前言
??????? 在經(jīng)歷過合成氨合成工段的仿真實訓以后，使得自己明白了合成氨合成的工藝流程，了解了所涉及到的一些設(shè)備和管道，其中有些高壓高溫設(shè)備或者高壓低溫的設(shè)備。所用的物料有氫氣以及中間產(chǎn)物等都是易燃易爆的高危物料，在生產(chǎn)和運輸?shù)倪^程中如果生產(chǎn)操作不當或者設(shè)備出現(xiàn)故障，造成大量的這些有毒、有害、易燃、易爆氣體泄漏，極易引起發(fā)生重大火災、爆炸和員工的中毒等后果。所以在此基礎(chǔ)上，我將對合成氨的合成工段所能設(shè)計到的安全方面進行論述，一方面是為了使得人們充分的認識到合成工段的危險方面，從而在發(fā)生異常情況時候能夠從容應對，另一方面也是為了減少事故所給廠子所帶來的巨大損失。第1章 簡述合成氨合成工段的工藝流程
??????? 從甲烷化來的新鮮氣（40℃、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先經(jīng)壓縮前分離罐(104-F)進合成氣壓縮機(103-J)低壓段，在壓縮機的低壓缸將新鮮氣體壓縮到合成所需要的最終壓力的二分之一左右，出低壓段的新鮮氣先經(jīng)136-C用甲烷化進料氣冷卻至93.3℃，再經(jīng)水冷器(116-C)冷卻至38℃,最后經(jīng)氨冷器(129-C)冷卻至7℃,后與氫回收來的氫氣混合進入中間分離罐(105-F)，從中間分離罐出來的氫氮氣再進合成氣壓縮機高壓段。
??????? 合成回路來的循環(huán)氣與經(jīng)高壓段壓縮后的氫氮氣混合進壓縮機循環(huán)段，從循環(huán)段出來的合成氣進(124-C)。高壓合成氣自124-C出來后，分兩路繼續(xù)冷卻，第一路串聯(lián)通過原料氣和循環(huán)氣一級和二級氨冷器117-C和118-C的管側(cè)，冷卻介質(zhì)都是冷凍用液氨，另一路通過就地的MIC-23節(jié)流后，在合成塔進氣和循環(huán)氣換熱器120-C的殼側(cè)冷卻，兩路會合后，又在新鮮氣和循環(huán)氣三級氨冷器119-C中用三級液氨閃蒸槽112-F來的冷凍用液氨進行冷卻，冷卻至-23.3℃。冷卻后的氣體經(jīng)過水平分布管進入高壓氨分離器（106-F），在前幾個氨冷器中冷凝下來的循環(huán)氣中的氨就在106-F中分出，分離出來的液氨送往冷凍中間閃蒸槽。從氨分離器出來后，循環(huán)氣進入合成塔進氣-新鮮氣和循環(huán)氣換熱器120-C的管側(cè)，從殼側(cè)的工藝氣體中取得熱量，然后又進入合成塔進氣--出氣換熱器(121-C)的管側(cè)，再由HCV-11控制進入(105-D)，在121-C管側(cè)的出口處分析氣體成分。
??????? 合成氣進氣由合成塔105-D的塔底進入，自下而上地進入合成塔，經(jīng)由MIC-13直接到第一層觸媒的入口，用以控制該處的溫度，這一近路有一個冷激管線，和兩個進層間換熱器付線可控制第二、第三層的入口溫度必要時可以分別用MIC-14、15和16進行調(diào)節(jié)。氣體經(jīng)最底下一層觸媒床后，又自下而上地把氣體導入內(nèi)部換熱器的管側(cè)，把熱量傳給進來的氣體，再由105-D的頂部出口引出。
??????? 合成塔出口氣進入合成塔--鍋爐給水換熱器123-C的管側(cè)，把熱量傳給鍋爐給水，接著又在121-C的殼側(cè)與進塔氣換熱而進一步被冷卻，最后回到103-J高壓缸循環(huán)段(最后一個葉輪)而完成了整個合成回路。
??????? 合成塔出來的氣體有一部分是從高壓吹出氣分離缸108-F經(jīng)MIC-18調(diào)節(jié)并用Fl-63指示流量后，送往氫回收裝置或送往一段轉(zhuǎn)化爐燃料氣系統(tǒng)。從合成回路中排出氣是為了控制氣體中的甲烷化和氬的濃度，甲烷和氬在系統(tǒng)中積累多了會使氨的合成率降低。吹出氣在進入分離罐108-F以前先在氨冷器125-C冷卻，由108-F分出的液氨送低壓氨分離器107-F回收。
