合成氨生产的安全问题调查与对策分析

合成氨生产的安全问题调查与对策分析 （环境科学与工程学院 学号：2013107041 ） 摘 要： 合成氨生产过程多具有高温、高压、深冷、连续化、自动化、大型化的特点,生产装置中的原料和产品大多为易燃、易爆、有毒、有害、有腐蚀性的物质,与其他行业相比,合成氨生产过程涉及的危险有害因素较多,如果操作失误、违反操作规程或设备管理不善、年久失修等,这些危险有害因素就会转变为各种事故,从而危及人们的生命安全同时会造成财产损失,甚至造成严重的环境污染。本论文通过上网查找资料对合成氨生产危险有害因素调查分析,并对合成氨企业重大危险源进行辩识.从而提出安全对策。 关键词：合成氨；生产安全调查；对策分析

一、合成氨生产工艺简述 1.1.1碳化煤球工段 消石灰和细煤粉按一定比例混合后经煤球机压制成煤球后送入碳化罐，利用脱碳工段低闪器回收的CO2再生气（CO2含95%以上），进行碳化煤球的生产。碳化合格的煤球定期出罐作为造气原料。 再生气由脱碳工段送来与除尘冷却后的循环气混合，经循环风机、加热器加热后，送入碳化罐进行碳化煤球的生产。部分循环气在出碳化罐后放空，以保持循环气中CO2含量：≥50%。 本工段主要工艺要求：煤球碳化度≮80%；碳化煤球强度≮40Kg。 1.1.2造气工段 造气炉采用固定层间歇式煤气发生炉。碳化煤球由造气炉炉顶加入，入炉空气压力：≤28 kPa。碳化煤球在炉内分别与空气、蒸汽反应生产半水煤气。 生产过程分吹风、蒸汽上吹、蒸汽下吹、蒸汽二次上吹和吹净回收五个阶段进行。每个循环时间大约120秒，入炉蒸汽压力0.05～0.08MPa。煤气出口温度：炉顶＜500℃，炉底180-250℃。 吹风阶段所产生的吹风气经除尘后送吹风气余热回收装置回收余热副产蒸汽，夹套汽包蒸汽压力：0.21MPa，余热锅炉蒸汽压力：≤1.3MPa 制气阶段产生的半水煤气经除尘、回收余热，冷却后送入半水煤气气柜。 本工段主要工艺指标为：半水煤气中有效成分：H2+CO≥65%；氧含量：≤ 0.5%，CO2≤14.0%。 1.1.3半水煤气脱硫工段 气柜来的半水煤气含H2S＜2g/m3，通过罗茨风机加压后，再经除尘、脱硫、清洗后送往静电除焦油器除去焦油后，送压缩机一段进口。 吸收了半水煤气中的H2S的脱硫富液经空气再生分离硫分后循环使用。脱硫液再生温度：＜50℃。 本工段主要工艺指标为：脱硫后半水煤气中H2S含量≤100mg/m3。 1.1.4压缩工段 由脱硫工段来的半水煤气经压缩机一、二段加压后送变换，出变换的变换气一部分直接送压缩机三段进口加压后送脱碳工段脱碳后送压缩机四段进口；另一部分变换气经碳化去除CO2生产碳铵后回压缩机三段进口，经压缩机三、四、五段压缩后的气体混合后送铜洗工段；铜洗工段出来的精炼气经压缩机六段加压后送氨合成工段。 压缩机各段出口气体均经冷却，分离油水后送各工段或进压缩机下一段进口。 本工段主要工艺指标为：二段出口压力：≤0.85MPa；五段出口压力：≤13.5MPa；六段出口压力：≤31.5MPa。各段出口温度：＜170℃；冷却油压力：0.3-0.58 MPa 1.1.5变换工段 由压缩机二段来的半水煤气经除油后进入饱和塔增湿增温后，在大热交中与中变炉出的变换气换热进一步提温后，送进中变换炉进行变换反应。半水煤气中的CO在催化剂的作用下与H20反应转化为CO2和H2。中变气在大热交和半水煤气换热降温、经调温器调温后，送入低变炉进一步进行变换反应。