化肥生产工艺流程(054)

点击次数:   更新时间:2020-08-13 10:36     来源:ag8亚洲只为非同凡响0

  化肥生产工艺流程(054)_能源/化工_工程科技_专业资料。第十五章 化肥生产 采用化学方法生产的含有氮、磷、钾等元素的肥料统称为化肥。 主要的产品有氮肥、磷肥和钾肥。此外还有含有多种成分的复合肥 料、混合肥料及微量肥料等。 化肥生产,尤其是氮肥生产是

  第十五章 化肥生产 采用化学方法生产的含有氮、磷、钾等元素的肥料统称为化肥。 主要的产品有氮肥、磷肥和钾肥。此外还有含有多种成分的复合肥 料、混合肥料及微量肥料等。 化肥生产,尤其是氮肥生产是一个复杂的连续化的工艺生产过程, 需要在密闭的系统内,在高温、高压的条件下进行。其设备、管道繁 多;原料、中间产品、成品多具有易燃、易爆性质,有的还具有腐蚀 性和毒性。因此,化肥生产及其储运工作必须注意安全防火。 第一节 氮肥生产 在各类化肥中,氮肥产量居第一位,氮肥工厂星罗棋布,多数 县、市都有氮肥厂。氮肥生产火灾爆炸危险性也最大。 氮肥生产就是将空气中游离态氮转变成化合态氮的过程,所以也 常成为“氮的固定”。 一、氮肥生产流程 氮肥生产流程可概括为以下四个步骤: ( 1) 造 气—将原料制备成主要含有氢、氮气体的原料气。 ( 2) 精 制—将原料气中氢、氮以外的杂质去除,使原料气得到精 纯。 ( 3) 压 缩与合成—将较为纯净的氮、氢比例为 1: 3 的氮氢混合气体 压缩到高压状态,在催化剂和高温的作用下合成为氨。 ( 4) 氨 加工—将氨经进一步加工得氮肥。 前三步常称为氨的合成。经进一步加工制得的成品如硝酸铵、尿 素等都是化肥。 从安全防火考虑,氮肥生产中以硝酸铵的生产过程最为典型,其 他种类氮肥的火灾危险性及防火要求可以参照。 以固体、液体燃料为原料制造硝酸铵的工艺流程如图所示。 氮肥的生产总流程如表所示。 氮肥生产总流程: 脱硫 原料准备 变换 造气 水洗 氨的合成 精制 铜洗 压缩 碱洗 氮肥生产 合成 甲烷化 氨水 氨的加工 硝酸铵 尿素 氨合成的工艺流程图: 空气 水蒸汽 硫或硫化物 水蒸汽 固体原料 或液体原料 造气 半水煤气 脱硫 半水煤 压缩一二三段 变换 变换气 变脱 精脱 脱碳 甲烷化 压缩四五六段 合 成 氨 硝酸铵的生产工艺流程图如下: 氨气 氧 化 稀硝酸 中和 硝酸铵液 后处理 成品 空气 水 二、原料准备 现在,氮肥生产多采用天然气、炼厂气、焦炉气、重油和煤和焦 碳等气体、液体和固体原料。 ( 一) 固体原料 主要有块状焦炭、无烟煤和其他物质制成的煤球等。这类原料虽 属于丙类火灾危险性,但在运输、粉碎、筛分等过程中极易产生粉 尘、四处飞扬。当空气中的粉尘浓度达到 200~300g/m 3 时,遇明 火、猛烈摩擦或雷击等因素,很容易引起爆炸和燃烧,而且爆炸强度 很高。因此,要防止粉尘的积存和飞扬。运输和处理固体原料的设备 应尽可能做到密闭。处理固体燃料的厂房要设排风除尘设备和水喷装 置,以利除尘和增加空气中的湿度。要加强生产管理,做到每班清除 积尘。厂房应为一、二级耐火等级的建筑。 在使用粉煤气化造气的工厂,因储煤与煤气发生炉相通,煤斗内 需通入压力大于发生炉内压力的氮气进行保护。若氮气压力不足或供 应中断,发生炉内的高温煤气或明火会进入储煤斗,使储煤斗内着 火,甚至爆炸。故应分别设置压力指示仪表和储煤斗内压力下降报警 装置,以及使发生炉自动放空以降低炉内压力的连锁装置,以保证煤 气不进入储煤斗。 (二)本节消防要求 厂房应为一、二级耐火等级的建筑,采用外开式门窗,房顶必须 设置一定数量的天窗,便于气体流通和有毒气体泄露。 如储煤斗内着火,应先加大氮气量,再通过水蒸汽灭火,但不可 用灌水方法扑救,以防水流入煤气发生炉,引起爆炸事故。储煤斗上 还应装防爆膜,以防止爆炸。 储存固体燃料的露天或半露天堆场,应设在水源充足的地方,并 设消防设施,固体燃料,尤其是煤极易在夏季发生自燃现象,所以要 在日常管理中注意通风降温,以防自燃。 在输煤过程中为了降低粉尘飞扬应适当给予加水喷淋增湿,以保 证作业现场符合职业卫生和煤尘爆炸。 本工序应设置一定数量的消防栓和消防带,配备一定数量的灭火 器材和防护器材。在输煤楼料仓上口处应设置可燃气体、有毒气体自 动报警装置。 三、造气 造气是把煤、焦炭、重油、天然气等含碳燃料在煤气发生炉中进 行加工,于高温下与空气和水蒸汽进行气化反应,制得供合成氨用的 原料气—半水煤气。半水煤气主要成分有一氧化碳、氢、氮、二氧化 碳及甲烷等气体。因为这种煤气中含有较多的合成氨用的氮气,故成 为“半水煤气”。 