李丽纳
河南能源集团中原大化有限责任公司 河南濮阳市 457000
摘要：随着现代社会科学技术、信息技术以及计算机技术的发展进步，化工行业获得了迅猛的发展，其在我国社会生活中的应用越来越普遍。就目前来说，合成氨在生产过程中还存在着较大的问题，如能源的浪费等，并随着我国对环境保护和节能减排工作的重视，在合成氨工艺生产和应用过程中，需要将节能减排的理念贯彻到合成氨生产的各个过程，正是如此笔者主要对合成氨工艺以及合成氨节能改造进行分析研究，并结合我国合成氨生产的实际情况，节能改造进行重点分析，为之后合成氨工艺的发展打下坚实的基础。
关键词：合成氨生产；危险因素；辨识
1 引言
生产合成氨过程，存在一定危险性，在生产过程若相关人员出现意外操作，可能发生安全事故，对人们生命安全和财产安全造成威胁。相关人员在存储过程，应按照国家规范和标准，使用规范的操作方式。相关企业在液氨存储和使用过程也应做好人员的岗前培训工作，保证液氨存储的安全性。
2 合成氨生产流程
2.1 转化
在合成氨生产脱硫转化期间，空气、饱和蒸汽及天然气在脱硫后需依照一定配置比例进入到燃烧炉、蓄热炉中，经转化炉内催化剂作用，在温度达780℃环境下实现转化，化学反应如下：
CH4+H2O═CO+3H2
转化反应是吸热反应，在高温条件下有利于反应平衡及反应速度。经蒸汽转化后的工艺气含有12％-12％的CO，CO在有催化剂存在的条件下与水蒸气反应，如下：
CO+H2O═CO2+H2
变换反应是在催化剂的作用下可逆放热反应。
2.2 脱碳
经变换工序后，工艺气中二氧化碳含量约17％。本装置采用改良苯菲尔法脱除工艺气中的二氧化碳，吸收剂为碳酸钾溶液，溶液的吸收和再生：
K2CO3+ CO2+H2O=2KHCO3
这是一个可逆过程，脱碳溶液中K2CO3吸收了CO2生成KHCO3，KHCO3又在加热，减压的条件下放出CO2，重新变成K2CO3，前一个过程是吸收过程，后一个过程是再生过程。
2.3甲烷化
碳氧化物是合成触媒的毒物，在工业生产中要求入合成工序的氢氮气中的CO，CO2含量小于10ppm。在催化剂作用下将CO，CO2加氢反应生成对合成触媒无害甲烷，称为甲烷化。如下化学反应：
CO+3H2=CH4+H2O
CO2+4H2=CH4+2H2O
甲烷化反应是可逆强放热反应，温差很大。
2.3合成
在氨合成期间，循环设备出口气体经油分离进入到预热器，待气体温度达到标准后进入到的氨合成塔内，在氨合成触媒作用下，形成合成氨。反应如下：
N?+3H?=2NH?
反应是一个放热和体积减少的可逆反应。反应完成后合成气需进入到水冷排管中吸收预热，经过余热锅炉、塔前预热装置及水冷排管回收预热及降温后，再借助冷交、氨冷等处理进一步冷却，使合成气内合成氨物质分离并液化，最后送入至液氨储存罐内。其中，氨合成循环气氢含量应控制在58%左右，合成压力控制在的10.5MPa之间。
3 合成氨生产过程存在的危险性
3.1 工艺生产方面危险
生产合成氨过程，在转化阶段，天然气与水蒸气反应，生成的转化气中含有大量氢气。由于氢气的化学性质较为活泼，当处于高温状态下时如果气体泄漏、遇到明火等，就会导致爆炸危险，对相关人员的生命安全造成威胁。一段转化炉及对流段保持负压操作，若故障状态操作不慎，出现正压，一段炉火苗外窜，可能引起重大火灾事故。同时，设备也将因承压问题出现爆炸。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于净化阶段，碱液循环阶段，若操作不当发生串压，再生塔无法承受吸收塔内工艺气高压，会出现设备爆破，严重威胁设备，人员安全，对环境也将造成污染。甲烷化是放热过程，容易出现超温，使催化剂结焦失效。合成工序，系统压力高，氢氮气管道泄漏，极易发生火灾，引发爆炸。该阶段存在高纯度的氨，氨有毒，具有刺激性气味，已引起人员中毒，威胁人员生命安全。
3.3 高温与高压事故
