合成氨生產(chǎn)中的危險(xiǎn)特性及安全培訓(xùn)

干皓敏(四川金象賽瑞化工股份有限公司，四川 眉山 620000)

0 引言

合成氨是一種特殊的化學(xué)產(chǎn)品，用途廣泛，我國(guó)經(jīng)濟(jì)多個(gè)領(lǐng)域?qū)υ摦a(chǎn)品的需求很大。但在合成氨實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)存在許多危險(xiǎn)危害因素，需采取有效的防范措施，否則在生產(chǎn)過(guò)程中易引發(fā)安全事故，甚至危及人們生命財(cái)產(chǎn)安全，給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1 合成氨概述

天然氣生產(chǎn)合成氨的路線，可以描述為：甲烷脫硫后與水蒸氣結(jié)合，進(jìn)入一段轉(zhuǎn)化爐，在壓力和鎳系催化劑的作用下，在一段轉(zhuǎn)化爐將甲烷轉(zhuǎn)為氫氣、一氧化碳、二氧化碳等。再經(jīng)過(guò)二段轉(zhuǎn)化爐中引入空氣，并在爐內(nèi)燃燒繼續(xù)轉(zhuǎn)化，同時(shí)提供氨合成的主要成分氮?dú)猓D(zhuǎn)化氣中一氧化碳在高低變換爐中受鐵系、銅系催化劑的作用，與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成氫氣與二氧化碳。變換氣中的二氧化碳在脫碳塔用苯菲爾溶液吸收，溶液中二氧化碳反再生釋出作為副產(chǎn)品。脫碳?xì)庵械囊谎趸肌⒍趸荚诩淄?、鎳系催化劑的作用下與氫反應(yīng)生成甲烷與水蒸氣，最后，氮?dú)浠旌蠚庥煤铣蓺鈮嚎s機(jī)壓縮到24 MPa后送入合成塔，受鐵系催化劑的作用，氮?dú)錃怏w進(jìn)行合成反應(yīng)，出塔冷卻以后，氨冷凝分出即為合成氨產(chǎn)品[1]。

2 合成氨的危險(xiǎn)特性

合成氨生產(chǎn)所用的原料有許多種，即天然氣、石腦油、渣油等，中間有甲烷、氫、氮等多種原料?；诖?，合成氨具有易爆、有毒、易燃等特性，是一種有害物質(zhì)。根據(jù)相關(guān)實(shí)踐表明，化工系統(tǒng)爆炸事件中多數(shù)為合成氨的生產(chǎn)。

2.1 爆炸

根據(jù)合成氨生產(chǎn)中出現(xiàn)的化學(xué)爆炸事件，可分為三類：第一是在高溫高壓下，擴(kuò)寬可燃?xì)怏w爆炸的極限，如果氣體物料中存在氧，將會(huì)在設(shè)備與管道中發(fā)生爆炸。第二，如果設(shè)備管線泄漏出大量高溫高壓氣體物料，就會(huì)使其迅速膨脹，與空氣混合后會(huì)形成爆炸，遇到明火或因高流速物料與裂噴口處摩擦產(chǎn)生靜電火花從而引起空間爆炸；第三，在高溫狀態(tài)下，氣壓機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備有潤(rùn)滑油存在，會(huì)導(dǎo)致在附近管道內(nèi)的積碳燃燒或發(fā)生爆炸。設(shè)備金屬材料會(huì)受高溫高壓的作用下，發(fā)生蠕變、改變金相組織、此時(shí)氫氣、氮?dú)狻?huì)加劇其對(duì)鋼材的氫蝕、滲氮、使設(shè)備疲勞腐蝕，降低機(jī)械強(qiáng)度，從而發(fā)生物理爆炸，緊接著會(huì)發(fā)生化學(xué)爆炸[2]。

2.2 中毒

在生產(chǎn)合成氨氣過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生大規(guī)模事故性泄漏，致使低溫云團(tuán)引發(fā)人群中毒事件，甚至遇到明火會(huì)發(fā)生爆炸。尤其產(chǎn)生大量的一氧化碳、硫化氫，是化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中中毒頻率最高的。一氧化碳的毒性極強(qiáng)，屬于血液窒息性氣體。一旦進(jìn)入血液后，就會(huì)與血紅蛋白相結(jié)合，以此生成碳氧血紅蛋白，會(huì)降低血液中輸氧能力，從而出現(xiàn)組織缺氧。如果吸入大量的一氧化碳就會(huì)引發(fā)組織缺氧，急性一氧化碳中毒是吸入一氧化碳后引起的，其主要是以中樞神經(jīng)系統(tǒng)的癥狀與體征為主。硫化氫是一種神經(jīng)毒物，而且十分強(qiáng)烈，強(qiáng)烈刺激黏膜，其主要通過(guò)抑制細(xì)胞色素氧化酶，阻斷生物氧化過(guò)程而產(chǎn)生毒作用，從而造成組織缺氧窒息。

