硝酸銨危險性及其安全管理的探究

趙婷(滑縣應(yīng)急管理局，河南 滑縣 456400)

0 引言

硝酸銨屬于一種重要的無機化合物，被廣泛應(yīng)用于各種復(fù)合肥料、軍用炸藥等領(lǐng)域。由于硝酸銨本身的化學(xué)特性，在遇到火災(zāi)、高溫和猛烈沖擊時容易發(fā)生爆炸。一般來說硝酸銨穩(wěn)定安全，但是如果在外界環(huán)境改變或作用的條件下，硝酸銨的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)會受到影響或改變，熱穩(wěn)定性降低，此時極易出現(xiàn)體系的不穩(wěn)定性，甚至發(fā)生爆炸?，F(xiàn)對硝酸銨危險性及其引發(fā)的災(zāi)難性事故開展探究，對工藝生產(chǎn)流程進行分析，探析進一步加強硝酸銨安全管理的措施方法，切實防范硝酸銨安全事故的發(fā)生，以保障人們生命財產(chǎn)安全。

1 硝酸銨危險特性

硝酸銨NH4NO3易潮解，一般為白色固體。硝酸銨在常溫常壓下相對穩(wěn)定，對碰撞摩擦不敏感，但隨著溫度的升高，爆炸的可能性急劇增加。硝酸銨受熱后容易分解，產(chǎn)生有毒氣體，甚至引致劇烈燃燒或爆炸，釋放紅棕色有毒氣體二氧化氮。當含有不同雜質(zhì)時，硝酸銨更易發(fā)生熱分解反應(yīng)，而純硝酸銨在常溫下會相對穩(wěn)定，此時有摩擦、碰撞或沖擊一般不會發(fā)生爆炸。然而，在高溫環(huán)境中，熱分解會更易引發(fā)，在一定能級下會發(fā)生劇烈的爆炸反應(yīng)[1]。硝酸銨固體爆炸安全事故時有發(fā)生，然而，由于硝酸銨溶液爆炸引起的事故卻鮮有報道。硝酸銨易溶于水與低級醇，包括甲醇、乙醇等有機溶劑，溶解時會吸收大量熱能并降溫，屬于吸熱反應(yīng)。硝酸銨與酸、有機物、氯化物、氮氧化物、粉狀金屬以及其他還原劑等物品相混時能明顯地增加它的爆炸危險性，因此必須禁止硝酸銨混入易引爆的雜質(zhì)。如果硝酸銨的含水量能在3%以上，性質(zhì)會比較穩(wěn)定，相對安全。

目前，硝酸銨已被分別列入《危險化學(xué)品名錄》《首批重點監(jiān)管的危險化學(xué)品名錄》《民用爆炸物品品名表》和《特別管控危險化學(xué)品目錄(第一版)》等。硝酸銨被列入危險化學(xué)品、民用爆炸物和首批重點監(jiān)管危險化學(xué)品名單，是安全生產(chǎn)監(jiān)管等部門的重點監(jiān)管對象。其中，《特別管控危險化學(xué)品目錄(第一版)》為四部門的聯(lián)合公告，其規(guī)定硝酸銨為爆炸性化學(xué)品，主要危險性為急劇加熱會發(fā)生爆炸，與還原劑、有機物等混合可形成一個爆炸性物質(zhì)混合物。

2 硝酸銨災(zāi)難性事故

歷史上，國內(nèi)外曾多次發(fā)生硝酸銨爆炸事故，前車之鑒并沒有成為后事之師，事故教訓(xùn)極其深刻，帶來危害巨大。2022 年1 月31 日，美國北卡羅來納州的一家化肥廠起火，廠內(nèi)有300～600 t 的易爆炸硝酸銨，該工廠方圓一英里(約合1.6 km)范圍內(nèi)的約6 500 名居民被告知緊急撤離。2020 年8 月4 日，黎巴嫩貝魯特港一個用于儲存硝酸銨的倉庫由于易燃易爆品的引燃發(fā)生爆炸事故，此時倉庫內(nèi)有2 700 多噸的硝酸銨，事故造成至少190 人死亡、6 500 人受傷。2015 年8 月，天津港瑞海國際物流有限公司存有800 t 硝酸銨的危險貨物堆場發(fā)生爆炸，造成165 人死亡。2013 年4 月，美國德克薩斯州韋科市附近韋斯特鎮(zhèn)一家化肥廠，儲存有240 t 硝酸銨，發(fā)生硝酸銨爆炸造成35 人死亡，150 座建筑被夷為廢墟。一公斤硝酸銨的爆炸威力相當于半公斤TNT 炸藥，硝酸銨爆炸造成的損害不容小覷，其威力可堪比“小核彈”。硝酸銨引發(fā)的爆炸事故有一些共同特點：一是火勢不易控制，一旦火勢失控，消防人員會被迫撤離；二是事故大都出現(xiàn)在人口與財產(chǎn)密集的地區(qū)，伴隨爆炸火災(zāi)的是大量有毒氣體和煙霧，對周邊環(huán)境、人員、財產(chǎn)產(chǎn)生的巨大傷害，損失難以估量。

