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合成氨生产过程危险性分析及对策措施

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发表于 2011-11-4 12:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
1.1工艺流程简述
1.1.1碳化煤球工段
消石灰和细煤粉按一定比例混合后经煤球机压制成煤球后送入碳化罐,利用脱碳工段低闪器回收的CO2再生气(CO2含95%以上),进行碳化煤球的生产。碳化合格的煤球定期出罐作为造气原料。
再生气由脱碳工段送来与除尘冷却后的循环气混合,经循环风机、加热器加热后,送入碳化罐进行碳化煤球的生产。部分循环气在出碳化罐后放空,以保持循环气中CO2含量:≥50%。
本工段主要工艺要求:煤球碳化度≮80%;碳化煤球强度≮40Kg。
1.1.2造气工段
造气炉采用固定层间歇式煤气发生炉。碳化煤球由造气炉炉顶加入,入炉空气压力:≤28 kPa。碳化煤球在炉内分别与空气、蒸汽反应生产半水煤气。
生产过程分吹风、蒸汽上吹、蒸汽下吹、蒸汽二次上吹和吹净回收五个阶段进行。每个循环时间大约120秒,入炉蒸汽压力0.05~0.08MPa。煤气出口温度:炉顶<500℃,炉底180-250℃。
吹风阶段所产生的吹风气经除尘后送吹风气余热回收装置回收余热副产蒸汽,夹套汽包蒸汽压力:0.21MPa,余热锅炉蒸汽压力:≤1.3MPa
制气阶段产生的半水煤气经除尘、回收余热,冷却后送入半水煤气气柜。
本工段主要工艺指标为:半水煤气中有效成分:H2+CO≥65%;氧含量:≤ 0.5%,CO2≤14.0%。
1.1.3半水煤气脱硫工段
气柜来的半水煤气含H2S<2g/m3,通过罗茨风机加压后,再经除尘、脱硫、清洗后送往静电除焦油器除去焦油后,送压缩机一段进口。
吸收了半水煤气中的H2S的脱硫富液经空气再生分离硫分后循环使用。脱硫液再生温度:<50℃。
本工段主要工艺指标为:脱硫后半水煤气中H2S含量≤100mg/m3。
1.1.4压缩工段
由脱硫工段来的半水煤气经压缩机一、二段加压后送变换,出变换的变换气一部分直接送压缩机三段进口加压后送脱碳工段脱碳后送压缩机四段进口;另一部分变换气经碳化去除CO2生产碳铵后回压缩机三段进口,经压缩机三、四、五段压缩后的气体混合后送铜洗工段;铜洗工段出来的精炼气经压缩机六段加压后送氨合成工段。
压缩机各段出口气体均经冷却,分离油水后送各工段或进压缩机下一段进口。
本工段主要工艺指标为:二段出口压力:≤0.85MPa;五段出口压力:≤13.5MPa;六段出口压力:≤31.5MPa。各段出口温度:<170℃;冷却油压力:0.3-0.58 MPa
1.1.5变换工段
由压缩机二段来的半水煤气经除油后进入饱和塔增湿增温后,在大热交中与中变炉出的变换气换热进一步提温后,送进中变换炉进行变换反应。半水煤气中的CO在催化剂的作用下与H20反应转化为CO2和H2。中变气在大热交和半水煤气换热降温、经调温器调温后,送入低变炉进一步进行变换反应。出低变炉的低变气依次经一水加、热水塔、二水加、水冷排管、冷凝塔回收热量及降温后分别送碳化工段和压缩机三段进口。系统压力:≤0.85MPa;系统压差:≤0.08MPa
本工段主要工艺指标为:中变气中CO含量:4~7%;低变气中CO含量:0.8~2.0%。
1.1.6碳化工段
由变换工段来的变换气依次经过碳化主塔、副塔、固定副塔,与塔内的碳化浓氨水逆向接触生成碳酸氢铵结晶并由主塔底部取出,经沉淀,离心分离得到碳酸氢铵产品。固定副塔出来的气体再经过回收塔、清洗塔、综合塔、净氨塔的洗涤吸氨,进一步去除CO2和NH3,得到合格的碳化气送压缩机三段进口。系统压力:<0.8MPa,系统压差:≤0.25MPa
碳化浓氨水的制备是用氨合成工段送来的气氨通过高位吸氨器吸收、冷却得到一定碳化度、一定浓度的浓氨水。
本工段主要工艺指标为:出主塔气体中CO2为7~11%,出固定副塔气体中CO2≤1.2%,出回收塔气体中NH3≤1.5%,出清洗主塔气体中CO2≤1%。