合成氨生产除了需要在高温高压环境下进行，还需要大量的介质以及其他化学物质，通常来说这些化学物质都具有易燃易爆、有毒等特点，这就充分说明了合成氨生产过程具有巨大的危险性，即使不发生任何安全事故，单是这些介质与化学物质在一定程度上也会人体健康造成不同程度的影响。并使得事故具有多发性与潜在性，这些风险因素都是客观存在的，并不以我们的意识为转移，所以，还需要我们着重注意。
3.4 在供配电系统中存在的危险事故因素
(1) 触电事故( 危险等级3 级)。各车间等都属于爆炸危险场所，一旦防雷设计不当很容易产生雷击事故。(2) 静电事故( 危险等级2 ～3 级)。车间空气中存在大量粉尘颗粒，容易产生堆积静电; 在液体输送过程中容易产生静电; 服装摩擦产生静电，当静电堆积到一定程度时易发生静电事故。(3) 电气火灾和爆炸( 危险等级3 ～4 级)。车间内存在大量的可燃性粉尘，在电器设备起停过程中会产生电弧，当粉尘的数量达到爆炸极限时就会引起电气火灾和爆炸; 油浸式电力设备损坏、漏油、短路等故障而引发电气火灾和爆炸。通过合成氨生产危险源辨识，目前存在的重大危险源有 ：危险化学品储罐区、氨合成区( 氨合成、冷冻站、氨吸收、氨回收)。
4 合成氨生产危险因素控制方式
4.1 合理规划存储位置
按照国家《危险化学品安全管理》规定，储存危险化学品的装置、设施等应远离以下场所：第一，人员密集的公园、商业区、居住区；第二，远离公共设施（学校和医院等）；第三，远离水源和水厂；第三，除法律许可的运输码头外，应远离道路干线、水路和铁路干线、机场以及通信枢纽区域；第五，远离农田、养殖场、水产基地等；第六，远离湖泊、河流与名胜古迹、保护区等；第七，远离军事要地。根据法规，在液氨储存的选址方面，应综合储存地的区域的自然环境以及社会环境，保证液氨储存合乎规范。按照储存位置临近区域设施、工厂、企业等特征，将火灾隐患考虑其中，兼顾风向因素、地形因素等，合理选择储存区域。将液氨的装卸、存储场所需设置于厂区周边区域，同时处于小频风上方位置。当液氨的储存位置选取不当，将储存区域设置在下风位时，就会导增加液氨使用过程设备出现损坏的机会，引发液氨泄露，引发安全事故。
4.2 完善安全管理工作
在日常管理过程，应落实储罐的安装和检查工作，按照《特种设备安全管理条例》规定，应在储罐上安装温度计、压力表、安全阀以及液位计等设备，落实维护和保养，定期检查设备功能，保证其使用效果。在液氨储存过程，应远离工厂废液池，避免废液、废气中的腐蚀性物质对液氨储罐产生腐蚀。定期检查储罐管道和阀门等锈蚀情况，刷漆防腐，及时处理设备腐蚀问题。液氨易溶于水，但是本身有毒，为避免其直接排向大气中，危险人们健康以及环境安全，在管理过程应将储罐体排气管接入到水中，及时将液氨回收再利用，防止对人类、环境造成影响。储存过程应保证最高容量为罐体容积 90%，不可满罐储存，防止罐体受热后，内部液氨出现体积膨胀而爆炸。在储罐区域内应设置备用罐，为储罐泄露时转移液氨做好准备。同时在储罐周围设置消防炮，在液氨泄露时及时控制其扩散，防止人员中毒。
4.3 提高全体人员的安全生产意识
生产业务部门及人力资源部门协同配合，定期对职工进行安全知识教育培训和考核，对特种作业岗位采用严格的持证上岗机制，提高全体人员的生产安全责任意识，减少人为失误，有效避免生产事故的发生。
5 结束语
合成氨工业是人类利用自然界氮元素的开端，是现代社会运行必不可少的原料。但随着氮元素的过度利用，其对环境的负面影响也开始凸显。我国要从能源危机，清洁和环保要素的限制以及低碳发展理念进行研究，提高合成氨的生产技术，保护生态环境。
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论文作者:李丽纳
论文发表刊物:《防护工程》2019年19期
论文发表时间:2020/2/27
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