合成氨生產(chǎn)安全管理及環(huán)境保護(hù)措施*

成莉燕，趙培植，慕紅梅，崔 偉

(蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境與化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730021)

化工行業(yè)是一個(gè)危險(xiǎn)源高度集中的行業(yè)，它生產(chǎn)工藝復(fù)雜，操作條件苛刻，所涉物料多半為危險(xiǎn)化學(xué)品，容易引起火災(zāi)、爆炸、泄漏、中毒等事件的發(fā)生。在合成氨工藝中涉及大量的危險(xiǎn)化學(xué)品，加之苛刻的操作條件，容易發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒、灼傷等事件，壓縮機(jī)和泵機(jī)的大量使用容易引起作業(yè)人員的聽覺系統(tǒng)障礙和神經(jīng)系統(tǒng)的損害，生產(chǎn)裝置規(guī)模逐步擴(kuò)大，自動(dòng)化水平的不斷提高，在供電配電系統(tǒng)中易發(fā)生觸電及電氣火災(zāi)等事故。這些事故的發(fā)生會(huì)危害作業(yè)人員的生命健康安全，同時(shí)會(huì)造成企業(yè)的重大經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)社會(huì)也會(huì)造成巨大影響[1]。因此，強(qiáng)化合成氨生產(chǎn)企業(yè)的安全生產(chǎn)管理，精準(zhǔn)定位各類風(fēng)險(xiǎn)隱患，并進(jìn)行科學(xué)周密的查找分析，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)防控，制定切實(shí)有效的整改方案，才能為合成氨企業(yè)創(chuàng)造豐厚的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

1 合成氨工藝簡(jiǎn)介

以煤氣化為源頭的合成氨工藝一般可分為四個(gè)階段：造氣、凈化、精制、合成。

(1)造氣過(guò)程：合成氨的兩種原料氣體為氫氣和氮?dú)?，其中氮?dú)鈦?lái)自于空氣的深冷液化分離；氫氣則通過(guò)煤氣化而來(lái)。

(2)凈化過(guò)程：凈化過(guò)程主要有脫硫和脫碳兩部分。為了防止催化劑中毒，降低設(shè)備腐蝕性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，必須脫除硫化物；而造氣過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的雜質(zhì)氣體CO，它同樣會(huì)使催化劑中毒，一般采用先變換后吸收的方式脫除碳化物。

(3)精制過(guò)程：經(jīng)凈化后的氣體，仍然含有少量的碳氧化物和硫氧化物以及氯氣等有害氣體，易導(dǎo)致合成氨催化劑中毒，因此在進(jìn)入合成工段之前需通過(guò)銅氨液洗滌法或甲烷化法等方法作最后的凈化處理。

(4)合成過(guò)程：在適當(dāng)?shù)膲毫?、溫度及催化劑作用下將混合原料氣合成為氨。冷凝后分離出液態(tài)氨，而不凝氣循環(huán)回用與新鮮原料氣混合繼續(xù)參與反應(yīng)。

2 合成氨生產(chǎn)的危險(xiǎn)性分析及“三廢”分析

2.1 危險(xiǎn)性分析

2.1.1 高溫高壓危險(xiǎn)

在合成氨工藝中，造氣與合成工段均是在高溫高壓的條件下進(jìn)行的[3]。這種高溫高壓的環(huán)境增加了分布在其周圍的壓縮機(jī)、換熱器、脫硫塔、天然氣管道等設(shè)備發(fā)生火災(zāi)、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)；其次，在高溫高壓條件下流動(dòng)的CO、H2、CH4等氣體具有易燃易爆性，泄漏噴發(fā)時(shí)，與空氣形成爆炸性混合物，在靜電火花作用下，極易發(fā)生爆炸；最后，高溫高壓環(huán)境會(huì)加速設(shè)備與管線的腐蝕、變形、老化，從而縮短設(shè)備的使用壽命，易導(dǎo)致設(shè)備、管件等處出現(xiàn)裂紋，增加物料泄漏的危險(xiǎn)。