氨中毒一般為急性中毒，短期吸入氨氣會(huì)流淚、咽痛、聲音啞、咳嗽、胸悶、呼吸困難，并伴有一陣頭暈、惡心、乏力等癥狀，甚至?xí)霈F(xiàn)紫紺、咽水腫等。嚴(yán)重會(huì)出現(xiàn)肺水腫、急性呼吸窘迫綜合征、喉水腫痙攣或支氣管黏膜壞死致使其窒息，并發(fā)氣胸、縱膈氣腫等表現(xiàn)。另外，合成氨生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量噪音、腐蝕性液體灼傷等[3]。

2.3 腐蝕性危害

企業(yè)在生產(chǎn)硫酸、甲苯等腐蝕性化學(xué)物質(zhì)期間，需要工作人員嚴(yán)格按照規(guī)定做好相應(yīng)的防護(hù)措施，否則化學(xué)物質(zhì)一旦接觸人體的皮膚，人體組織結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)壞死。在生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)應(yīng)用大型的機(jī)械設(shè)備，設(shè)備內(nèi)部設(shè)施達(dá)不到相關(guān)要求，就會(huì)在生產(chǎn)期間出現(xiàn)腐蝕性化學(xué)物質(zhì)遭到泄漏的現(xiàn)象，不僅給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)出現(xiàn)傷亡的事件。

2.4 高壓合成

在合成氨生產(chǎn)需要在高溫、高壓的狀態(tài)下進(jìn)行，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生其他類型的化學(xué)物質(zhì)，不僅易燃、有毒性，還易爆炸。尤其在合成階段及其危險(xiǎn)。基于此，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行控制，首先從生產(chǎn)介質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)、高溫、高壓狀態(tài)下進(jìn)行控制，然后嚴(yán)格控制工作人員的操作行為，有效消除合成氨生產(chǎn)環(huán)節(jié)中潛在的危險(xiǎn)。合成的前提是需要在高溫、高壓、高濃度的條件下進(jìn)行。另外，操作人員應(yīng)對(duì)合成過(guò)程中存在高壓區(qū)、低壓區(qū)予以重視，避免操作失誤、出現(xiàn)氨泄漏，從而引發(fā)中毒事件發(fā)生。

3 合成氨儲(chǔ)存及安全培訓(xùn)工作

3.1 合理規(guī)劃存儲(chǔ)位置

儲(chǔ)存危險(xiǎn)化學(xué)品的裝置應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行，應(yīng)將設(shè)施遠(yuǎn)離人員密集區(qū)域。例如公園、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等地，還需遠(yuǎn)離水廠，交通干線、鐵路、機(jī)場(chǎng)、通信樞紐等地，除此之外，需遠(yuǎn)離軍事區(qū)域。所以，在存儲(chǔ)液氨時(shí)，需要結(jié)合周圍地區(qū)自然環(huán)境與社會(huì)環(huán)境，確保存儲(chǔ)更加規(guī)范。還應(yīng)考慮火災(zāi)隱患等因素，盡可能將裝卸液氨、存儲(chǔ)液氨的區(qū)域設(shè)置在廠區(qū)周圍，小頻風(fēng)上方位置最佳。例如生產(chǎn)電解金屬錳之前，先將錳粉浸泡在硫酸中，從而能夠產(chǎn)生更多的硫酸錳，在其中加入液氨，此時(shí)會(huì)發(fā)生中和反應(yīng)，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、電解、最終產(chǎn)生金屬錳產(chǎn)品。另外，生產(chǎn)期間會(huì)有大量的工作人員，因此，需對(duì)液氨儲(chǔ)存位置加以重視，否則液氨在使用時(shí)會(huì)由于存儲(chǔ)不當(dāng)發(fā)生損壞，引發(fā)泄漏，以此發(fā)生安全事故。

3.2 加強(qiáng)企業(yè)職工安全培訓(xùn)

在合成氨生產(chǎn)企業(yè)中，安全教育培訓(xùn)工作是規(guī)范管理工作的核心，是合成氨企業(yè)進(jìn)行安全教育的重要途徑，因此，在實(shí)際進(jìn)行合成氨安全教育培訓(xùn)工作之前，先開(kāi)展合成氨生產(chǎn)培訓(xùn)工作，結(jié)合實(shí)際情況有針對(duì)性地進(jìn)行培訓(xùn)，在實(shí)際培訓(xùn)期間，還要制定考核計(jì)劃，通過(guò)考核的工作人員才能夠進(jìn)行生產(chǎn)與管理；企業(yè)新入職員工應(yīng)積極開(kāi)展崗前培訓(xùn)工作，由于化工生產(chǎn)過(guò)程中涉及不同性質(zhì)的化學(xué)品，其具有易燃、易爆等特點(diǎn)，因此，必須進(jìn)行安全教育，培訓(xùn)后的工作人員不僅能夠提高自身安全防范意識(shí)，而且能夠提高自身的專業(yè)技術(shù)水平。另外，在實(shí)際開(kāi)展培訓(xùn)工作時(shí)，開(kāi)展具有針對(duì)性的培訓(xùn)工作，有助于企業(yè)整體管理水平的提高。

