专业仿真训练(合成氨合成工段)报告

（2013年12月专业基础仿真训练论文学校代码：10128学号：题目：论述合成氨合成工段的安全措施学生姓名：学院：化工学院系别：化学工程系专业：班级：指导教师：1前言在经历过合成氨合成工段的仿真实训以后，使得自己明白了合成氨合成的工艺流程，了解了所涉及到的一些设备和管道，其中有些高压高温设备或者高压低温的设备。所用的物料有氢气以及中间产物等都是易燃易爆的高危物料，在生产和运输的过程中如果生产操作不当或者设备出现故障，造成大量的这些有毒、有害、易燃、易爆气体泄漏，极易引起发生重大火灾、爆炸和员工的中毒等后果。所以在此基础上，我将对合成氨的合成工段所能设计到的安全方面进行论述，一方面是为了使得人们充分的认识到合成工段的危险方面，从而在发生异常情况时候能够从容应对，另一方面也是为了减少事故所给厂子所带来的巨大损失。2第1章简述合成氨合成工段的工艺流程从甲烷化来的新鲜气（40℃、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先经压缩前分离罐(104-F)进合成气压缩机(103-J)低压段，在压缩机的低压缸将新鲜气体压缩到合成所需要的最终压力的二分之一左右，出低压段的新鲜气先经136-C用甲烷化进料气冷却至93.3℃，再经水冷器(116-C)冷却至38℃,最后经氨冷器(129-C)冷却至7℃,后与氢回收来的氢气混合进入中间分离罐(105-F)，从中间分离罐出来的氢氮气再进合成气压缩机高压段。合成回路来的循环气与经高压段压缩后的氢氮气混合进压缩机循环段，从循环段出来的合成气进(124-C)。高压合成气自124-C出来后，分两路继续冷却，第一路串联通过原料气和循环气一级和二级氨冷器117-C和118-C的管侧，冷却介质都是冷冻用液氨，另一路通过就地的MIC-23节流后，在合成塔进气和循环气换热器120-C的壳侧冷却，两路会合后，又在新鲜气和循环气三级氨冷器119-C中用三级液氨闪蒸槽112-F来的冷冻用液氨进行冷却，冷却至-23.3℃。冷却后的气体经过水平分布管进入高压氨分离器（106-F），在前几个氨冷器中冷凝下来的循环气中的氨就在106-F中分出，分离出来的液氨送往冷冻中间闪蒸槽。从氨分离器出来后，循环气进入合成塔进气-新鲜气和循环气换热器120-C的管侧，从壳侧的工艺气体中取得热量，然后又进入合成塔进气--出气换热器(121-C)的管侧，再由HCV-11控制进入(105-D)，在121-C管侧的出口处分析气体成分。合成气进气由合成塔105-D的塔底进入，自下而上地进入合成塔，经由MIC-13直接到第一层触媒的入口，用以控制该处的温度，这一近路有一个冷激管线，和两个进层间换热器付线可控制第二、第三层的入口温度必要时可以分别用MIC-14、15和16进行调节。气体经最底下一层触媒床后，又自下而上地把气体导入内部换热器的管侧，把热量传给进来的气体，再由105-D的顶部出口引出。合成塔出口气进入合成塔--锅炉给水换热器123-C的管侧，把热量传给锅炉给水，接着又在121-C的壳侧与进塔气换热而进一步被冷却，最后回到103-J高压缸循环段(最后一个叶轮)而完成了整个合成回路。合成塔出来的气体有一部分是从高压吹出气分离缸108-F经MIC-18调节并用Fl-63指示流量后，送往氢回收装置或送往一段转化炉燃料气系统。从合成回路中排出气是为了控制气体中的甲烷化和氩的浓度，甲烷和氩在系统中积累多了会使氨的合成率降低。吹出气在进入分离罐108-F以前先在氨冷器125-C冷却，由108-F分出的液氨送低压氨分离器107-F回收。合成塔备有一台开工加热炉(102-B)，它是用于开工时把合成塔引温至反应温度，开工加热炉的原料气流量由FI-62指示，另外，它还设有一低流量报警器FAL-85与FI-62配合使用，MIC-17调节102-B燃料气量。