合成氨装置氨合成单元危险有害因素分析及对策

合成氨装置氨合成单元危险有害因素分析及对策摘要：本文结合齐鲁达州化肥分公司合成氨装置建设与开工情况,对其氨合成单元的危险有害因素进行辨识，提出了一系列针对性措施，对于确保装置的安全稳定运行具有一定的积极意义。关键词：合成氨装置，氨合成单元，危险有害因素，分析，对策Abstract:thispaperqiludazhousyntheticammoniaplantconstructionandchemicalfertilizerbranchstarted,theriskofammoniasynthesisunitharmfulfactorsidentification,putsforwardaseriesoftargetedmeasures,toensurethesafeandstableoperationofthedevicehassomepositivesignificance.Keywords:syntheticammoniaequipment,ammoniasynthesisunit,dangerousharmfulfactors,theanalysis,thecountermeasures中图分类号：P624.8文献标识码：A文章编号：1概述中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司达州化肥项目（以下简称“齐鲁达化项目”）是以中国石化普光气田天然气为原料，依托达州市天然气能源化工产业区的工业水、电、道路、消防及污水处理等公用工程设施，将齐鲁分公司闲置的30万吨/年合成氨和48万吨/年尿素装置搬迁至达州市天然气能源化工产业区进行同规模重建。搬迁后的化肥装置工艺流程在原工艺基础上进行了节能、环保等适应性改造，并新建与装置配套的公用及辅助工程设施。其合成氨装置系上世纪70年代由日本东洋工程公司(TEC)成套引进，采用当时国际上比较先进、成熟可靠的美国凯洛格公司技术。该装置2006年10月26日土建开工，2008年12月26日装置实现中交，2010年1月19日产出合格液氨产品，装置开车一次成功。由于该装置2002年已停产，本次迁建中存在着装置设备老化、设计不足等困扰装置稳定运行因素较多，另外合成氨装置本身具有单系列、大型化的工艺特点，氨合成单元作为该装置的核心组成部分，高温、高压、临氢，其操作条件脆弱、工艺波动损失大，因此有必要对该单元定期进行危险有害因素分析，找出制约安全稳定运行的瓶颈，预先采取针对性措施，确保装置的安全稳定运行。2危险有害因素分析2.1工艺描述2.1.1合成气的压缩、氨合成来自甲烷化的工艺气（温度37.8℃，压力2.35MPa）经氨冷器冷却至7.2℃（2.530MPa），与普里森回收的低压氢气混合后送合成压缩机一段。一段出口压力约为6.38MPa，抽取少量作为脱硫加氢用，其余气体经冷却、分离与普里森回收的高压氢混合后再进入二段压缩，出二段压力为15.75MPa，冷却、分离后进入第三段压缩。三段出口压力为22.48MPa。三段出口的新鲜气和合成塔出来的循环气混合，经水冷却后分为两路：一路经第一氨冷器、第二氨冷器，使温度降至7.2℃；另一路经热交换器换热，温度降至7.2℃，这两路气体混合后，再经第三氨冷器，使温度降至－12.2℃，进入氨分离器分离液氨后，气体再经热交换器复热至23.9℃，进入合成气压缩机第三缸循环段压缩至23.54MPa后，经换热器温升至140.6℃进入合成塔进行氨合成反应。出塔合成气中的NH3达13.6%。经锅炉水加热器和换热器换热后与103-J三段压缩机出口的新鲜气混合。如此反复循环。为了控制循环过程惰性气体CH4和Ar浓度，需弛放一部分合成塔出口气。弛放气经氨冷器冷却，使所含氨大部分被冷凝，然后进弛放气分离器，回收液氨，排出的气体进入普里森装置回收氢气，回收的氢气送回合成气压缩机作为合成原料，尾气作为燃料送出。合成系统设置了一台开工加热炉（102-B）供开车催化剂升温还原和停车后再开车时加热进塔气用。从弛放气分离器分离出来的液氨，经减压进入液氨储槽，液氨送往冷冻系统。2.1.2冷冻系统该系统供合成氨用的冷冻量并按要求的温度和流量输送去氨库和尿素装置。由液氨储槽来的液氨，一部分送第二闪蒸槽，一部分送冰机储槽闪蒸气氨冷却器，其余送至三级氨闪蒸槽，以保持中间储槽液位稳定。第一、第二、第三氨冷器是按热虹吸原理冷冻蒸发循环操作的，一级氨闪蒸槽出来的液氨除送一级氨冷器外，另一部分作为第一段入口氨冷器、出口氨冷器和弛放气氨冷器冷冻用。后三用户蒸发的气氨进入二级氨闪蒸槽。一级氨闪蒸槽多余的液氨送往二级氨闪蒸槽。二级氨闪蒸槽的液氨除送第二氨冷器外，其余部分作为弛放气氨器冷冻用。