出低变炉的低变气依次经一水加、热水塔、二水加、水冷排管、冷凝塔回收热量及降温后分别送碳化工段和压缩机三段进口。系统压力：≤0.85MPa；系统压差：≤0.08MPa 本工段主要工艺指标为：中变气中CO含量：4～7%；低变气中CO含量：0.8～2.0%。 1.1.6碳化工段 由变换工段来的变换气依次经过碳化主塔、副塔、固定副塔，与塔内的碳化浓氨水逆向接触生成碳酸氢铵结晶并由主塔底部取出，经沉淀，离心分离得到碳酸氢铵产品。固定副塔出来的气体再经过回收塔、清洗塔、综合塔、净氨塔的洗涤吸氨，进一步去除CO2和NH3，得到合格的碳化气送压缩机三段进口。系统压力：＜0.8MPa，系统压差：≤0.25MPa 碳化浓氨水的制备是用氨合成工段送来的气氨通过高位吸氨器吸收、冷却得到一定碳化度、一定浓度的浓氨水。 本工段主要工艺指标为：出主塔气体中CO2为7～11%，出固定副塔气体中CO2≤1.2%，出回收塔气体中NH3≤1.5%，出清洗主塔气体中CO2≤1%。 碳化气中CO2:≤0.2%，NH3:≤0.3g/m3；浓氨水浓度：130±5tt。 1.1.7脱碳工段 由压缩三段来的变换气经冷却器与脱碳气、低闪气换热冷却后，进入脱碳塔脱去CO2再经分离、回收冷量后送回压缩机四段进口。低闪器回收的CO2一部分送碳化煤球工段，另一部分送往食品级CO2生产工段。 脱碳塔底部出来的脱碳富液经高闪器回收N2、H2、低闪器回收CO2后，经空气再生进一步去除CO2后，由贫液泵加压、氨冷器冷却后，从脱碳塔上部进入脱碳塔，作为脱碳液循环使用。生产过程中定期抽出一部分脱碳液（～5%）送脱水系统脱除脱碳液中的水份，以保持脱碳液中的含水量。 系统压力：<1.7MPa，系统压差：＜0.2MPa。 本工段主要工艺指标为：净化气中CO2含量≤0.2%；脱碳液（NHD）含水量＜7%。 1.1.8铜洗工段 由压缩五段来的碳化气和脱碳气由铜塔底部送入，与塔顶喷下的铜液逆向接触，气体中的CO、CO2等被铜液吸收后，从铜塔塔顶送出，经铜液分离器分离铜液后，送到压缩机六段进口。 吸收了CO、CO2的铜液出铜塔塔底经减压后，进入铜液再生系统。再生合格的铜液经泵加压后，从铜洗塔上部进入铜洗塔，作为铜液循环使用。铜洗塔进口气体压力≤13.5MPa，铜洗塔压差：≤0.5MPa。 本工段主要工艺指标为：精炼气中（CO+CO2）：≤30PPm；低价铜与高价铜之比为4～7。 1.1.9氨合成工段 循环机出口气体经油分离器分离油后，进塔前预热器预热提温后进入氨合成塔，在氨合成触媒作用下，N2和H2合成为NH3。 完成反应的合成气从合成塔底部送出，依次经过余热锅炉、塔前预热器和水冷排管回收余热副产蒸汽和冷却降温后，再经冷交、氨冷、冷交进一步冷却，并将合成气中的NH3冷凝、气液分离：液体送液氨贮罐贮存；气体作为合成循环气回循环机加压，与由压缩机六段来的新鲜气汇合后进氨冷器，进入下一个循环。系统压力≤31.5MPa，系统压差≤3.0MPa。 氨冷器中的液氨由液氨贮罐送来，在氨冷凝器中气化冷却合成循环气后送碳化工段制备浓氨水或送冰机循环使用。 本工段主要工艺指标为：循环气中氢含量为50～55%；补充气中氢含量≥70～75%；合成塔进口气NH3含量≤2.0%。 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。 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