工序来的天然气与水蒸汽混合, 进入一段转化炉在催化剂的作用进行甲烷转化反应, 再进入二段转化炉并加入空气燃烧掉部分H2, 释放热量完成甲烷二段转化反应。

3. 高低温变换工序

二段转化气经废热锅炉回收余热后, 进入变换系统, 在催化剂的作用下气体中的CO与水蒸汽反应, 生成CO2和H2。

4. 脱碳甲烷化工序

从变换系统来的工艺气体经热钾碱工艺脱除工艺气中的CO2。脱碳后的工艺气在催化剂的作用下, 经过甲烷化反应制成氨合成原料气。

5. 压缩合成工序

合成原料气经压缩至15.0MPa, 送入合成塔进行氨的合成, 采用塔后分氨技术分离出液氨产品, 液氨产品采用低温常压氨罐贮存。

二、物料的危险有害因素分析

合成氨生产所使用的原辅料、中间产物及产品中大多为危险化学品, 其危害性分析如下:

1. 氨

氨极易挥发形成氨气, 属第2.3类有毒气体, 燃点650℃, 有刺激性气味, 使人窒息, 与皮肤接触会造成冻伤。

2. 氢气

易燃易爆气体, 燃点570℃。在空气中爆炸极限为4%~74.2%。与空气混合极易形成爆炸性混合气体。

3. 一氧化碳

无色无味、易燃易爆气体, 燃点610℃, 爆炸极限为12%~75%, 大量吸入会造成一氧化碳中毒, 严重时可致人死亡。

4. 硫化氢气体

易燃易爆毒性气体, 燃烧后的二氧化硫遇水会产生硫酸, 有腐蚀性, 很容易造成环境污染。

5. 甲烷

易燃易爆气体, 燃点537℃。爆炸极限为5%~15.4%。

三、生产过程中危险因素的识别

由于存在以上物料的危险因素, 在生产过程中要强化危险因素的辨识和管理, 保证生产的安全运行。

1. 火灾爆炸

在合成氨生产过程中压缩机、转化炉、变换炉、合成塔、工艺气管道等都存在火灾爆炸的危险。气体物料从设备管道泄漏出来会迅速与空气混合形成爆炸性混合物, 遇到明火或静电火花会引发火灾和空间爆炸。高温高压的氢氮气会加速金属蠕变、改变金相组织, 加剧设备管道的氢蚀和疲劳腐蚀, 引发物理爆炸。液氨的泄漏会形成低温云团引起人员中毒, 遇明火发生空间爆炸。

2. 窒息中毒

生产过程产生大量有毒、窒息性气体, 如硫化氢、氨、一氧化碳、氮气等。在生产过程中如果操作不当或安全设施失效, 都可能发生有毒有害气体、易燃液体、易燃气体的泄露, 造成人员窒息中毒事故, 给工作人员带来很大的危险。

3. 高温灼烧

装置中转化炉、变换炉、甲烷化炉、合成塔、蒸汽管道、锅炉等都属高温设备, 保温设施损坏等都将造成热能泄漏, 导致生产设备周围温度很高, 容易对人体造成高温灼烧事故。

4. 噪声伤害

装置中各压缩机、风机、泵等转动设备是噪声发生源, 超标噪声不仅会对工作人员的身体健康造成伤害, 还会对精神产生影响。

5. 机械伤害

在化工生产过程中不可避免会存在机械伤害, 尤其是转动设备操作、检维修作业过程中, 如果存在操作不当、不按规程操作, 都极易发生机械伤害事故。

四、安全运行管理措施

针对合成氨生产过程中存在上述危险有害因素, 可采取以下的技术措施和管理措施, 以保证生产的安全稳定运行:

1. 建立健全安全生产管理制度和操作规程, 加强作业人员培训教育, 严格工艺条件控制, 减少人失误。

2. 加强机械设备、有毒有害介质设备管道等的维护管理, 加强特种设备的定期检验, 减少危险介质泄漏的发生。

3. 采用DCS集中控制系统实现自动化生产, 特别应对危险工艺采用自动化控制, 保证装置的稳定运行。

4. 对各工序重要参数、关键控制点的设置自动检测报警连锁及ESD紧急停车系统。

5. 在可能泄漏可燃气体和有毒气体的部位设置可燃有毒气体检测报警系统和火灾报警系统。

6. 在液氨贮存和氨合成工段等涉氨区域设置喷淋洗眼器设施, 设置消防水炮、事故喷淋水及事故废水收集系统。

7. 对可能造成机械伤害、噪声、高温等危险场所作业人员配备必要的劳动防护用品。

总结

大型合成氨装置随着工艺技术的发展, 安全性能有很大的提高, 但我们决不能因为安全性提升而放松对安全生产的监管。提高作业人员的安全意识和技能是至关重要的, 制定严格的标准规范, 落实切实可行的安全技术措施和管理措施, 强化执行和监督管理, 才能保证在合成氨生产的安全稳定运行。

摘要：合成氨工业已具有100多年的历史, 但在合成氨生产过程中是具有极大的危险性的, 各类安全事故在合成氨工业生产中时有发生。本文结合我国上个世纪70年代引进的13套大化肥装置的运行情况, 对合成氨装置的危险因素进行辨识, 提出了一系列针对性措施, 旨在找到好的策略降低大型合成氨装置的危险系数。

关键词：大型合成氨装置,危险因素识别,安全措施

参考文献

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