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合成氨工艺安全控制指导意见

2011/12/26 17:44
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各市安监局,各县(市、区)安监局,各有关企业,有关设计、施工单位:

为规范、指导全省合成氨工艺安全控制设计、安装和改造工作,确保安装改造后工艺装置的安全运行,省安监局组织山东化工规划设计院和有关专家,依据国家安监总局《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》(安监总管三[2009]116号)要求,研究制订了合成氨工艺安全控制指导意见,现印发给你们。请按照省安监局《关于印发氯化、硝化、磺化、聚合、氟化、加氢6种危险化工工艺安全控制设计指导方案的通知》(鲁安监发[2009]108号)的有关要求,认真落实合成氨工艺安全控制指导意见,工作中发现的问题,请及时反馈省安监局(危化处)。

 

 

二〇一〇年十月二十七日

 

附件:

合成氨工艺安全控制指导意见

为做好全省合成氨工艺的安全控制系统改造工作,指导设计单位的安全控制系统设计工作,并为各级安监部门的有关监督检查工作提供参考,依据国家安全监管总局《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》(安监总管三[2009]116号)、山东省安监局《关于推进化工企业自动化控制及安全联锁技术改造工作的意见》(鲁安监发[2008]149号文件),制订本意见。

1概述

1.1 工艺简介

合成氨工艺复杂、流程长,制取合成氨常用的原料有天然气、煤、油。目前山东省合成氨生产主要以煤为原料,液氨主要用于生产尿素。以煤为原料制取合成氨及尿素经过以下工序。

1.1.1 气化

气化目的是由原料煤制取水煤气或半水煤气。

气化炉一般分为三种类型:固定床、流化床和气流床。

固定床气化技术:鲁奇(Lurgr)、UGI、富氧连续气化。

流化床气化技术:主要有温克勒(winkler)、高温温克勒(HTW)、U-Gas、恩德炉、灰熔聚等。

气流床气化技术:德士古(Texaco)、国内的新型对置式多喷嘴水煤浆加压气化,壳牌(SHELL)、德国未来能源公司的GSP、国内航天炉(HT-L)干粉煤加压气化。

1.1.2 净化

净化包括水煤气(半水煤气)变换及脱硫脱碳。

变换目的主要是将粗煤气中的一氧化碳与水蒸汽作用变换成二氧化碳和氢。主要有中温变换、耐硫低温变换工艺。

CO + H2O     CO2  +  H2

脱硫脱碳目的是脱除原料气中的H2S及少量有机硫,另一方面是脱除CO2。

常用的有氧化法脱硫、化学法(热钾碱)或物理化学法(MDEA)或物理法(碳酸丙烯酯、NHD、低温甲醇洗、变压吸附)脱碳。

1.1.3 合成气精制

合成气精制是将合成氨新鲜气中的微量CO及CO2进一步净化,精制后两碳含量小于10ppm。

目前国内常用的有甲烷化工艺、醇烃化工艺、醇烷化工艺、液氮洗工艺等。

1.1.4 氨合成及合成气压缩

氨合成是将精制后的合成气经压缩机压缩至合成压力,然后在合成塔内使氢氮气合成为氨,最后经过冷冻分离而取得液体氨产品。

3H2 + N2 ⇔  2NH3

氨合成有低压合成及高压合成。

合成气压缩机有离心式压缩机及往复式压缩机。

1.1.5 制冷

制冷是将制冷剂通过制冷压缩机及辅机由压缩、冷凝、节流、蒸发(提供冷量)四个过程组成制冷循环,为合成氨装置提供冷量。

常用的制冷机有往复式、螺杆式、离心式制冷机等。

1.1.6 氨贮存

氨库贮存量的选择主要取决于氨加工的停车检修时间,一般大型合成氨厂氨库的贮量均在3~5天的产量。多采用常温压力罐及低温常压罐储存。

1.1.7 尿素合成

尿素生产主要有水溶液全循环工艺、CO2汽提工艺、NH3汽提工艺。

由氨和二氧化碳合成尿素的过程,是在高温(160~200℃)和高压(15~22MPa)条件下进行的。

2NH3(液)+CO2 (气) ⇔ NH4COONH2(液)

NH4COONH2(液) ⇔ CO(NH2)2 (液)+H2O(液)

1.2 工艺危险特性

合成氨生产过程高温、高压、有毒、易燃、易爆,在生产过程中使用和处理的主要化学危险品有半水煤气(水煤气)、液氨、NH3、CO2、CO、H2、H2S、甲醇、甲烷等。

(1)高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽,气体物料一旦过氧(亦称透氧),极易在设备和管道内发生爆炸;

(2)高温、高压气体物料从设备管线泄漏时会迅速膨胀与空气混合形成爆炸性混合物,遇到明火或因高流速物料与裂(喷)口处摩擦产生静电火花引起着火和空间爆炸;

(3)气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解,在附近管道内造成积炭,可导致积炭燃烧或爆炸;

(4)高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织,还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀及渗氮,加剧设备的疲劳腐蚀,使其机械强度减弱,引发物理爆炸;

(5)液氨大规模事故性泄漏会形成低温云团引起大范围人群中毒,遇明火还会发生空间爆炸。

1.3 山东省合成氨及尿素装置概况

山东省中小型合成氨厂的气化工艺多采用以无烟块煤为原料的常压固定床间歇气化工艺(UGI);净化工艺多采用湿式氧化法脱硫(栲胶、改良ADA、888等)、中低低或全低温变换工艺、物理法(碳酸丙烯酯、NHD、变压吸附)脱碳、甲烷化(或醇烷化、醇烃化)精制;合成采用22~31.4MPa压力;压缩采用往复式压缩机。

少数大型合成氨装置气化采用水煤浆或干煤粉加压气化工艺;净化工艺多采用耐硫变换、低温甲醇洗或NHD脱硫脱碳、低温液氮洗精制工艺;合成采用低压合成(11.0~15.0MPa);压缩采用离心式压缩机。

山东省尿素生产装置采用水溶液全循环、CO2汽提、NH3汽提工艺。

根据我省合成氨企业的现状,本意见对小合成氨厂和大型合成氨装置的重点监控单元以及合成氨后续工序和尿素装置各工艺参数提出了检测与控制的基本要求。

2主要安全设计措施

2.1 设立安全联锁停车系统或具有安全联锁停车功能的其他系统,保证操作人员及生产过程设备的运行安全。

2.2 在可能出现泄漏可燃气体及有毒气体的区域,设置可燃气体及有毒气体报警仪,火灾报警器,并将信号引至控制室。

2.3 所有用电设备及仪表按火灾爆炸危险区域划分图及相关规范选型。

2.4 液氨储罐应设液位计、温度计、压力表、安全阀,并设置高、低、高高液位报警。

2.5 必须设置液氨泄漏紧急处理装置,如水喷淋装置等。

2.6 重要地点设置电视监视系统。

2.7 各装置区应严格遵循规范设计静电接地和避雷设施系统,系统包括电气系统接地、设备接地、静电接地和防雷保护接地。

2.9工艺系统以及重要设备均设立安全阀、爆破板等防爆泄压系统。有些可燃性物料的管路系统设立阻火器、水封等阻火设施。

重点监控的工艺参数及安全监控基本要求

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