付红栓 李赵 金立玺
上海市特种设备监督检验技术研究院 上海市 200062
摘要：塔西南化肥厂合成氨装置以天然气为原料，采用M.W凯洛格公司提供的低能耗、加压催化转化法生产合成氨，生产过程中涉及的危险物料也比较多，如天然气、氢气、-氧化碳、氨等，一旦发生火灾，火势迅速扩大，扑救困难，损失严重。文章针对合成氨装置的火灾危险源进行分析，提出了装置火灾预防和控制措施以及生产过程中的防火安全注意事项。
关键词：合成氨；火灾爆炸；危险源；控制措施；天然气
1装置简介
让4.2MPa原料天然气进入界区进行分离，除去夹带的液体和固体杂质后，进入脱硫槽进行脱硫。经脱硫后的天然气4.2MPa蒸汽混合，烃类物质部分转化为CO、CO2和H：，部分转化的转化气通过输气管流向二段炉与-定量空气反应，释放出进-步反应所需的热量，并继续一段炉内的反应。二段转化出口气经降温后进入高低变，在此混合气中的CO变换成CO2。混合气进入脱碳系统，吸收净化得到粗合成气，进人甲烷化炉反应，甲烷化炉含-个镍基触媒床，促进CO和CO2与氢气反应生成甲烷和水。在通过触媒床时，甲烷化反应放出的热量提高了出口气的温度。净化后的合成气在-台透平驱动的离心压缩机中压缩，在压缩机出口气由合成塔出气加热并被直接送到合成塔。合成塔的富氨出口气被送到组合式氨冷器通过冷冻的方式把氨产品冷凝下来。冷凝下来的氨在氨分离器中分离出来液氨产品排放剑氨冷冻系统和氨受槽。液氨受槽的大部分液氨作为热氨产品，由泵输送到用户装置，当热氨产品用户停车时，用泵把-33℃的冷氨产品送到界区外的贮槽。
2合成装置易发生的火灾危险分析
2.1原料、中间产物以及产品有发生火灾的危险性
①原料气：合成装置以天然气用作原料。在界区的压力为4200kPa，83.15％的CH。是无色、无味、可燃和微毒的气体，甲烷对空气的重量比是0.54，易燃，与空气混合能形成爆炸性々昆合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险.空气中的甲烷含量在5％～15.4％的体积范围内时，遇火花将发生爆炸。②中间产物：合成氨生产工序中有涉及到的产物有CO、CO2、H：、H：S等。中间产物巾CO具有可燃性，CO能够在空气中或氧气中燃烧，生成CO2是-种易燃易爆气体。与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸；与空气混合物爆炸限12％～75％。H：是-种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热或明火即会发生爆炸。氢气与空气混合的爆炸极限为4.0％～74.2％。由于H爆炸下限较低，爆炸浓度范围宽，加之其最小引爆能只有0.019ml，因此，当高压气体泄漏时，由于流速大，与设备剧烈摩擦产生的高温和静电可引起爆炸事故。H：S在工业生产中，-般为化工过程的副产物，经常存在于多种生产过程中以及自然界中。它是-种易燃气体，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与浓硝酸、发烟硫酸或其它强氧化剂剧烈反应，发生爆炸。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引起回燃。与空气混合物爆炸限4％～46％。化肥厂合成氨装置中的H：S含量非常低，正常生产情况下不会产生危害，但是一旦H2S聚集，由于它的爆炸下限非常低，就会产生火灾爆炸的危险，而H：S的燃烧产物：也是-种剧毒气体，因此H2S的危害程度较高，在生产中-定要注意通风，防止有毒有害物质聚集。③产品。合成氨装置为尿素装置提供二氧化碳和氨来完成化肥尿素的生产，作为合成氨装置产品的氨，是无色气体，有刺激性恶臭味，分子式NH4，分子量17.03，相对密度0.7714朗，熔点-77.7℃，沸点-33.35℃，自燃点651.1l℃，蒸气密度0.6，蒸气压l013.08kPa(25.7℃)，蒸气与空气混合物爆炸极限16％～25％(最易引燃体积分数17％)。合成氨现场的氨罐中存有大量液氨，一旦氨罐m现泄漏，会影响人身安全，而且可能造成较大面积中毒和污染，甚至导致火灾和爆炸事故发生。