3.3 注重制度的保障

安全管理工作需要完整的制度作為保障，企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，需要只結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況完善安全保障制度，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的論證，提高制度管理的規(guī)范性，細(xì)化生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，保證合成氨設(shè)備操作的規(guī)范性，從而能夠有效、全面地完成安全管理工作。制度建立完畢后，應(yīng)組織全員學(xué)習(xí)，并設(shè)置專門的部門來(lái)監(jiān)督制度實(shí)施的效果，確保其能夠落實(shí)。另外，企業(yè)應(yīng)具有應(yīng)急措施，將生產(chǎn)過(guò)程中可能發(fā)生的安全問(wèn)題做好預(yù)案，確保事故發(fā)生時(shí)能夠第一時(shí)間處理，從而降低安全事故造成的損失。

3.4 規(guī)范操作行為

合成氨生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)之間的溝通與聯(lián)系，可采取以老帶新的模式，讓老員工指導(dǎo)新員工，確保每個(gè)設(shè)備都有兩個(gè)人進(jìn)行，從而有效控制操作方面的故障。由于合成氨生產(chǎn)企業(yè)的專業(yè)性與技術(shù)性極強(qiáng)，因此，需要合理構(gòu)建安全操作章程，規(guī)范操作人員的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。另外，應(yīng)加大力度開(kāi)展宣傳教育工作，以此提高操作人員的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，有效規(guī)避安全事故。

3.5 嚴(yán)防物料互竄

在用煤造氣時(shí)，需嚴(yán)格防止煤氣竄入鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，鼓風(fēng)機(jī)突然停電停機(jī)時(shí)形成爆炸性混合物，因此，在開(kāi)放鼓風(fēng)機(jī)前置換分析以防鼓風(fēng)機(jī)與空氣支管、總管爆炸。用重油造氣時(shí)，若氧壓機(jī)停車則氧氣管道爆炸，因此，需要在氧氣管道裝設(shè)壓力報(bào)警器、止逆閥、自動(dòng)加氧裝置，可靠的止逆裝置能夠防止氧氣竄入氮?dú)庀到y(tǒng)中，避免發(fā)生爆炸。在變換凈化部分時(shí)，嚴(yán)防下游氣體倒竄回上游，所以要裝設(shè)必要的液封、放空、止逆閥等，防止脫硫塔、脫碳塔、銅洗塔、堿洗塔發(fā)生泛液，容易造成高壓機(jī)液擊，從而引發(fā)惡性爆炸。因此，應(yīng)精心控制氣體流速、控制塔中液位，確保液位計(jì)靈敏可靠，防止其出現(xiàn)假液位。另外，需要合理布點(diǎn)裝設(shè)在線可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)報(bào)警器，如果發(fā)生泄漏能夠立即處理，從而保證液封與安全放空設(shè)施功能正常，防止可燃?xì)怏w物料泄入空氣引發(fā)空間爆炸[4]。

3.6 建立符合時(shí)代要求的市場(chǎng)法規(guī)

隨著時(shí)代的發(fā)展，市場(chǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，首先從合成氨裝置的技術(shù)水平方面著手，再結(jié)合環(huán)境保護(hù)、安全、能耗等相關(guān)要求來(lái)進(jìn)行，再規(guī)范新合成氨項(xiàng)目的建設(shè)項(xiàng)目，嚴(yán)格遵守市場(chǎng)規(guī)則，及時(shí)公布公司清單數(shù)量。

3.7 合成氨工藝的節(jié)能減排

不同原料的合成氨工藝的基本原理與步驟是相同的，都是先進(jìn)行預(yù)處理得到目標(biāo)混合氣，再經(jīng)過(guò)脫硫、脫碳、精制等過(guò)程得到高純度的氫氣與氮?dú)猓M(jìn)而導(dǎo)入合成塔反應(yīng)生成氨，此過(guò)程需要消耗大量的成本，占據(jù)整體能耗的60%以上，催化合成氨能耗受反應(yīng)速率影響也非常大。需要加大力度研發(fā)與推廣高效催化劑，提高制混合氣與合成氨的反應(yīng)速率，降低工藝時(shí)長(zhǎng)。還要加快新原料合成氨的技術(shù)開(kāi)發(fā)，尤其當(dāng)前煤、石油、天然氣能源日益枯竭，因此，迫切需要進(jìn)行合成氨原材料開(kāi)發(fā)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)際生產(chǎn)合成氨過(guò)程中，其中存在大量的危險(xiǎn)危害因素，需要工作人員對(duì)因素進(jìn)行分析，采取以預(yù)防為主、防治結(jié)合，用相應(yīng)的安全對(duì)策，完善各項(xiàng)安全生產(chǎn)責(zé)任制度，否則操作失誤，就會(huì)威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。并在此基礎(chǔ)上采取有效措施進(jìn)規(guī)范管理，選擇合理的液氨儲(chǔ)存地點(diǎn)，從而保障工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)合成氨生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。