氨(NH3)是一种具有特殊气味的气体,在标准状况下,其密度为0.771克/升,相对密度为0.5971(以空气为基准)。它属于强性气体,易燃,自燃点为651℃,能够在空气中形成爆炸性混合物,其爆炸极限范围为15.7%至27.4%。
对于大多数人来说,液态氨是一个相对陌生的概念。但实际上,它在许多工业领域都有广泛的应用。液氨是氨的液态形式,可以通过加压使其液化。它的临界压力为11.4MPa,临界温度为132.3℃,沸点为33.42℃,凝固点为-77℃。氨的水溶液被称为氨水,呈碱性。
氨的主要用途是生产氮肥。除此之外,它还被用于生产硝酸、纯碱、化纤、塑料、橡胶、医药、染料和其他爆炸品。液氨则常用作制冷剂。
在合成氨的工艺过程中,天然气(主要成分为甲烷)经过脱硫后与水蒸汽混合,进入一段转化炉。在这个过程中,大部分甲烷在压力3.6MPa、温度834℃和镍系催化剂的作用下转化为氢气、一氧化碳和二氧化碳。然后,空气被引入二段转化炉进行燃烧,生成氨合成的主要成分氮气。一氧化碳在高、低变换炉中与水蒸汽反应,生成氢气和二氧化碳。脱碳塔使用苯菲尔溶液吸收二氧化碳,释放出的二氧化碳可作为副产品。脱碳气中的一氧化碳、二氧化碳经过甲烷化反应生成甲烷和水蒸汽。氮氢混合气被压缩并送入合成塔,在540℃和铁系催化剂的作用下进行合成反应,生成氨产品。
合成氨生产具有极大的危险性,因为其使用的原料、中间物料以及产品都是易燃、易爆、有毒、有害物质。事故统计显示,化工系统中的爆炸中毒事故最集中的就是合成氨生产。
在合成氨生产过程中,化学爆炸可以归纳为三类。高温高压下,可燃气体的爆炸极限会扩大,一旦过氧(透氧),设备和管道内就容易发生化学爆炸。高温高压气体物料泄漏时会迅速膨胀,与空气混合形成爆炸性混合物,遇到明火或摩擦产生的静电火花就可能引发着火和空间爆炸。气压机等转动设备在高温下运行时,润滑油挥发裂解可能在附近管道内造成积炭,引发积炭燃烧或爆炸。
除了化学爆炸,合成氨生产还可能导致中毒事故。液氨大规模泄漏会形成低温云团,引发大范围人群中毒,并可能引发空间爆炸。一氧化碳和硫化氢的中毒频率和严重程度在化工生产中较高。一氧化碳会与血红蛋白结合,降低血液输氧能力,造成组织缺氧。硫化氢则是强烈的神经毒物,对黏膜有刺激作用。
合成氨企业通常都是重大危险源。需要采取特殊的控制措施,如安全检查、安全运行、安全评价、应急计划和安全报告制度等,以防止液氨、一氧化碳等大规模泄漏引发社会灾难性事故。特别需要防止过氧(透氧)的发生,控制煤气中氧含量不超过0.5%,当氧含量达到1%时,应立即停车处理。煤炭与重油造气中的过氧控制策略
在煤炭与重油造气过程中,控制过氧至关重要。针对煤炭造气,首先要确保煤块大小适中且均匀,以促成燃烧的无风洞状态。炉温偏低时,需适当延长吹风时间。自动机及其阀门系统的灵敏性需得到保障,确保气体吹入顺序准确无误。一旦吹入气体顺序出现错误或蒸汽中断,应立即将制气循环切换到空气放空阶段,并利用炉下安保蒸汽彻底清除残余气体。
对于重油造气而言,投料之初要确保炉温达到850℃以上。投料应遵循先蒸汽、次油、后氧气的顺序,并严格禁止油中带水。氧油比需被控制在0.8~0.9之间。为了防范下游设备(尤其是洗�***┕醣ǎ匦氚沧霸谙哐鹾糠治霰ň牵⑸柚霉踝远3迪低骋约胺趴樟爸谩Q戏拦┯椭卸系那榭龀鱿帧�
物料互窜的严防措施
在造气过程中,物料互窜是一个严重的安全隐患。对于煤炭造气,需警惕煤气窜入鼓风机系统形成爆炸性混合物。在使用重油造气时,若氧压机停车,氧气管道压力会下降,高温煤气可能倒窜入氧气管道引发爆炸。对于氧气管道,应安装压力报警器、止逆阀和自动加氧装置。为了防止氧气窜入氮气系统发生爆炸,也需要安装可靠的止逆装置。
在变换净化部分,必须严防下游气体倒窜回上游。需要设置液封、放空、止逆等装置。脱硫塔、脱碳塔、铜洗塔、碱洗塔等设备的操作需精心控制,以防发生泛液和出口气体带液导致的高压机液击或恶性爆炸。
空间爆炸的防范
为了防止可燃气体物料泄入空气引发空间爆炸,应合理布置在线可燃气体监测报警器,并及时处理泄漏。液封和安全放空设施的功能必须正常。
物理爆炸的防止
设备、管线(特别是弯管、弯头)、接头的机械强度和密封是防止物理爆炸的关键。这些设备和部件应定期检验和检修,严禁带病运转。对于贮罐和气柜的物理爆裂可能引发的大规模泄漏,应实施大规模的禁火禁电措施并疏散人群。
中毒与噪声控制
作业现场应设置一氧化碳、硫化氢、氨等气体的监测报警器。对于可能存在这些气体的场所,必须实施监护作业,并配备相应的防护设备和呼吸器。对于噪声超标的岗位,应采取减振、隔声、消声等降噪措施。对于变换净化岗位,可以设立洗眼器或水淋洗设施。
氨与氨气的知识
氨和氨气实质上是同一种物质的不同状态:氨气是在空气中的状态,而氨则指的是液态的氨或者氨水溶液。至于合成氨的爆炸问题,这主要与操作条件不当、设备缺陷或物料互窜等因素有关。在高温高压和不当操作的条件下,合成氨可能会引发爆炸事故。严格控制操作条件和设备安全是防止合成氨爆炸的关键。