2.1.2 中毒窒息危險(xiǎn)

在合成氨工藝中，存在大量的半水煤氣、氨氣、硫化氫等有毒有害氣體[4]。當(dāng)作業(yè)人員過(guò)量吸入一氧化碳?xì)怏w后，身體內(nèi)的血紅蛋白會(huì)與一氧化碳?xì)怏w相結(jié)合，依據(jù)中毒程度不同使人出現(xiàn)眩暈、嘔吐，心跳加速，昏迷，甚至出現(xiàn)肺水腫、休克及抽搐，并對(duì)人腦及精神造成難以逆轉(zhuǎn)的傷害。當(dāng)出現(xiàn)硫化氫中毒時(shí)，輕者出現(xiàn)刺激癥狀，中度出現(xiàn)頭痛、頭暈、步態(tài)蹣跚、意識(shí)模糊抽搐等癥狀，重度出現(xiàn)電擊樣死亡癥狀。因此，若有毒有害物料發(fā)生泄漏，不僅會(huì)影響作業(yè)人員的人身安全，更為嚴(yán)重的是會(huì)波及到周邊居民的健康安全，容易引發(fā)社會(huì)恐慌。

2.1.3 噪聲危險(xiǎn)

在合成氨工藝中，大型壓縮機(jī)組、泵房的設(shè)立，使得設(shè)備撞擊、摩擦及振動(dòng)過(guò)于集中，會(huì)產(chǎn)生極大噪聲，若作業(yè)人員不進(jìn)行個(gè)體防護(hù)極易造成聽力的嚴(yán)重?fù)p害，甚至出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)不可逆轉(zhuǎn)的損害，導(dǎo)致思想不能集中，工作能力下降，食欲不振，血壓升高等不良后果[5]。

2.2 “三廢”分析

合成氨生產(chǎn)工藝中，廢液主要來(lái)自于空分系統(tǒng)和合成氨系統(tǒng)。其主要包括各工段的冷凝液、少量的氣缸油、以及各類洗滌塔、洗滌器排放的含有無(wú)機(jī)鹽類的廢水；廢氣主要來(lái)自于煤炭的破碎、篩分、洗選及氣化過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，如若遇到檢修放空、事故放散操作，就有可能導(dǎo)致大量煤氣直接排向大氣；廢渣主要來(lái)自于動(dòng)力和氣化工段的堆灰場(chǎng)，這些灰渣是一種不均勻的金屬氧化物的混合物[6-7]。

3 合成氨生產(chǎn)的安全管理及“三廢”治理措施

3.1 完善HSE管理體系

HSE管理體系包括健康、安全與環(huán)境三個(gè)方面。該管理體系充分體現(xiàn)了“以人為本”的管理理念。以持續(xù)改進(jìn)、全員參與、零事故為目標(biāo)。它很好地將安全生產(chǎn)、職工健康、環(huán)境保護(hù)三者有機(jī)結(jié)合起來(lái)，是國(guó)內(nèi)外石油化工企業(yè)普遍認(rèn)可的一種管理體系[8]。因此，我們?cè)诤铣砂鄙a(chǎn)管理的執(zhí)行過(guò)程中必須加強(qiáng)和完善HSE管理。首先，要樹立正確的認(rèn)識(shí)，科學(xué)理性的對(duì)待合成氨生產(chǎn)企業(yè)中所存在的各種風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)全員參與，齊心協(xié)力，這就要求從管理者到一線作業(yè)人員將HSE管理理念與方法付諸實(shí)踐并貫穿始終，實(shí)現(xiàn)零事故；其次，建立HSE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將備煤、煤氣化、低溫甲醇洗、液氨儲(chǔ)罐等工段進(jìn)行安全檢查分析，填寫風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別表，評(píng)價(jià)隱患等級(jí)，建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)管理有據(jù)可循，有標(biāo)準(zhǔn)可依，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控，達(dá)到人員和資源的優(yōu)化配置；最后，形成動(dòng)態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管理模式，運(yùn)用PDCA循環(huán)方法對(duì)HSE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制措施的有效性，實(shí)施HSE風(fēng)險(xiǎn)管控，并跟蹤驗(yàn)證，修訂出更加貼合實(shí)際工況的控制風(fēng)險(xiǎn)措施，更新風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)報(bào)告。