造气生产属于甲类火灾危险性生产。造气生产的主要设备——煤 气发生炉和废热锅炉属于有明火和赤热表面的设备。按有关规定,煤 气发生炉与其他燃料或煤气设备的防火间距不受限制,但气体燃料的 缓冲储罐则应远离煤气设备和管道。设备、管道应该密闭,不能发生 煤气或液体、气体燃料的跑、冒、滴、漏。万一煤气发生炉有煤气泄 漏,因为煤气本身的高温,喷出的就是火焰,这是稳定燃烧,这时应 首先以水冷却火焰可能危及的设备或建筑物,然后才能采取可靠措 施,在灭火的同时,堵塞泄漏点。否则,漏出的可燃煤气与空气混合 将会因明火或赤热表面而发生爆炸。 (一)、以焦炭制取半水煤气 以焦炭或煤球作原料制取半水煤气,通常采用固定层法。煤气发 生炉内焦炭层相对静止,不发生像沸腾炉那样的沸腾燃烧现象。这种 发生炉的制气是间断进行的。其工艺流程如图所示。 焦炭 煤气发生炉 半水煤气 降温除尘 气柜储存 脱硫工序 空气 空气与水蒸汽 1 、气化 焦炭在发生炉内交替进行燃烧升温与气化制气两个反应,当通入 空气时,焦炭燃烧,炭层温度提高至 1000~2000 ℃(燃烧气体放 空)。当向炉内通入水蒸汽与空气的混合气体时,高温炭层即进行气 化反应,制得半水煤气,为了安全、稳定的生产,半水煤气的生产过 程是将燃烧升温与制气过程不断交替进行的,即由吹风、上吹制气、 下吹制气,二次上吹制气和空气吹净等五个工序组成一个制气循环, 进行间歇式的生产。 ( 1)发生炉中最危险的燃烧爆炸因素,是煤气“透氧”,即半水煤气 中含氧量超过 % 。由于半水煤气的爆炸上限高达 %,因此进入少量氧 极易达到爆炸极限。这样,在发生炉内,或者到了后续生产设备内, 尤其在电除尘器、煤气鼓风机等易发生火花的设备内,极易发生爆 炸。造成“透氧”的原因及预防措施为: ①发生炉开车的初始阶段,炉温较低,气化反应不完全,过多的残余 空气混入煤气中造成“透氧”。故应适当延长吹风时间,勿使这部分 煤气进入煤气系统。待炉温正常后才能输入系统。 ②阀门关闭不严或渗漏,空气漏进煤气系统中。应加强检查,发现阀 门漏气须及时停车、更换。 ③发生炉内燃料层过薄,产生空洞或结块,使吹入的空气—水蒸汽混 合气中的空气反应不完全而混入煤气系统,可以通过补充燃料或清理 燃料层加以解决。 为及时发现“透氧”,在发生炉出口的煤气系统上应设有测定煤 气中氧含量的自动分析仪和“透氧”报警仪。同时,还要有“透氧” 报警与发生炉煤气自动放空的连锁装置以及时解除“透氧”威胁。 ( 2)发生炉工作时,炉内各部位都有交替通过煤气和空气的机会,必 须合理安排工作循环和吹入气体的顺序。例如,下吹制气阶段吹混合 气体时要求先吹蒸汽,后吹空气;结束时则先停空气,后停蒸汽。如 果先通空气,就会与上一制气阶段的煤气相混,极易发生爆炸;若后 停空气则会与下阶段产生的煤气相遇,同样极易发生爆炸。 工作循环一般都采用自动控制,如果自动控制失灵或切换阀发生 故障,以致吹入气体顺序异常,或者由于水蒸汽中断,均易造成爆炸 危险。万一出现上述情况时应立即将制气循环转入吹气放空阶段,同 时打开炉下的保安蒸汽,将炉底、灰斗等容易积存煤气的部位吹净, 以防爆炸,然后进行其他处理。 ( 3)空气鼓风机的管道上应有放空管,大小安全挡板和防爆膜片等安 全装置。正确设计防爆膜片的安装位置是至关重要的。它不能朝向经 常有人停留或通过的部位,以免爆破时伤人。大挡板与小挡板的启闭 方向相反,向发生炉通气时,大挡板和切断阀开,小挡板关闭。停止 通气时,则相反,使空气放空以防止空气漏入发生炉。如因停电等故 障,造成鼓风机停转,发生炉煤气返回空气管道而爆炸时,防爆片即 爆破,以保护设备。如果鼓风机内风压足够时,最好在空气管道上设 止逆水封,使煤气不能返回空气系统。 2 、降温和除尘 半水煤气经废热锅炉回收热量降温后,经洗气箱、除尘器、洗涤 塔、电除尘器等设备进行除尘,并使煤气降至室温。 ( 1 )在废热锅炉、除尘器等高温设备之后,应设大的止逆水封,以防 止煤气返回。水封箱内的水应保持溢流状态。如遇断水便失去水封作 用,发生炉应立即停车,待供水恢复后,再重新开车。 ( 2 )止逆水封和后部洗涤塔排水,都应设溢流水封,既可防止出水时 夹带煤气进入下水道,又可以方便观察水的溢流状况。 ( 3 )下水道应设排气管等通风装置,以排除进入下水道内的煤气,防 止发生“地沟爆炸”。如遇下水道煤气着火,应尽快用水蒸汽或氮气 扑灭,以防蔓延。同时找出煤气泄露点,及时堵塞。造气工序的工业 下水道应在进入全厂性干、支管之前设水封高度不小于 250mm 的水 封井。 ( 4)用电除尘器净化煤气时(电除尘器是利用高压电场扑集粉尘的设 备),应特别注意严防煤气中的含氧量,即煤气“透氧”。 3 、储存 生产的半水煤气最后送往气柜储存,或经煤气鼓风机送往脱硫工 序。 一般都使用湿式 (钟罩型) 气柜储存半水煤气,以使进入下一工序 压缩时工作稳定,并平衡全厂的生产。 ( 1)半水煤气的气柜较大,一般为数 km 3。这是全厂的重点防火部 位,它与厂内其他建筑物、明火点等的防火间距、应执行《建筑设计 防火规范》的规定。 ( 2)气柜区域内 ( 30m 范围内) 动火时,必须有安全施工方案,并经 过审批,采取严格措施后方可进行。 ( 3)气柜的焊缝较多,又容易因腐蚀而发生漏气,因此,气柜投用前 要进行严格测试,对其放空信号指示及连锁等装置也要进行可靠性实 验。各项指标均达到设计要求时,方可投用。因为气柜一经投用后, 再要停用检修则比较困难。 ( 4)半水煤气气柜投用前要用氮气进行置换,执行“三升三降”的操 作要求。即用鼓风机向气柜充气,应将气柜钟罩升起达到最高限度, 气柜放空,钟罩落下,为“一升一降”,如此反复操作三次,其目的 是使气柜内原有的空气可能被氮气置换。第三次放空时,分析放空气 体内的氧含量小于 2% 时,方为置换合格,若达不到要求,应再用氮 气进行“升降”,直至合格为止。因为气柜容积大,且气体处于相对 静止状态,置换切不可马虎从事,遗留后患。 ( 5)在气柜的运行中,应注意气柜钟罩的高度。遇到大风天气,若气 柜钟罩上升过高,易发生偏斜、造成大量煤气泄漏。此时,应及时打 开放空管,降低钟罩高度,使钟罩复位。但应注意,若遇雷雨天不应 打开煤气放空,以防雷击起火。只能采用停止进气、向外送气的方 法,而使钟罩下降。 气柜高度若过低,危险性更大。因为气柜内煤气继续输出,会因 造成负压而吸入空气,形成爆炸性混合气体,若被吸入压缩机,即会 发生猛烈爆炸。 因此,气柜应装有钟罩高度指示仪(或气柜容量指示仪)及气柜 高限和低限报警仪。同时,还需要安装气柜低限与压缩机的自动停车 连锁装置。 ( 6)湿式气柜应保持水封槽内水的溢流状态。冬天则应注意防止结 冰,必要时可通过蒸汽对水进行加温。 煤气鼓风机是要害部位,如由于叶轮摩擦,撞击发生火花,或鼓 风机转轴密封性能差而导致漏气时非常危险。因此,在使用鼓风机将 半水煤气送入脱硫工段时,鼓风机叶轮必须用有色金属制造。鼓风机 房应加强通风排气,以及时排除轴封等处漏出的煤气。鼓风机厂房应 设置煤气报警器,其报警信号值应设在不大于煤气爆炸下限的 1/4 位 置。 鼓风机的厂房建筑耐火等级应为一、二级,并采用轻质屋面。厂 房的泄露面积宜大于 m 3 。厂房如采用型钢承重结构时,其结构应做耐 火保护。 厂房的电器、仪表等都应达到 1 ( Q— 2)级防爆要求。 4 、开车、停车与检修 在实际生产中,应经常清理灰斗或鼓风箱,停车后打开炉上盖 时,如无氮气置换,也会造成空气进入而发生爆炸。所以还需注意: ( 1)煤气系统停车后和开车前必须用氮气进行彻底置换,使系统中可 燃气体浓度低于 % ;开车前需使系统内含氧量小于 %,以防止煤气进 入后形成爆炸性混合气体。 ( 2)若为整个造气工序检修,则应在停车后以氮气对整个煤气系统进 行彻底置换,直到放空气体中可燃气体含量小于 % ,造气工序与原料 供给部分和下道工序以盲板或水封彻底隔离、切断,方能进行动火。 若为个别设备或管道检修,则必须在用盲板将检修部分与非检修 部分彻底隔绝后(绝对禁止用阀门来隔断),并用氮气将检修部分置 换合格后,才能进行检修。但这时若其他部分仍在生产,动火应按 “特殊危险动火处理”。 如果长期停用或检修期间长,还应注意所采用的盲板应比常用的 适当加厚,以防其受腐蚀穿孔而发生煤气渗漏危险。 由于焦炭造气操作的压力较低(约 ~ ),设备和管道的材质要求不 高,密封结构的质量不佳等原因,很容易出现跑、冒、滴、漏等问 题。而且地沟、电缆沟等低洼处和空气不流通的地方容易积聚煤气。 因此必须加强安全防火管理,加强检查,及时消除隐患,以保证安 全。 5 、本节消防要求 造气厂房采取半敞开式建筑耐火等级为二级。厂房地面采用了不发火 花的细石混凝土地面,以防止磨擦撞击产生火花。 装置框架等建构筑物的耐火等级为二级,内、外装修材料的耐火性能 均符合《建筑设计防火规范》的要求。 如造气炉发生着火,应先做紧急停炉措施,关闭相关油系统、与 其他相连的煤气管道应水封应及时加水有效隔绝,再用水蒸汽灭火, 但不可用水方法扑救,以防水流入煤气发生炉或水接触高温设备,引 起爆炸事故。 在岗位操作时要加强劳动防护用品的佩带,注意防中毒和高温辐 射,以保证作业现场符合职业卫生和消防要求。 