3 硝酸銨生產(chǎn)工藝流程及安全措施

3.1 硝酸銨生產(chǎn)工藝流程

熟悉硝酸銨生產(chǎn)工藝流程，掌握硝酸銨爆炸事件不斷發(fā)生的機理及條件，有助于企業(yè)制定出更為科學(xué)合理的、有效的防范安全事故情況發(fā)生的對策。生產(chǎn)硝酸銨的主要原料是液氨和硝酸，氨的純度一般要求高達99%，反應(yīng)方程式為NH3+HNO3→NH4NO3，該反應(yīng)屬于產(chǎn)生大量熱量的酸堿中和反應(yīng)。發(fā)生反應(yīng)的裝置主要應(yīng)用了管式反應(yīng)器，生產(chǎn)工藝流程主要有以下三個步驟：氨氣與硝酸的反應(yīng)階段、反應(yīng)器內(nèi)蒸發(fā)階段以及造粒階段。

3.2 硝酸銨生產(chǎn)操作中的安全措施

硝酸與氨氣反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量，且反應(yīng)器容積較大，會導(dǎo)致反應(yīng)物料分布不均，溫度不易控制，裝置中停留的大量硝酸銨，十分危險[2]。為避免產(chǎn)生超溫現(xiàn)象，需要控制硝酸與氨氣的流量，以防止反應(yīng)器內(nèi)的溫度波動較大，還可以添加適量冷卻劑，設(shè)置溫高聯(lián)鎖、溫度報警器、測溫儀表等裝置。液氨中的雜質(zhì)主要是油類，含有此類雜質(zhì)會降低硝酸銨的熱穩(wěn)定性。因此，企業(yè)要建立健全定期檢測制度。如果游離酸的質(zhì)量分數(shù)增加超過1%，那硝酸銨的分解溫度就會下降20 ℃左右，而氨阻礙硝酸銨分解。因此，要嚴格控制氨酸比。氮氧化物和氯離子等雜質(zhì)會影響硝酸銨的熱穩(wěn)定性，其中，硝酸銨水溶液的爆炸事故大多與存在氯離子雜質(zhì)有關(guān)[3]。硝酸銨易潮解，吸潮凝結(jié)塊后，會處于自封閉狀態(tài)，一般情況下，會使用防水添加劑石蠟、凡士林等，有效改善硝酸氨結(jié)塊性。其中，GB/T 2945—2017，對由硝酸與氨中和反應(yīng)制得的硝酸銨的試驗方法、標識、包裝、檢驗規(guī)則、運輸、貯存和安全要求等方面進行了規(guī)定。

3.3 硝酸銨運輸中的安全措施

硝酸銨按照《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書》(TDG)危險貨物分類中相關(guān)規(guī)定的劃分，屬于氧化性物質(zhì)和第I 類(高危險)爆炸性物質(zhì)。其中，《關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書》中將危險貨物分為了三個等級：I(高危險)、II(中危險)、III(低危險)。硝酸銨如果運輸不嚴格按照要求管理，那么極易導(dǎo)致硝酸銨火災(zāi)或爆炸事故發(fā)生。硝酸銨運輸車輛應(yīng)設(shè)置或配備的標志裝置有：危險貨物運輸標志、含有行駛記錄功能衛(wèi)星定位、滅火器及相應(yīng)的應(yīng)急救援裝置。運輸車輛除了需要有危險化學(xué)品運輸資質(zhì)，還應(yīng)經(jīng)過公安部門的相關(guān)批準。硝酸銨在運輸過程中的運輸要求有：一是必須單獨進行裝運，且必須保證容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞；二是嚴格禁止與易燃物、可燃物、還原劑、酸類、油類、活性金屬粉末等并車混運；三是運輸車輛必須要隨時處于押運人員的監(jiān)管之下；四是嚴禁硝酸銨進入禁止危險化學(xué)品運輸車輛通行的區(qū)域，確有必要進入禁止區(qū)域的，應(yīng)當事先向公安部門報告；五是嚴禁超裝超載，嚴禁運輸時車速過快，且不得強行超車。