3.2 強(qiáng)化作業(yè)人員安全培訓(xùn)

人的不安全因素在整個(gè)化工安全生產(chǎn)事故中所占的比重較大，因此，強(qiáng)化作業(yè)人員安全培訓(xùn)教育是非常重要的一環(huán)[9]。在合成氨生產(chǎn)中作業(yè)人員的培訓(xùn)內(nèi)容包括：氣柜和液氨儲(chǔ)罐兩個(gè)重大危險(xiǎn)源的基本特征及周知卡，CO、H2、CH4、H2S、Cl2等氣體的安全周知卡或MSDS，煤氣化、合成氨、變換、氮?dú)錃怏w壓縮機(jī)等工段操作條件的嚴(yán)格控制，八大特種作業(yè)工作流程，個(gè)體防護(hù)措施等內(nèi)容。培訓(xùn)方式可采取以下幾點(diǎn)：一是，需建立完善的培訓(xùn)體系，包括制度建設(shè)、機(jī)構(gòu)設(shè)置、培訓(xùn)方案等方面；二是，成立更為專業(yè)的師資培訓(xùn)隊(duì)伍，專業(yè)的師資隊(duì)伍才是安全培訓(xùn)的核心，培訓(xùn)師資可以是來(lái)自于合成氨生產(chǎn)一線氣柜、液氨儲(chǔ)罐、壓縮系統(tǒng)、煤氣化、合成氨工段、變換等工段的高級(jí)技工或技師，也可以是主管安全的管理人員，還可以是勞動(dòng)模范、生產(chǎn)標(biāo)兵等；三是，需建立有效、多樣的培訓(xùn)形式，對(duì)個(gè)體防護(hù)可采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、專項(xiàng)演練等形式進(jìn)行，對(duì)有毒有害氣體的認(rèn)知可采用案例分析、小組討論等形式進(jìn)行，針對(duì)八大特種作業(yè)可采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、專項(xiàng)演練等形式進(jìn)行，針對(duì)合成氨工藝、設(shè)備、重大危險(xiǎn)源可采用辯論研討、講練結(jié)合、案例分析、專項(xiàng)演練等形式進(jìn)行，旨在提高員工的積極性，增強(qiáng)培訓(xùn)的有效性；四是，落實(shí)“校企合作”，合成氨企業(yè)具有一定的危險(xiǎn)性，使作業(yè)人員對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造，運(yùn)行過(guò)程等方面不能深入理解，學(xué)校作為人才培養(yǎng)的重要基地之一，學(xué)校具備滿足教學(xué)、培訓(xùn)的一整套虛擬仿真軟件及設(shè)備模型。有助于深刻理解合成氨相關(guān)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造和掌握單個(gè)設(shè)備與整體工藝的運(yùn)行過(guò)程，將入職人員的崗前培訓(xùn)的部分內(nèi)容提前到學(xué)校完成，也是對(duì)資源的優(yōu)化整合，達(dá)到收益的最大化。五是，需注重企業(yè)文化和大國(guó)工匠的培養(yǎng)，樹立作業(yè)人員的主人翁意識(shí)，將職工個(gè)人發(fā)展與企業(yè)發(fā)展融為一體，培養(yǎng)出有理想、有信念、有情懷、留得住、肯吃苦的企業(yè)棟梁。

3.3 建立智慧工廠管理系統(tǒng)