本工序应设置一定数量的消防栓和消防带,配备一定数量的灭火 器材和防护器材。在造气炉口处应设置可燃气体、有毒气体自动报警 装置。 四、脱硫 煤气中的硫化物虽含量不高,但它能使各种催化剂中毒失去活 性。硫化氢对设备、管道的腐蚀性很大,是造成泄露的重要因素。所 以,必须将煤气中硫化物脱掉。这是煤气净化的一部分,同时还能得 到副产品——单体硫。 脱硫的方法很多,不下四、五十种,按其物理形态可分为干法与 湿法,重要脱硫方法如表所示。 吸收法—活性炭法 脱有机硫 转化吸收法—氧化锌法、锰矿法、活性氧化 铁法 脱硫 转化法—加氢转化法 脱无机硫 干法脱硫—氧化铁法、活性炭法 湿法脱硫 氧化法—砷碱法、改良砷碱法、氨水催 化法、改良蒽醌二磺酸法 化学吸收法—烷基醇胺法、碱 性盐溶液法 物理吸收法—聚乙二醇二甲醚 法、冷甲醇法 (一)干法脱硫 以活性炭为吸收剂进行脱硫,其工艺流程如图所示。 脱硫 脱硫后煤气 再 生 硫化铵萃取液 脱硫前 煤气 多硫化铵溶液 硫 氧气 氨 在脱硫吸附器内煤气中的硫化物与适量加入的氧(空气)在氨的 催化作下生成单体硫,被活性炭吸附。脱硫后的煤气送往变换工序。 活性炭吸附的硫,经硫化铵萃取液萃取生成多硫化铵溶液,后者 经水蒸汽再生又转化为硫化铵萃取液循环使用。在再生萃取液的同 时,得到单体硫。 脱硫工序的防火要求如下: 1 、吸附器中加入的氧应经过计算,并用仪表严格控制,使脱硫 后的煤气中含氧不超过 %~% ,在煤气入口应设煤气流量表、硫化氢 含量分析仪和空气流量表,以便控制空气加入量,避免煤气中含氧量 过高,发生危险。 2 、空气管道口应设止逆水封,以防输送空气的鼓风机突然停车 时发生煤气倒流入空气管道,引起爆炸。空气鼓风机应有停车报警装 置。 3 、吸附器的阀门受活性炭颗粒影响,容易关闭不严,生产中经 常需要带煤气抽、加盲板,这是煤气很容易逸出,操作人员要佩带防 毒面具,使用的工具、风轮等应为有色金属制造,防止碰击产生火 花,引起爆炸。 4 、停车检修时,尤其是局部设备检修时要采取拆掉一段联系管 段的办法,使之与生产系统彻底隔断。因为盲板在硫化氢的腐蚀作用 下,容易穿孔,并不可靠;仅靠阀门隔断更是不允许的。 5 、脱硫工序的碳钢设备和管道内常会生成容易自燃的硫化亚 铁。它在干燥时,遇到空气,常温下就能自燃,并产生刺激性的二氧 化硫气体。因此,在检修时,应先对设备、管道用清水湿润,避免自 燃。 6 、本工序容易因腐蚀而发生跑、冒、滴、漏现象,厂房内的煤 气浓度较高,所以应保持良好的通风,使用的排风机应当是防爆型 的,厂房内还应设置可燃气体浓度报警器。 7 、自控、检测等仪表容易被硫化氢腐蚀而失灵或误报,应经常 检查和维修。 8 、厂房要有足够的泄压面积,并宜采用轻质屋面。 9 、副产品——硫磺要每日清理一次,在厂房内存放的数量不能 超过一日的产量。 (二) 湿法脱硫 在脱硫塔内,用脱硫剂溶液与煤气进行逆流洗涤,使煤气中的硫 化物被溶液吸收。本工序的防火要求如下: 在操作中要注意脱硫吸收塔和溶液再生塔塔底的液位,严防液体 抽空,吸入空气与煤气形成爆炸性混合物。 某些湿法脱硫溶液再生时使用大量的空气使硫化氢解析并排空。 应注意,放空管应高出附近有人操作平台和屋面 雷保护措施。 2 米以上,并应有防 其他防火措施参见“干法脱硫”。 五、变换 脱硫后的煤气中尚含有较多的一氧化碳。例如重油部分氧化法制 得的煤气中,一氧化碳的含量可达 45~49% 。需要经过变换工序使一 氧化碳在催化剂作用下,与水蒸汽进行转化反应,生成氢气和二氧化 碳。达到既清除一氧化碳又增加合成原料气的目的。 变换生产有中温变换与低温变换两类。生产的压力有 及 3 MPa 多种,常用的常压中温变换工艺流程图所示: ~ ,~ MPa 脱硫后煤气 水蒸汽 变换气 预热 变换生产中, 汽使其危险性大 混合 变 换 换热降温 尽管在煤气中加入了水蒸 为下降,但在反应后增加了 氢气的含量,滋生了新的危险,其防火要求如下: (一)预热和混合 脱硫后煤气经预热器加热至 320~330 ℃,加入水蒸汽,混合后进 入变换炉,尽管有水蒸汽存在,但如煤气漏至空气中后,水蒸汽很快 冷凝,剩下的煤气仍然很危险的。所以仍应严防泄漏。 (二)变换反应 与水蒸汽混合后的煤气进入变换炉内,在催化剂作用下,一氧化 碳与水蒸汽进行转化反应,得到氢气和容易清除的二氧化碳。 根据脱硫煤气中一氧化碳的多少和变换后煤气中剩余一氧化碳含 量的要求,选择采用中温变换或低温变换,当变换气中一氧化碳含量 为 3% 左右时,采用中温变换,一氧化碳含量在 %左右时,采用低温 变换。