??????? 合成塔備有一臺開工加熱爐(102-B)，它是用于開工時把合成塔引溫至反應溫度，開工加熱爐的原料氣流量由FI-62指示，另外，它還設(shè)有一低流量報警器FAL-85與FI-62配合使用，MIC-17調(diào)節(jié)102-B燃料氣量。
??????? 第2章 合成氨合成工段安全技術(shù)措施
??????? 1.設(shè)備安全
??????? 從第一章的工藝流程簡介中可以看出在整個合成工段所用到的設(shè)備有合成氨反應器、爐子、換熱器、分離罐和壓縮機和大量的運送管線閥門。其中大部分屬于壓力容器，所以對其壓力的監(jiān)控一定要嚴格。
??????? 1.1 對氨合成反應器的檢查
??????? 由于合成氨反應是有催化劑的放熱反應。所以一定要控制反應的溫度，應該在反應器中安裝一些測溫自控裝置，以便在溫度發(fā)生異常的時候自動控制溫度的上升，在反應器上可以安裝一些諸如安全閥、爆破片、排氣孔等泄壓裝置。對反應器應該定時進行內(nèi)部和外部的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。
??????? 1.2 對爐子的檢查
??????? 爐子主要是用來給反應器初期供熱的設(shè)備，主要所用的燃料是天然氣。所以爐子一定要選用防爆型的，并設(shè)置列管故障保護設(shè)施。設(shè)置一定數(shù)量的溫度和壓力檢測裝置，以便控制輸出溫度，使得爐子控制在最佳燃燒范圍內(nèi)。定期對爐子的內(nèi)部和外部進行檢查。
??????? 1.3 對換熱器的檢查
??????? 換熱器是兩種溫度不同的物質(zhì)交換溫度的場所，所以考慮換熱器中所走的物料，選擇合適材料和類型的換熱器。考慮是否超過換熱器的設(shè)計溫度，設(shè)備的沖洗是否適當，維修工作能否安全的進行，兩種物料能否在換熱器內(nèi)充分的交換熱量等等。
??????? 1.4對分離罐的檢查
??????? 定期對分離罐進行壓力測試，所使用的分離罐是否符合相應的標準。檢查壓力的釋放是否適當，緊急情況下能將容器中的物料隔離嗎？分離罐的放空和排污是否有詳細的說明。對一些重要的液位進行及時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常能夠及時處理。
??????? 1.5 對壓縮機的檢查
??????? 在選用壓縮機的時候，考慮出口壓力是否會超過殼體本身的設(shè)計壓力，出口壓力會不會超過下游設(shè)備或者管道的設(shè)計壓力，進壓縮機的物料的溫度會不會超過殼體的設(shè)計溫度，對壓縮機的機械部件進行定期的維護加潤滑油，保證其正常運行。在壓縮機周圍應設(shè)置防護罩，避免意外的發(fā)生。
??????? 1.6 對管線閥門的檢查
??????? 管線是鏈接設(shè)備之間的主要通道，在對管道的檢查中，應考慮內(nèi)部物料的類型、溫度以及壓力，是否符合工藝條件。檢查管線和閥門是否發(fā)生泄漏和破損，設(shè)置應有的放空和排污系統(tǒng)。是否需要安裝切斷閥，止逆閥等等。對管線閥門進行定期的清理，保證管線閥門的正常運行。
??????? 2.工藝操作的安全技術(shù)
??????? 2.1催化反應的安全技術(shù)
??????? 氨合成是氫氣和氮氣按照一定比例，在催化劑的作用在進行的可逆放熱的化學反應。在氨合成操作過程中，若是催化劑的選擇不正確或者加入不適量，易造成局部反應的劇烈。催化劑需要在一定的溫度條件下，若是反應溫度控制不當，可能會發(fā)生超溫爆炸或者著火事故，還有可能使得催化劑失活，以至于反應目標產(chǎn)物無法產(chǎn)生。原料氣中某種能與催化劑反應的雜志含量增加，可能成為爆炸危險物。