合成氨的重點設(shè)備、危險因素及防范措施

　　評論：　更新日期：2011年01月06日

　一、重點部位及設(shè)備

　　(一)重點部位

　　1.轉(zhuǎn)化系統(tǒng)

　　轉(zhuǎn)化系統(tǒng)由二段轉(zhuǎn)化爐、二段轉(zhuǎn)化爐、廢熱鍋爐以及燃料燃燒、煙氣廢熱回收設(shè)備組成。高溫設(shè)備集中，一段爐爐膛高達1300℃，二段爐出口950℃，廢熱鍋爐產(chǎn)生IOMPa(表)高壓蒸汽。設(shè)備內(nèi)為易燃、易爆氣體，壓力達4MPa(表)。

　　轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是裝置中的高溫區(qū)，其特點是高溫、高壓、易燃、易爆、有毒。若發(fā)生超溫，易造成設(shè)備損壞，工藝氣體泄漏，而引發(fā)重大火災(zāi)，爆炸事故。

　　2．合成系統(tǒng)

　　合成系統(tǒng)由合成塔、水加熱器、熱交換器、冷交換器、水冷器、氨冷器、氨分離器等高壓設(shè)備組成。是裝置中高壓設(shè)備集中的區(qū)域。設(shè)備壓力等級一般為20～25MPa(表)。設(shè)備內(nèi)工藝介質(zhì)為H₂、N₂、NH₃等。

　　由于壓力高，設(shè)備發(fā)生泄漏，易造成火災(zāi)、中毒、爆炸事故。如設(shè)備存在缺陷或產(chǎn)生氫脆、產(chǎn)生裂紋，在發(fā)生物理爆炸的同時，還可發(fā)生化學爆炸，往往造成災(zāi)難性的后果。

　　(二)重點設(shè)備

　　1.一段轉(zhuǎn)化爐

　　一段轉(zhuǎn)化爐承擔著將原料烴類與蒸汽發(fā)生反應(yīng)制取原料氣的任務(wù)。其操作、運行是否正常影響到整個裝置的安全運行，是裝置中結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作條件苛刻的關(guān)鍵設(shè)備。一段轉(zhuǎn)化爐曲輻射段、對流段及燃料系統(tǒng)組成。輻射段一般有幾百根轉(zhuǎn)化爐管，爐管內(nèi)裝填催化劑，烴類與水蒸氣在爐管內(nèi)反應(yīng)。爐管外用燃料氣(油)燃燒形成的火焰直接加熱，爐管外壁溫度高達900-950℃，爐管內(nèi)壓力為4MPa(表)，運行條件比較苛刻。對流段為有效回收熱能，采傭多種工藝物料與煙氣換熱，換熱方式較復(fù)雜。一段轉(zhuǎn)化爐在生產(chǎn)中，如發(fā)生催化劑中毒、結(jié)碳，水碳比失調(diào)，燃料系統(tǒng)故障、爐管超溫等都可造成事故。如發(fā)生設(shè)備損壞、泄漏還可引發(fā)重大火災(zāi)、爆炸事故。

　　2．壓縮透平機組

　　合成氨裝置有合成氣壓縮機、氨氣壓縮機、工藝空氣壓縮機、原料氣壓縮機四大機組采用離心式多級壓縮機組，用蒸汽透平驅(qū)動。原料氣壓縮機壓縮氣體為天然氣或干氣，出口壓力4MPa(表)；氨氣壓縮機壓縮氣氨，出口壓力1．6—1．8MPa(表)；工藝空氣壓縮機壓縮空氣，出口壓力4MPa(表)；最重要的是合成氣壓縮機，壓縮氣體為H₂、N₂氣體，出口壓力—般為20—25MPa(表)，采用10MPa(表)高壓蒸汽透平驅(qū)動，轉(zhuǎn)速可達11000r／min，被稱為合成氨裝置的“心臟”。

　　大機組一般在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速下運行，密封、潤滑條件要求高，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)復(fù)雜。運行中如發(fā)生喘振、氣體帶液、軸瓦磨損、密封損壞、軸位移高等都可造成機組故障。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護保養(yǎng)、檢修安裝要求高。如維護不當，檢修安裝未達到精度標準，也容易發(fā)生設(shè)備故障。而四大機組均為單系列運行，無備用機組，任何一臺機組的停機，都可造成全裝置停車。而且泄漏出來的NH₃、H₂、N₂，原料氣還可造成重大的火災(zāi)、爆炸、中毒事故。

　　3．合成塔

　　合成塔是裝置的主要設(shè)備，氫氣與氮氣在合成塔內(nèi)反應(yīng)生成氨。合成塔是高溫、高壓設(shè)備，工作壓力20～25MPa(表)，反應(yīng)溫度500℃左右。由承受高壓的外殼及承受高溫的內(nèi)件組成。內(nèi)件由熱交換器及觸煤筐組成，觸煤筐內(nèi)充填合成觸煤，內(nèi)件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

　　合成塔運行中，如發(fā)生觸煤中毒、觸煤超溫、入塔H₂／N₂比失調(diào)等，可造成裝置運行正?；蛲＼?。塔內(nèi)件如壓差過大，可引起內(nèi)件變形，而造成重大設(shè)備事故。

　　氮氣、氫氣在高溫、高壓下會對金屬材料發(fā)生滲氮、氫脆脫碳腐蝕。外殼發(fā)生超溫，是十分危險的，可使設(shè)備材料遭受破壞，造成災(zāi)難性的后果。???

　　二、危險因素分析及其防范措施

　　合成氨裝置采用的原料、燃料、過程產(chǎn)物及產(chǎn)品大多為甲類、乙類火災(zāi)危險性物質(zhì)，其中還有有毒物質(zhì)，操作又在高溫、高壓下進行。其生產(chǎn)特點為：高溫、高壓、易燃、易爆易中毒。由于主要設(shè)備為單系列，因而設(shè)備一旦發(fā)生故障，往往會造成全裝置停車。故障處理不當，甚至造成重大事故發(fā)生。???

　　(一)裝置事故統(tǒng)計分析???

　　我國70年代引進的大型合成氨裝置，在生產(chǎn)初期曾頻繁發(fā)生事故。自1977年至1979年三年間，十一套裝置曾發(fā)生人身傷亡事故43次，重大停車事故307次。停車事故中以設(shè)備事故最多，停車次數(shù)為199次，占事故總數(shù)的64．82％。詳見表7—5。???