碳化气中CO2:≤0.2%,NH3:≤0.3g/m3;浓氨水浓度:130±5tt。
1.1.7脱碳工段
由压缩三段来的变换气经冷却器与脱碳气、低闪气换热冷却后,进入脱碳塔脱去CO2再经分离、回收冷量后送回压缩机四段进口。低闪器回收的CO2一部分送碳化煤球工段,另一部分送往食品级CO2生产工段。
脱碳塔底部出来的脱碳富液经高闪器回收N2、H2、低闪器回收CO2后,经空气再生进一步去除CO2后,由贫液泵加压、氨冷器冷却后,从脱碳塔上部进入脱碳塔,作为脱碳液循环使用。生产过程中定期抽出一部分脱碳液(~5%)送脱水系统脱除脱碳液中的水份,以保持脱碳液中的含水量。
系统压力:<1.7MPa,系统压差:<0.2MPa。
本工段主要工艺指标为:净化气中CO2含量≤0.2%;脱碳液(NHD)含水量<7%。
1.1.8铜洗工段
由压缩五段来的碳化气和脱碳气由铜塔底部送入,与塔顶喷下的铜液逆向接触,气体中的CO、CO2等被铜液吸收后,从铜塔塔顶送出,经铜液分离器分离铜液后,送到压缩机六段进口。
吸收了CO、CO2的铜液出铜塔塔底经减压后,进入铜液再生系统。再生合格的铜液经泵加压后,从铜洗塔上部进入铜洗塔,作为铜液循环使用。铜洗塔进口气体压力≤13.5MPa,铜洗塔压差:≤0.5MPa。
本工段主要工艺指标为:精炼气中(CO+CO2):≤30PPm;低价铜与高价铜之比为4~7。
1.1.9氨合成工段
循环机出口气体经油分离器分离油后,进塔前预热器预热提温后进入氨合成塔,在氨合成触媒作用下,N2和H2合成为NH3。
完成反应的合成气从合成塔底部送出,依次经过余热锅炉、塔前预热器和水冷排管回收余热副产蒸汽和冷却降温后,再经冷交、氨冷、冷交进一步冷却,并将合成气中的NH3冷凝、气液分离:液体送液氨贮罐贮存;气体作为合成循环气回循环机加压,与由压缩机六段来的新鲜气汇合后进氨冷器,进入下一个循环。系统压力≤31.5MPa,系统压差≤3.0MPa。
氨冷器中的液氨由液氨贮罐送来,在氨冷凝器中气化冷却合成循环气后送碳化工段制备浓氨水或送冰机循环使用。
本工段主要工艺指标为:循环气中氢含量为50~55%;补充气中氢含量≥70~75%;合成塔进口气NH3含量≤2.0%。
1.2生产工艺过程危险性分析
合成氨生产过程存在许多潜在的危险、有害因素。例如生产过程中造气、脱硫、压缩、变换、碳化、碳化煤球、脱碳、精炼、合成等工段存在着大量的H2、CO、CO2、NH3、H2S等易燃易爆、有毒有害物料,所以这些岗位均存在火灾、爆炸、中毒等危险因素;又如原料、煤球、造气等工段粉尘较严重,存在粉尘危害的因素;煤球、造气、脱硫、压缩、变压吸附、氨合成、冰机等岗位大功率机泵较多,所以这些岗位的噪声危害较突出;此外全厂各岗位不同程度均存在电击、机械伤害以及高空堕落的危险因素。
生产中配置的压缩机、制冷机、罗茨风机及各种泵类等转动设备,易引发机械伤害事故。
生产中的电气设备,若安全装置不完善,易发生触电伤害事故;建筑物防雷设施不完善,易引起雷击事故发生。
生产过程中,液氨为有毒物质,易导致人员中毒危害。
生产中设置的压缩机、罗茨风机、制冷机及各种泵类在运行时产生的噪声,对人员存在噪声危害。
生产中设置的造气炉、合成塔等高温设备,对人员存在高温伤害;设置的蒸汽,温余热锅炉蒸汽,存在有烫伤危险;液氨可致眼、皮肤灼伤。
1.3建议采取的安全对策、措施
针对合成氨生产过程中存在的各类危险、有害因素,以预防为主,防治结合,采取相应的安全对策、措施,如:采用成熟、先进的生产技术、工艺;对危险工艺采用自动化控制系统;加强设备检查、保养和维修,对特种设备、安全阀、压力表等定期进行检验;建立健全各项安全生产责任制和安全管理制度,对各级各类从业人员进行相关专业技术培训;生产区应严禁烟火、建筑、设备布置应满足防火、防爆要求;爆炸危险区域设备选型按照相关规范要求,建筑、设备按规范要求采取防雷、防静电措施;消防设备、设施应完善;对操作人员可能造成机械伤害的设备采取相应的防护措施;为有可能产生中毒、噪声、高温等危险场所作业人员配备必要的劳动防护用品;定期进行职业健康体检等。
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