智慧工廠是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化手段、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等方法與現(xiàn)有自動(dòng)化控制結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員定位、設(shè)備運(yùn)行、物料走向、工藝條件等方面的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的分析判斷，提出維護(hù)、保養(yǎng)、檢修建議。智慧工廠管理系統(tǒng)的建立，一是，可以提升壓縮機(jī)、換熱器、氣化爐、洗滌塔等設(shè)備的運(yùn)行效率、通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，智能推薦每個(gè)設(shè)備的檢修周期與方案，保障設(shè)備運(yùn)行的安全可靠；二是，提高自動(dòng)化連續(xù)控制的精準(zhǔn)度，可以降低煤氣化工段的排渣、黑水處理、壓縮機(jī)組的巡檢、氣體在線監(jiān)測(cè)、合成氨工段工藝參數(shù)的監(jiān)測(cè)等崗位作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升各級(jí)管理人員和作業(yè)人員的工作效率；三是，系統(tǒng)啟動(dòng)安全聯(lián)鎖裝置后可以自動(dòng)記錄所有合成氨工藝中的控制點(diǎn)的變化規(guī)律，并加以分析，在設(shè)置的安全可控范圍內(nèi)提出調(diào)控方案，并自動(dòng)調(diào)控，維持恒定的反應(yīng)和后處理的最佳條件，達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)，能耗最低，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益最大化，實(shí)現(xiàn)中控室電腦的黑屏作業(yè)；四是，系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行人員定位，作業(yè)人員識(shí)別，作業(yè)流程網(wǎng)絡(luò)化、視頻化，建立智慧消防系統(tǒng)，將人工智能系統(tǒng)與智慧工廠系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，保證合成氨企業(yè)管理的規(guī)范化、智能化。通過(guò)智慧工廠系統(tǒng)的建立，最終實(shí)現(xiàn)合成氨企業(yè)的智慧化改造，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)企業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。

3.4 正確“三廢”治理能力

合成氨工藝中的廢水治理方法主要通過(guò)對(duì)廢水的凈化、熱交換、從而達(dá)到循環(huán)回用。例如，精煉工段產(chǎn)生的廢堿液可循環(huán)回用到脫硫工段；氣化工段的廢水可以通過(guò)絮凝、沉降、澄清等工序循環(huán)回用至氣化工段；油水混合物可通過(guò)破乳、過(guò)濾、凈化后也可循環(huán)回用至洗滌吸收等工段，實(shí)現(xiàn)廢液的零排放；在合成氨工藝中產(chǎn)生的廢氣中含有大量的粉塵和熱量，可以通過(guò)增設(shè)除塵裝置將粉塵截留在排除口前，設(shè)置預(yù)熱系統(tǒng)或廢熱鍋爐來(lái)回收多余的熱量，在降低能耗的同時(shí)保護(hù)了企業(yè)周圍的氣體環(huán)境，實(shí)現(xiàn)尾氣零排放；合成氨工藝中產(chǎn)生的廢渣可以通過(guò)制磚、制水泥、做路基等方法，實(shí)現(xiàn)資源化利用。通過(guò)對(duì)合成氨工藝中“三廢”的合理利用與治理，實(shí)現(xiàn)“三廢”的零排放，有效保護(hù)周圍的大氣、水、土壤等自然環(huán)境，從而達(dá)到綠色生產(chǎn)的目的。

4 結(jié) 語(yǔ)

人工智能、環(huán)境友好是合成氨企業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向，也是所有合成氨企業(yè)為之努力的方向。綜上，文章通過(guò)對(duì)合成氨生產(chǎn)企業(yè)的危險(xiǎn)識(shí)別，重新梳理、分析，整理出合成氨企業(yè)具有的重大危險(xiǎn)，易造成人身傷害的因素，針對(duì)該因素分別從HSE管理體系的構(gòu)建、作業(yè)人員的安全培訓(xùn)、智慧工廠系統(tǒng)的搭建、環(huán)境治理技術(shù)的改進(jìn)等方面提出了建設(shè)性的意見，最終實(shí)現(xiàn)HSE管理理念下的智慧工廠管理系統(tǒng)，消除不安全因素，將作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)降至最低。