2.2燃烧系统有发生火灾的危险
合成氨装置和界区外装置用的燃料气由界区外天然气总管提供，压力为700kPa，合成氨装置中的燃料气总管向一段炉辐射段72个炉顶烧嘴提供燃料，向一段炉4个烟道烧嘴提供燃料，向辅锅的5个烧嘴和导燃烧嘴供气，向16个过热烧嘴和1个导燃烧嘴供气，向102B开工加热炉的5个烧嘴供气，燃料气也提供到2004U开工锅炉。由于燃烧系统工艺流程长，程序复杂，另外由于燃烧系统管线中充满易燃易爆的特性的燃烧气，一旦发生泄漏，会导致较严重的火灾和爆炸事故发生。
2.3油路系统有发生火灾的危险性
装置的压缩岗位中有油路控制系统，空压机、合成气压缩机以及氨压缩机均由润滑油控制系统，另外，合成气以及氨压缩机又分别由密封油控制系统，这3台压缩机中，空压机和氨压缩机采用46#透平油，合成器压缩机采用了32#透平油，油的闪点32#为212℃，46#为224℃：而空压机和合成气压缩机透平的进汽为压力12200kPa，温度500℃的高压蒸汽，一旦油路出现泄漏，就有可能引起燃烧发生火灾的危险。例如：一次紧急停车过程中，发现合成气压缩机的-个油法兰向外刺雾状油，同时压缩机透平缸体轴封面向外刺蒸汽，压缩厂房有火苗及浓烟，由于操作员工及时发现并组织人员进行灭火，避免了一次火灾事故的发生。经分析，发生此次着火事故直接原因是合成气压缩机停车中，由于抽气速关阀内漏缩机超速，从而使管线振动较大。使得动力油管线法兰处发生泄漏，(动力油的白燃点在262℃)，动力油向外刺的过程中碰上蒸汽管线或阀(高压蒸汽500oC，中压蒸汽383℃)发生自燃。
2.4电气或接地保护不合格
有引起静电起火的危害接地线大多连接着装备或者装置的外壳，当有漏电或静电情况发生的时候，就可以通过接地线传人大地，从而避免人们被电击的危险。但是当接地线损坏时就有可能造成大量静电聚集，瞬间释放大量电荷而引起火灾的发生。
2.5装有可燃性物质的设备或管线、高温
法兰泄漏有发生火灾的危险性2012年1月7日14：02，化肥厂合成装置操作工在控制室内听到转化区域有异常响声，立即到现场检查，发现一段炉附近-封头法兰密封垫子突然刺漏，造成氢氮气外泄着火，于是立即启动i级应急预案，全装置进行紧急停车，切断原料气，3mln后法兰处火焰熄灭。造成火灾的直接原因：法兰密封垫子失效：问接原因是：每周测漏检查不仔细，末及时发现漏点，导致泄漏扩大。
3控制措施
①人为因素引起的火灾或爆炸，包括人员的失误操作、知识能力不足、安全意识薄弱等。这类控制和预防措施是从技术培训和安伞培训上进行加强，提高员T的技术水平，通过不断学习和实践.养成良好的安全工作习惯，提高责任意识和安全执行水平，生产管理中要组织好生产的应急演练，将风险搬到实际演练内容中，加强对员丁的技能管理。②设备泄漏等引起的火灾。对这类火灾的控制措施是加强对设备的日常维护和定期检修T作，定期组织对法兰、封头、地井的检测检查，保证设备的机械完整性和运行质量，并做好台帐记录。加强对设备投运前的安全检查，将工艺安全信息应用到实际。尤其是在开停工期间避免升温升压、降温降压过快造成设备冲击过大引起泄露。③电气设施引起的火灾。其控制措施是加强对电气的维护，保证电气设施的完好。④油、气引起的火灾。其控制措施是保证油、气系统管线设施的机械完整性，避免泄漏，在油气场所，对高温管线和高温设备的要有保温措施，避免泄漏的油、气直接接触到高温设施产生火灾爆炸。另外，油、气场所-定要保证通风良好，杜绝易燃易爆、有有害气体聚集。
4结束语
合成氨生产工艺流程长，设备复杂，其牛产过程中原料、半成品及成品大多为易燃易爆、有毒有害物质，火灾危险源较多，防火防爆也是-项复杂的丁程。所以，加强安全管理和教育、采取安全技术措施、提高员丁安全意识，能够有效地预防和控制合成氨装置发生火灾爆炸事故，从而确保装置安全生产。
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