变换反应是放热反应,为在适宜温度下进行反应,中温变换又 可分为几段进行。 变换中,气体氢的含量增加,爆炸范围有随之扩大,约在 %~% 左右,这时更应重视防火安全。 在变换工序开车时,为使变换炉内的催化剂还原并升温,一般用 氮气作热载体,并适量增加含一氧化碳和氢气的原料气,通入变换炉 的催化剂层中,这时应注意: 1 、要用盲板将升温还原系统与生产系统隔绝。 2 、燃烧室在点火前,要先用氮气进行彻底置换,使排出的尾 气中可燃气体含量小于 % ,并开引风机使炉内为负压,然后才能点 火。操作的程序应是:先点火、后开气(煤气和空气)。如一次点火 不成或中途熄灭,不可接着点火。必须关掉燃料气,加大空气置换几 分钟,待分析放空尾气中可燃气含量合格后,方可重新点火。不准违 反操作程序,否则会引起燃烧室爆炸。 在燃烧室出口管道上要加防爆水封,以便在燃烧室发生爆炸时, 从水封卸压,保护设备。水封应保持溢流状态。 3 、在燃烧室的煤气入口管道上也应加装水力阻断器和水封,以 防燃烧室的火焰倒入燃料系统。 4 、在变换升温还原后,应同时缓慢地关闭火嘴的燃料气和空气 切断阀。若突然关闭某一阀门,将造成燃烧室内的气体比例失调而发 生爆炸。 5 、变换炉短期停车时,变换炉内要用变换气或氮气等进行保 压,以防炉内温度下降,导致炉内压力下降,使空气抽入变换炉与煤 气形成爆炸性混合气体。 若变换炉停车检修,则必须用氮气进行置换合格,并用盲板使其 与生产系统隔绝,方可交付检修。 6 、变换炉换车时要抽、加盲板,其注意事项与“脱硫相同”。 (三)降温与热量回收 变换炉出口的变换气温度较高,须经热交换器回收热量,并使变 换气降温后送入下道工序。 1 、冷凝塔排出的水要先经水封再排入下水道,以防排水时夹带 煤气。变换工序的下水道汇入全厂支、干线时也要加水封。水封高度 不应小于 250mm 。 2 、热水塔、冷凝塔、饱和塔等,停车检修时,要加盲板与其他 系统切断。并且要先用氮气置换合格后再放水。如果先放水,会产生 负压而吸入空气,与塔内残存煤气形成爆炸性混合气体,遇检修时明 火将发生爆炸。 (四)本工序消防要求 本工序大多数生产装置、设备采用露天布置,部分厂房应采用敞开式 框架结构。厂房地面及罐区地面等应采用了不发火花的细石混凝土地面, 以防止磨擦撞击产生火花。 装置框架等建构筑物的耐火等级应为二级,内、外装修材料的耐火性 能均符合《建筑设计防火规范》的要求。 脱硫罐区、变换罐区、脱碳塔区等采用钢筋砼框架结构框架等建构筑 物的耐火等级应为二级以满足防火要求。装置钢框架及设备裙座均涂防火 涂料,避免火灾对框架及设备的损害。 在岗位操作时要加强劳动防护用品的佩带,注意防中毒和高温辐 射,以保证作业现场符合职业卫生和消防要求。 本工序应设置一定数量的消防栓和消防带,配备一定数量的灭火 器材和防护器材。在各塔、罐区内应设置紧急出口通道标志,并保持 紧急通道的畅通。 六、压缩 在氮肥生产过程中,因为工艺条件本身的要求或因气体的输送要 求都要使用气体压缩。一般多使用电动机驱动的往复式压缩机,也有 使用较先进的以汽轮机驱动的离心式压缩机。 由于氮肥的生产工艺流程不同,根据工艺要求,压缩机要分成几 段,将原料气分段加压,如比 98 ×10 3 Pa(1 大气压)约高 2×10 3Pa 的半水煤气经压缩机第一、二、三段压缩,压缩到 2~ 的压力,再送去 进行变换、脱碳(除去二氧化碳)、甲烷化(除去微量的一氧化碳、 二氧化碳、等气体) 。再经第四、五段压缩到 12~13MPa 的压力,经 第六段压缩至 30MPa ,送去合成氨。 气体经过压缩机压缩过程是一个加压和升温的过程,升温对压缩 不利,除压缩机气缸有水夹套冷却外,一般在每段压缩后都将气体引 出压缩机用换热器冷却,同时除去气体中夹带的气缸润滑油。 (一)压缩工序的火灾危险性 无论是变换气、脱碳气或者精炼气,经加工后其火灾危险性都相 应地加大了,这是因为: 1 、随着精制的深化,原料气中二氧化碳的清除,混合气体中氢 的比例增加,可燃气体压力加大,混合气体的爆炸极限范围加宽,同 时点火能量大为下降。 2 、高压气体只要有少量泄漏到空间,即会形成大量的爆炸性混 合气体。因为气体的体积与其压力成反比。如 1m 3 高的高压可燃气体 泄漏到大气中,就会形成与高压同样倍数的常压可燃气体。所以,加 压后的可燃气体的爆炸威力比常压大,后果也更严重。 (二)消防防火措施 压缩为甲类危险生产,防火防爆要求较高。 1 、一般防火要求 ( 1)厂房的屋面应是轻型的,以易于泄压。 ( 2)厂房的门窗都应向外开启。 ( 3)厂房的泄压面积应为 m 3(若厂房体积大于 1000m 3 ,采用上值 较困难时,可适当缩小,但也不能小于)。 泄压面积的布置,应靠近易发生爆炸部位,而且不应面对人员集 中的地方和主要道路。 ( 4)厂房内绝对禁止动火。操作人员也不能使用易于产生碰撞火花的 铁制工具。操作人员应着防静电工作服,不能穿带着铁钉的鞋。 ( 5)厂房内的动力、照明、仪表等电气设备都应达到 1( Q — 2)级防 爆要求。 ( 6)厂房内应在压缩机附近设可燃气体浓度报警仪。 ( 7)下水道汇入厂支、干线前应有水封,以防可燃气体经下水道窜入 全厂。 2 、往复式压缩机压缩防火要求 以往复式压缩机的生产操作为例,它的工艺防火要求有: ( 1)压缩机一段气体入口压力偏低时,应减少压缩机的吸入量,或及 时停车,以防产生负压,吸入空气,造成“透氧”,在压缩过程中发 生爆炸危险。应设有入口气体压力降低信号报警装置以及压力降低极 限的自动停车连锁装置。 ( 2)每段压缩后的冷却过程要有效,以防下一段压缩时因为气体强度 高而发生“超压”危险。 ( 3)冷却器的高压气体管不能有泄漏,以免冷却水夹带可燃气体进入 地沟。如果泄漏量过大还会使不能承受高压的冷却器外壳爆炸,导致 可燃气体逸散。冷却器外壳上应装有爆破片,并将爆破气体出口引至 室外无人处。 ( 4)每段间的油水分离器应有效,并要及时排出积水和积油,否则油 水被带入下一段气缸内每能产生“水击”现象,易使气缸损坏,逸出 大量高压易燃气体,危险性很大。 ( 5)压缩机的气缸温度过高非常危险。应设气缸超温、气缸水夹套水 压降低的报警信号和压缩机自动停车连锁装置。 ( 6)如果断水后,气缸温度升高,此时即使冷却水恢复,也不应急于 通水,以防温度骤降导致气缸爆裂,逸出可燃气体。 ( 7)压缩机的润滑油供应系统应设有油压降低报警信号和压缩机自动 停车连锁装置。 ( 8)压缩机开车前、停车后都应用氮气进行置换,达到合格要求。 ( 9)压缩机用空气进行试车时,必须先用盲板将它与生产系统隔绝, 以防空气窜入生产系统。 ( 10 )压缩机开车前,要对所操作的阀门和管线进行详细检查,不能 有缺陷。同时,还要注意开闭位置是否正确。 ( 11 )压缩机用的润滑油,其闪点应比气体压缩后的最高温度高出 20 ℃以上,以防随活塞运动带入气缸内的润滑油因压缩升温而自燃, 引起可燃气体爆炸。 ( 12 )压缩系统任何部位发生气体泄漏,都应立即停车,将高压气体 放空,必要时进行充氮处理。 ( 13 )压缩机为氮肥生产的心脏,它突然停车会造成生产秩序混乱, 其危险性是极大的,为此要在合成系统设压缩机停车信号,以便其他 工序、岗位及时采取相应措施。 ( 14 )高压系统的任何变更,如技术革新,都必须慎重对待要将安全 因素放在第一位来考虑。而且必须经有关技术部门审查同意,厂长或 总工程师最后核准后,方可进行。 ( 15 )坚持对高压设备及管道、阀门的技术检查、检测制度。不准设 备带病运转。检查中,要注意高压下氢、氮气体对钢材组织的“渗 氮”和“渗氢”作用,而导致强度下降的不利因素。 离心式压缩机的防火要求可参照往复式压缩机的要求,但有一点 应注意,即离心式压缩机的转速高,不允许发生振动现象。若发生振 动和噪音时,如不能立即消除,应立即停车处理。 七、脱二氧化碳 无论以何种原料来制取氨,经一氧化碳变换后,在原料气中都 含有较大比例的二氧化碳,必须将它从合成原料气中除去。这个脱 除二氧化碳的过程习惯上称为“脱碳”。工业生产中多采用吸收法 进行脱碳,吸收的方法也是多样的,可分为物理吸收法、化学吸收 法以及物理化学吸收法三大类。 这几种方法的工艺流程原则上是一样的。即以液体吸收剂在吸收 塔中将原料气中的二氧化碳吸收,原料气得到精制。吸收剂经过再生 后,再返回吸收塔,重复利用。其工艺流程如图所示。 精制气 变换气 吸收塔 吸收剂 再生器 二氧化碳 吸收剂 目前多采用物理水洗法、化学浓氨水吸收法、改良热碱法和氨基 乙酸法及 NHD 法。 脱碳生产的火灾危险性为甲类。电气设备应达到 1(Q — 2)级要 求;厂房建筑的耐火等级应为一、二级;厂房应为轻型屋面;门窗也 应朝外开启;厂房的泄漏面积也应足够。此外还应注意: (一)脱碳厂房内应设置可燃气体报警仪。 (二)脱碳系统的生产压力的多为 ~2MPa ,应严禁超压,严防跑、 冒、滴、漏。 (三)设备停车排液时,易产生负压吸进空气,应遵守“先排液后停 止送气”的操作程序,最后进行惰性气体置换操作。应注意,置换操 作一定要在排液之后,因为后排液时,会因吸收剂放出吸收的可燃气 体,使置换失败,排液操作时,防止将可燃气体一并排出。 (四)一些吸收剂对设备可能有腐蚀作用。即使是用水洗法,也会因 二氧化碳的存在(在 60 ℃以上时)而对碳钢设备有腐蚀作用。因此, 必须选好设备材质,做好防腐措施。 (五)主高压高速气流对管道(尤其是对弯头部位)的冲刷作用,而 使管壁变薄,发生危险。应建立管道、弯头的档案,定期进行测厚, 发现管壁变薄,应及时更换。 (六)设备如经过焊接,需进行热处理,以消除热应力,防止产生应 力腐蚀,造成设备局部穿孔。 (七)万一发生泄漏着火,在冷却设备同时,要立即切断气源,进行 放空减压(但更需保证微正压),然后灭火。最好在放空的同时,向 设备内充入氮气等惰性气体,既可保证设备正压,又可灭火。 (八)流出本工序厂房的工业下水,应经水封后进入下水管网。 八、原料气的精炼 经一氧化碳变换和脱除二氧化碳后的原料气中,仍含有少量一氧 化碳和二氧化碳,它们会使合成氨的触媒中毒,必须对原料气进行精 炼,使一氧化碳和二氧化碳的含量少于 10ppm 。 对原料气的精炼方法有物理的液氮洗涤法、化学的铜氨盐溶液法 (又称铜洗法)和甲烷化法等。 液氮洗涤法系在较高压力下采用液体氮洗涤原料气吸收其中的一 氧化碳;铜洗法则同样在较高的压力下用铜氨盐溶液洗涤原料气吸收 其中的一氧化碳和二氧化碳等气体,达到精炼的目的,他们的工艺流 程与脱碳相仿,防火要求可参照脱碳生产工艺防火。甲烷化法则采用 催化剂使一氧化碳和二氧化碳与原料气中的氢生成甲烷,达到精制的 目的。 精炼生产属甲类火灾危险性。电气设备应达到 1(Q-2) 级防爆要求 ; 厂房建筑的耐火等级为一、二级;厂房的门窗应向外开启;屋面应为 轻型屋面,符合泄压要求。 工艺防火参照“压缩” 外,还有: (一)洗涤塔的高压液面计安装正确,并且在其两端应装有易于操作 的切断阀,以避免液面计破裂发生泄漏事故。经常检查高压液面计, 防止产生假液面。若液面过低而未及时发现,高压气体就会突然爆 破,大量可燃气体外泄,火灾爆炸危险极大。 (二)低压再生系统应设压力升高报警仪,以监视高压气体的窜入。 (三)洗涤液再生系统的膨胀槽是解析一氧化碳的设备,要保持严 密,防止泄露。 (四)甲烷化生产系统的火灾危险性比其他精炼方法要大,因为经甲 烷化后的精炼气体中含有甲烷,这种混合气体的燃烧热值较高,着火 后的危险也较大。 九、氨的合成 氨的合成是氮肥生产的核心,氨的合成是合成氨的核心设备。 氨的合成一般按其采用的操作压力不同有不同的工艺流程。 ] 合成氨的生产压力,小型合成氨厂多采用 20~30MPa 。新的大型 厂多为 15~24MPa ,现简介中型厂合成氨的生产流程,如图所示。 油水 新鲜精炼气 滤油器 冷凝器 氨冷器 合 成塔 吹出气 液氨 循环压缩 液氨分离 水冷器 液氨 合成氨的工艺流程,即以“精炼气”( 1:3 的纯氮与氢混合气 体),在合成塔内于 400~500 ℃高温和 20~30MPa 压力,并在合成 触媒存在下,进行气固相接触放热,生成氨。反应是靠本身的反应热 来维持的。由于一次反应后的气体中氨含量不高,故需在水冷和氨冷 分离出液氨 (即产品) 后,剩余气体 (俗称循环气) 与补充的新鲜“精 炼气”混合,再送入合成塔继续进行合成反应。为了补充压力损失, 循环气中途需经循环压缩机加压。另外,由于甲烷在循环气中不断积 累,含量增加而影响合成效果,还要不断的从系统中排出部分循环 气,以降低甲烷含量,即通常所说的“放空气”。“放空气”经回 收,可做为燃料利用。 氨的合成工序,由于“精炼气”中氢的含量高达 75% ,故其火灾 危险性仍为甲类。本工序的建筑、电气、设施等诸方面的防火要求与 前述的各道工序要求相同。 本工序的消防防火要求 : (一)由于反应压力高,且循环气中除氢气外还含有 10%~20% 的甲 烷,一旦发生泄漏,火灾与爆炸危险性极大,故设备、管道的气密性 要求高,不容许泄漏。 (二)合成系统的设备、管道均承受较大压力,它们的选材、结构、 安装与使用,均需严格遵守高压容器和高压管道的有关技术规范规 定,并且应建立设备、管道、管件的档案,定期检查,定期检修。 (三)严格控制氨合成的操作压力,不准超压。否则,易造成合成塔 或管件的胀裂,高压气体外泄,其危险性极大。 (四)合成塔的内筒要保持完好,如发生损坏,高温的反应气体进入 外筒即接触塔内壁其影响是很大的。因为在高温高压下氮与氢对合成 塔的钢材有“氢蚀”、“氮化”等作用,使设备的强度降低,产生危 险。 (五)如果精炼工序工作不良而使新鲜气中的一氧化碳和二氧化碳含 量增高(即俗称的微量高),则会在合成循环中不断积累,而达到爆 炸下限,当因故开合成塔电炉时,就会发生爆炸。