4 硝酸銨的安全管理

我國硝酸銨生產(chǎn)與使用量在全球排名前位，每年硝酸銨的生產(chǎn)量可達700 萬噸，而固體硝酸銨約占到60%，最大硝酸銨單廠年產(chǎn)量可達80 萬噸。盡管硝酸銨存在危險，然而在農(nóng)業(yè)、軍事和建筑業(yè)中合法使用硝酸銨使其成為不可或缺。國內(nèi)硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)約有40 余家，分布不均，華北、西南地區(qū)廠家較為集中，生產(chǎn)與使用匹配不均，致運輸半徑較大。硝酸銨不能缺少，但需要生產(chǎn)使用時關(guān)注安全生產(chǎn)。因此，企業(yè)、政府管理部門要采取有效措施，加強硝酸銨的安全管理。

4.1 落實企業(yè)主體責(zé)任

近年來，部分硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)因為管理不當、市場運營成本過高、人員冗余等問題，大都處于“有產(chǎn)就虧”的狀態(tài)。企業(yè)雖然也有安全投入，但因為虧損，致使安全問題積重難返，出現(xiàn)隱患及問題。企業(yè)管理團隊思想麻痹，對安全生產(chǎn)工作不關(guān)心不重視，企業(yè)主體責(zé)任落實不到位。安全生產(chǎn)要高度重視，絕不能心存僥幸，麻木不仁。嚴格落實企業(yè)安全主體責(zé)任，筑牢硝酸銨安全防線，須是企業(yè)管理的重中之重。

2021 年9 月1 日，新《安全生產(chǎn)法》開始正式施行，其中“新安法”的亮點之一就是進一步壓實企業(yè)安全主體責(zé)任。加強硝酸銨的生產(chǎn)、經(jīng)營、使用企業(yè)，以及硝酸銨承運企業(yè)、裝卸作業(yè)的港口企業(yè)等要嚴格落實企業(yè)安全生產(chǎn)主體責(zé)任，認真學(xué)習(xí)貫徹新修訂實施的《安全生產(chǎn)法》及相關(guān)法律法規(guī)標準要求，有效管控硝酸銨安全風(fēng)險，是進一步做好硝酸銨安全管理工作的重要舉措。企業(yè)要建立健全全員安全生產(chǎn)責(zé)任制，形成人人關(guān)心、人人做好安全生產(chǎn)的局面，提升人員安全素質(zhì)是提升整體安全生產(chǎn)水平的根本，要加強相關(guān)人員的安全教育培訓(xùn)，使人員嚴格執(zhí)行操作、檢測、檢修規(guī)定，防止由于人為因素釀成事故。企業(yè)要加強安全生產(chǎn)標準化建設(shè)，嚴格按照《企業(yè)安全生產(chǎn)標準化基本規(guī)范》和行業(yè)標準化實施方案提升企業(yè)管理水平。企業(yè)要執(zhí)行“三同時”制度，對標《危險化學(xué)品安全使用許可證實施辦法》《危險化學(xué)品建設(shè)項目安全監(jiān)督管理辦法》《危險化學(xué)品經(jīng)營許可證管理辦法》等規(guī)定，按照GB 36894、GB/T 37243 中的定量風(fēng)險評估法評估其外部安全防護距離，要嚴格依照標準進行設(shè)計、按設(shè)計進行施工，從源頭上確保安全條件符合法律法規(guī)的要求，確保實現(xiàn)企業(yè)本質(zhì)安全。

硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)、經(jīng)營(儲存)企業(yè)與使用硝酸銨的化工企業(yè)要嚴格按照GB 50016、GB 50089、GB 15603等規(guī)定的條件，包括庫房存儲量、儲罐容量、周邊安全距離、耐火等級等條件，設(shè)置固體硝酸銨庫房和硝酸銨溶液儲罐。硝酸銨庫房需配備遠紅外熱成像監(jiān)測報警、噴淋降溫與視頻監(jiān)控等安全設(shè)施。硝酸銨儲罐需配備保溫、降溫等安全設(shè)施，同時，硝酸銨的流量、液位及溫度等參數(shù)要連接DCS 系統(tǒng)并擁有報警、聯(lián)鎖等功能。