3第2章合成氨合成工段安全技术措施1.设备安全从第一章的工艺流程简介中可以看出在整个合成工段所用到的设备有合成氨反应器、炉子、换热器、分离罐和压缩机和大量的运送管线阀门。其中大部分属于压力容器，所以对其压力的监控一定要严格。1.1对氨合成反应器的检查由于合成氨反应是有催化剂的放热反应。所以一定要控制反应的温度，应该在反应器中安装一些测温自控装置，以便在温度发生异常的时候自动控制温度的上升，在反应器上可以安装一些诸如安全阀、爆破片、排气孔等泄压装置。对反应器应该定时进行内部和外部的检查，发现问题及时解决。1.2对炉子的检查炉子主要是用来给反应器初期供热的设备，主要所用的燃料是天然气。所以炉子一定要选用防爆型的，并设置列管故障保护设施。设置一定数量的温度和压力检测装置，以便控制输出温度，使得炉子控制在最佳燃烧范围内。定期对炉子的内部和外部进行检查。1.3对换热器的检查换热器是两种温度不同的物质交换温度的场所，所以考虑换热器中所走的物料，选择合适材料和类型的换热器。考虑是否超过换热器的设计温度，设备的冲洗是否适当，维修工作能否安全的进行，两种物料能否在换热器内充分的交换热量等等。1.4对分离罐的检查定期对分离罐进行压力测试，所使用的分离罐是否符合相应的标准。检查压力的释放是否适当，紧急情况下能将容器中的物料隔离吗？分离罐的放空和排污是否有详细的说明。对一些重要的液位进行及时监控，发现异常能够及时处理。1.5对压缩机的检查在选用压缩机的时候，考虑出口压力是否会超过壳体本身的设计压力，出口压力会不会超过下游设备或者管道的设计压力，进压缩机的物料的温度会不会超过壳体的设计温度，对压缩机的机械部件进行定期的维护加润滑油，保证其正常运行。在压缩机周围应设置防护罩，避免意外的发生。1.6对管线阀门的检查管线是链接设备之间的主要通道，在对管道的检查中，应考虑内部物料的类4型、温度以及压力，是否符合工艺条件。检查管线和阀门是否发生泄漏和破损，设置应有的放空和排污系统。是否需要安装切断阀，止逆阀等等。对管线阀门进行定期的清理，保证管线阀门的正常运行。2.工艺操作的安全技术2.1催化反应的安全技术氨合成是氢气和氮气按照一定比例，在催化剂的作用在进行的可逆放热的化学反应。在氨合成操作过程中，若是催化剂的选择不正确或者加入不适量，易造成局部反应的剧烈。催化剂需要在一定的温度条件下，若是反应温度控制不当，可能会发生超温爆炸或者着火事故，还有可能使得催化剂失活，以至于反应目标产物无法产生。原料气中某种能与催化剂反应的杂志含量增加，可能成为爆炸危险物。（1）合成氨是在高压高温下有固相的催化剂存在下进行的，主要危险性有：由于原料及成品存在易燃、易爆、有毒，在反应中设备和管道容易受到腐蚀，因此要特别防止压缩工段的氢气在高压下发生泄漏，产生爆炸。应备有充分蒸汽或者惰性气体，以便应急。在开车或者检修设备、管线之前，必须用氮气进行吹扫。（2）在装卸催化剂的时候，要防止破碎和污染，防止催化剂自然超温烧坏。加热炉是热量的来源，在催化剂重整过程中，加热炉的安全和稳定非常重要，应采用温度自动调节系统。对于重要工艺参数，相如温度压力、流量、液位等均采用安全报警，必要时采用联锁保护装置。2.2加热操作的安全在氨合成工段中，炉子是最主要的供热工具，在开车的时候供给反应器热量。是的反应能够正常的运行。当反应器的温度达到380度的时候，就停止给反应器供热，在操作过程中应严格控制温度范围和升温的速度。在反应器有物料进行反应的时候，由于反应是放热反应，所以应控制反应热量的产生，当温度超过额定值的时候，应该及时移热量。避免发生冲料和爆炸。加热炉的安全要点有：（1）将炉子门同反应器用砖墙完全隔离，炉膛构造应采用烟道气辐射方式加热，避免火焰之间接触设备，以防止因高温烧穿管道。（2）炉子内部应该经常清理，防止局部过热引起锅底破裂。（3）使用天然气燃烧的炉子，点火前应该吹扫炉膛，排除能积存的爆炸性混合气体。