为了供给合成系统冷冻量，并按合成系统的温度及流量输送成品液氨，设置了一台两缸三段离心式冰机。由112-F出来的气氨送入离心式冰机一段压缩，一段出口与111-F出来的气氨汇合后进入二段压缩，二出口先经水冷器冷却后再与110-F来的气氨汇合进入第三段压缩，三段出口的气氨经水冷后，送入液氨储槽。液氨储槽闪蒸气去闪蒸气冷却器将气体中的氨冷凝分离出来，送往110-F。液氨储槽的液氨抽出经热液氨泵加压与冷凝氨汇合，送往尿素。2.2危险有害因素识别2.2.1压缩1、压缩机入口压力2.35MPa，出口压力24MPa，为离心式压缩机。压缩机组压力高、转速高、功率高,工艺气中H2气含量高，如压缩机密封、气封损坏，高压气流外泄，极易引发着火、爆炸事故。2、压缩机各级分离器液位过高，气体带液进入气缸，会造成叶片及缸体损坏；液位过低，则高压工艺气窜出也可引发爆炸、火灾爆炸。2.2.2合成（包括氢回收、制冷）1、合成系统压力高达24MPa，工艺气中含有H2、N2、NH3、CH4等气体，高压气体一旦发生泄漏，由于压力高，工艺气中H2浓度高，可引发重大着火、爆炸事故。2、生产运行中极易发生超压、超温等异常，引发催化剂损坏、设备损坏及爆炸事故。3、停车期间，空气有可能漏入合成塔内，如果空气漏入塔内，不仅会使合成催化剂超温、烧毁，甚至还可造成设备损坏而引发重大事故。4、合成系统在运行中如氨分离器液位超低，高压工艺气有可能窜入中压氨罐，造成中压氨系统超压而发生爆炸。5、合成驰放气经洗涤回收氨后，进入普里森装置回收氢气，由于压力高，工艺气发生泄漏，也可引发爆炸、着火事故。6、合成气压缩机入口气用氨冷却，合成系统工艺气也采用氨冷，单元中设有离心式氨压缩机一台，用来制冷。如果氨发生泄漏，不但会造成人员中毒，也可引发着火、爆炸事故。7、氨压缩机入口气氨如果发生带液，液氨进入气缸可损坏叶片、缸体、气封，如果发生氨泄漏，也可引发中毒或火灾、爆炸事故。8、润滑油或密封油如果外泄，透平机壳温度高达300℃以上，易引发火灾。2.2.3氨贮存设有低温、低压贮罐一台，容量5000M3及事故冰机系统。1、若液氨发生泄漏，可引发中毒或着火、爆炸事故。2、由于液氨贮存量大，若储罐超压而损坏或爆炸，液氨发生大量泄漏，可造成重大人员中毒或着火、爆炸事故。2.2.4中毒窒息1、高压氨分离器（106-F）液体若窜入低压氨中间贮罐（107-F），会发生爆裂而引发的火灾事故外，喷出的液氨接触到人体还会发生人员中毒事故。2、氨冷冻系统有三台氨闪蒸罐、三台氨冷凝器和多台氨贮罐和多台氨冷凝器组成。其设备、管线、阀门发生泄漏，漏出的液氨接触到人体会发生中毒和窒息危险事故。3、氮吸收塔和洗涤塔发生泄漏，漏出的液氨或氨水亦会造成人员中毒事故。4、氨合成塔在卸催化剂过程中，塔内要充满N2气，作业人员进入塔作业，若长管面具质量不好或接头处松开，就会发生人员窒息事故。5、冰机（105-J）系统所压缩介质是气氨,出口压为1.7MPa，其设备的法兰、阀门、管线发生泄漏，漏出的氨接触到人体会发生中毒和窒息危险事故。3对策实施3.1压缩1、加强应急管理，建立联动应急机制，现场配备必要的消防设备和报警装置。2、加强设备管理，严格大机组管理，杜绝泄漏事故发生。3、压缩机各级分离器液位设置报警联锁，加强工艺控制，严格巡回检查，防止液位过低或过高现象发生。3.2合成（包括氢回收、制冷）1、开工前严格气密试验、运行中加强巡检，配备便携式H2、CH4、CO监测仪，定期检查固定式H2、N2、NH3、CH4报警仪运行状况，确保发生泄漏时及时发现并处置。2、经评估现有装置配备的联锁保护系统可以满足工艺需要，生产运行中应加强巡回检查，及时跟踪各工艺指标变化，防止发生超压、超温等异常。3、停车泄压期间，严格按停车方案操作，及时通入合格的保护氮气，杜绝空气漏入合成塔内。4、合成系统在运行中加强对氨分离器液位的管理，防止高压工艺气窜入中压氨罐。5、合成系统现场设置有氨泄漏报警仪，岗位操作人员配备有便携式氨监测仪，应定期效验监测报警仪，制定氨泄漏应急预案，同时要求进入现场的操作人员必须携带便携式监测仪，遇有异常及时处置或撤离。6、严格控制氨压缩机入口气氨带液。3.3氨贮存1、若液氨发生泄漏，应立即启动应急管理程序及时处理异常，防止事故扩大。2、由于液氨贮存量大，故储罐应严防超压操作，定期检查事故冰机系统，确保正常循环。3.4中毒窒息精心操作，严格劳保护品的穿戴，严格执行各项规章制度。4结语本次风险识别是我们在装置停车期间组织进行的，当然由于水平所限，所作分析及对策制定可能不够全面，需要在以后的工作实践中进一步完善提高。但是通过此项工作，使得各级管理人员、操作维护人员对于氨合成单元有了进一步的认识，必将对于装置的安全长周期运行发挥积极作用，我们也期待着能够得到专家同行的批评指正。