4.2 落實部門監(jiān)管責(zé)任

硝酸銨的安全管理涉及應(yīng)急管理、公安、工業(yè)和信息化、交通運輸、生態(tài)環(huán)境等多個部門，其安全監(jiān)管難度大、任務(wù)繁重。硝酸銨作為危險化學(xué)品、民用爆炸物品與首批重點監(jiān)管的危險化學(xué)品，是安全監(jiān)管的重點對象。2020 年底，國務(wù)院安委會辦公室對包含硝酸銨在內(nèi)的危險化學(xué)品開展的安全風(fēng)險隱患三輪專項排查治理企業(yè)自查和督導(dǎo)檢查階段工作已經(jīng)順利完成。排查治理突出了硝酸銨生產(chǎn)、儲存硝化棉以及設(shè)計硝化工藝等危險化學(xué)品企業(yè)。硝酸銨企業(yè)的安全檢查重點主要包括：泄漏報警裝置與吸收系統(tǒng)聯(lián)鎖情況、萬向管道充裝系統(tǒng)完好情況、重大危險源罐區(qū)倉庫安全、消防設(shè)施設(shè)備的完好有效情況、三四級重大危險源的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)接入風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)情況等。下一步，各部門監(jiān)管要著力明確強化安全工作舉措，狠抓違法違規(guī)硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)按規(guī)關(guān)閉退出、停產(chǎn)整改、裝置改造等措施。安全監(jiān)管職能部門要進一步強調(diào)硝酸銨的監(jiān)管需要各個監(jiān)管部門不斷提升自身能力素質(zhì)，靈活運用法規(guī)與企業(yè)現(xiàn)場相結(jié)合、聘請專家傳幫帶等方式，加大對硝酸銨知識培訓(xùn)學(xué)習(xí)力度，熟練掌握硝酸銨監(jiān)管業(yè)務(wù)，持續(xù)提升整體安全監(jiān)管水平。要認真貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于安全生產(chǎn)的重要指示精神，把加強硝酸銨安全管理作為全面提升?；肪珳手卫?、防范重特大事故的重要舉措。要不斷強化協(xié)同，加強聯(lián)動、形成合力，上下聯(lián)動，采用“集中執(zhí)法檢查”“執(zhí)法+服務(wù)”“隨機抽查”“引入第三方評估”等方式，精心組織、動真碰硬，不斷增強硝酸銨全鏈條、全生命周期的安全監(jiān)管，有效構(gòu)建硝酸銨安全風(fēng)險管控屏障。

4.3 加強應(yīng)急救援管理

硝酸銨爆炸事故中曾多次出現(xiàn)消防官兵受傷犧牲的情況，究其原因，還是應(yīng)急救援管理不到位。加強應(yīng)急救援管理是減少傷亡與損失的最后一道關(guān)口，必須牢牢把握住，不斷提升應(yīng)急救援能力。制定應(yīng)急預(yù)案及組織應(yīng)急演練是加強應(yīng)急救援管理的重要舉措，其中主要包括倉庫建筑結(jié)構(gòu)、布局，硝酸銨儲存位置、數(shù)量等內(nèi)容。硝酸銨對眼睛、呼吸道和皮膚有強烈刺激性，消防人員應(yīng)對眼睛、身體和手進行防護，須佩戴防毒面具、穿全身消防服，并要在上風(fēng)向滅火。嚴禁把水流直接射至熔融硝酸銨，以防發(fā)生流淌火災(zāi)或產(chǎn)生劇烈沸濺現(xiàn)象。硝酸銨著火，消防員應(yīng)按現(xiàn)場情況及應(yīng)急響應(yīng)要求去做，必要時撤離到安全位置而不應(yīng)直接滅火[4]。提升硝酸銨事故應(yīng)急救援力量，要推動企業(yè)加強應(yīng)急救援器材的配備，建立專兼職應(yīng)急隊伍，加大硝酸銨應(yīng)急處置知識的培訓(xùn)，強化應(yīng)急處置技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練演練，以應(yīng)對硝酸銨等復(fù)雜危險化學(xué)品事故應(yīng)急處置的需要。

5 結(jié)語

綜上所述，加強硝酸銨安全管理，相關(guān)企業(yè)要嚴格落實安全生產(chǎn)主體責(zé)任，有效管控硝酸銨安全風(fēng)險。應(yīng)急管理、交通運輸?shù)榷鄠€部門，要強化硝酸銨全鏈條、全生命周期安全監(jiān)管。各有關(guān)部門、有關(guān)單位要針對硝酸銨的危險特性，強化宣傳教育，加強應(yīng)急救援管理。只有多措并舉，才能構(gòu)建起有效的硝酸銨安全風(fēng)險管控屏障。