（4）当炉子发生漏料的时候，能够第一时间转移物料并阻止燃料继续进入。53.电气及静电安全技术3.1防电气事故安全技术在合成氨合成工段，存在有压缩机、照明系统、报警系统、以及检测监控系统等都需要电。因为在合成阶段，物料大都是易燃易爆物质，所以要严格控制电器的使用，严格按照操作规程进行，防止触电事故的发生和漏电现象的产生。在每个电器上都应该设置良好的接地保护装置，正确的运行电器，避免过载使用，防止火灾，短路、接触不良、铁芯发热等现象产生。在电器设备、线路、报警系统监控检测系统中，安装、调试与运行维护、检修中，不严格遵守相应的电气设备及系统运行操作中，所以会导致电气事故的发生。由于电气设备或者电气线路安装不符合要求，会直接造成触电事故，由于电气设备运行管理不当，会使绝缘损坏而漏电，又没有切实有效的安全措施。主要表现在以下几个方面;(1)缺乏电气安全知识(2)违反操作规程(3)使用不合格的设备(4)维修、管理不善防止触电事故的发生主要措施有采用安全的电压，在任何情况下都不会对人身造成伤害；采用绝缘的方式来隔离人员和线路的接触；采用屏护和间距，就是用护罩，箱盒、围栏把带电体与外界隔离。间距就是使带电体与人保持一定的距离。采用电工的安全用具是防止触电、坠落、灼伤等工伤事故。3.2防静电安全技术在合成氨合成阶段，静电现象也是很常见的，由于物料和设备的摩擦、接触分离、液体换热，受热撞击，都会产生静电。静电危害的防治措施有：（1）控制静电产生（2）防止静电积累（3）防止爆炸性混合物的产生具体控制措施有采用合适的材料、增加静止时间、静电屏蔽、接地、增湿、加抗静电剂、静电消除器。3.3防雷电安全技术在现在的合成氨工厂大都趋向于大型化，所以设备一般都设置在室外，而且设备都是金属，当然就避免不了夏天雷电的袭击。雷电会产生数万伏的冲击电压，6课毁坏任何设备，在有可燃物质存在的情况下还会发生爆炸的现象。所以在工厂防雷电袭击也是很重要的一项。防雷电装置包括接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器。其中设备本身的制造应该符合相关标准。第3章现场操作管理及消防设施布置3.1人员操作规范管理美国工程师海因里希提出事故致因理论，其中提到事故的发生是由于认得不安全行为和物的不全状态导致的。所以由于人为的事故占绝大多数，因此对于人员操作的规范显得尤为重要。造成人员行为性危险因素主要有：1.心理、生理性危险有害因素：(1)负荷超限(2)健康状况异常(3)从事禁忌作业(4)心理异常(5)辨识功能缺陷2.行为性危险有害因素(1)指挥错误(2)操作错误(3)监护失误从上述因素可知人员的操作规程对于安全生产的重要性，所以企业在管理方面应该尽可能完善安全管理条例，完善相应的制度。认真学习《安全生产法》等法律、法规及各项安全制度，在员工中牢固树立安全第一、预防为主的思想，加强对站长、安全员的岗位培训并在工作中严格执行各项规章制度。企业新招员工应经过安全教育、安全培训、取得相应的资格证后方可上岗。员工在经营管理，检查、维护保养时应认真执行各项安全管理制度、操作规程。根据加油站的实际情况制定出切实可行的消防制度，定期组织消防模拟演习。使每个员工都会熟练使用消防器材，对扑灭初期火灾有重要作用。认真执行安全防火制度，做好防火、防爆、防雷击、防工作失误、防破坏、施工动火，须经安全、保卫、消防部门批准后方可施工。操作人员戴工作帽、穿工作服、工作鞋应严格执行GB11651-89《劳动保护用品选用规则》，杜绝火种入内，按操作规程运行。电气设备、照明、电话等要符合防火防爆要求。73.2消防设施布置由于在合成氨合成阶段有易燃易爆物质存在，所以需要一定的消防设施布置，在合成塔周围应该设置有消防栓，以及消防水炮。在局部地方设置消防灭火器，在合成工段每隔10米应该设置消防栓，必须保证防火栓里面有水存在。在厂区内时刻备有消防车，以及电话报警系统。