“微量”高可在精 炼工序的生产控制中发现,也可从合成塔反应条件的恶化中发现。若 发现这种现象,就应及时加大放空气量,禁止启动电炉,必要时应停 车处理,直至它们在循环气中的含量降低到工艺控制条件下为止。 (六)合成系统开车前要先用氮气置换至尾气的含氧量与吸入氮气中 的含氧量相同;再用新鲜精炼气进行置换,至尾气中含氧量小于 %时 为合格。 在氮气置换后,还要开动循环泵用氮气使合成系统升压,至 30MPa (或工作压力),并检查系统的气密性。如有泄漏,要进行放 压处理后,再升压检查,直至合格,才能正常开车。 (七)合成塔停车检修时,应先切断新鲜气的来源,以循环气进行循 环降温,然后降压,排除设备和管道内的液氨。检修系统(或设备) 与生产系统间用盲板隔绝后,再进行氮气置换。 置换时要按工艺流程逐台设备、逐条管道地进行。直至排出的尾 气中可燃气体含量小于 % ,氨含量小于 %为合格。 (八)万一高压系统因泄漏而着火时,应迅速找出泄漏点,将其与系 统隔断,切断气体来源。然后紧急停车,卸压充氮,进行灭火。同时 要发出事故信号,通知前后工序作好应急准备。 若一时找不出泄漏点,或在主要管道上发生问题,不能切断时, 应立即关闭合成系统的总入口阀门,全系统停车、卸压、充氮,进行 灭火。同时要发出事故信号,通知前后工序作好应急准备。 (九)液氨的受槽或储槽属于中压容器,合成系统排液氨时,若操作 失误(如手动排氨阀开的过大),或排氨阀泄漏,都会使高压循环气 进入受槽,而发生超压爆炸。此时,应消除一切明火,切断车间电 源,紧急停车。用大量喷雾水驱散并吸收空气中的氨,无关人员迅速 撤离现场。而抢险人员进入现场时,应佩戴防毒面具。 液氨受槽应设置压力计、安全阀、防爆膜片及超压报警和排氨连 锁装置。 (十)氨的温度不得超过 40 ℃(与相应),否则将升压而造成危险。 液氨槽不得在日光下暴晒,如置于露天应有喷淋水冷却设置。 (十一)液氨槽充装量不得超过总容积的 85% ,以免液氨遇热膨胀时 胀破储槽。例如,在 20 ℃时液氨充满容器,至 25 ℃时液氨膨胀,将 使容器内压力猛升至,必然会把容器胀破。 (十二)合成系统的厂房内,在循环压缩机、合成塔等易发生泄漏的 部位应设有可燃气体报警仪。 (十三)合成系统设备的布置,应注意某一设备发生问题时不致波及 其他设备、装置和人员。如循环泵的活塞杆不应朝向仪表盘(经常有 操作工人),也不应指向某一设备或管道。 十、本章消防重点要求: 1)本装置厂房之间保持安全间距,甲类厂房距厂区内主要道路宽 度大于 10m,距厂内次要道路宽度大于 5m。厂区设环形消防通道,宽 度分别应达到 4m、 7m和 10m。厂区平面布置中各装置、厂房等安全间 距符合《建设设计防火规范》的要求。 2)该项目大部分生产装置、设备采用露天布置,部分厂房采用敞 开式框架结构。造气厂房、压缩厂房均采取半敞开式建筑。厂房地面 采用了不发火花的细石混凝土地面,以防止磨擦撞击产生火花。 装置框架等建构筑物的耐火等级均为二级,内、外装修材料的耐 火性能均符合《建筑设计防火规范》的要求。 3) 消防给水 装置区内设置消防用水管网和生产用水管网,消防用水管网呈环 状布置,主管网管径应采用 DN250 ,地下敷设;生产用水管网应呈枝 状架空布置。低压消防给水系统用水总量应大于 120 l /s ,在装置周 围敷设的环状消防水管网上设置了一定数量消火栓。 装置区内从消防水管网上接出支管,在每个装置厂房的门口或楼 梯处设置消防立管,并配备室内消火栓。 2、防中毒和火灾爆炸措施: 1)煤气系统:按卫生标准规定,生产厂房内空气中的一氧化碳浓 3 度不得超过 30mg/ m。为严格防止煤气泄漏,造气、脱硫、变换、合 成、气柜等工段煤气系统工作场所安装有毒气体浓度报警仪;各工段 操作人员备有防毒面具等劳保用品;开停车时采用惰性气体置换。 2)为防止煤气和氨蒸气发生爆炸事故,对装置设备定期检查、保 养、维修,严禁跑冒滴漏,以免发生火灾爆炸事故。 3)根据有关标准规范,对全厂总图布置功能分区,各工段、建构 筑物之间满足防火间距的要求,装置区布置环形消防通道,消防通道 宽度 6 米。各建筑物和室外生产设备必须有完好的避雷设施。 4)建、构筑物的耐火等级均达到Ⅱ级水平,垂直通道及安全出入 口的设置应符合《建筑设计防火规范》 GBJl6-87 和《石油化工企业设 计防火规范》 GB50160— 92 的规定要求,对于有爆炸危险的甲、乙类厂 房设置必要的泄压设施,如泄压的门、窗、轻质墙体和屋面等,其泄 压面积与厂房体积符合防火规范要求。 3 、消防设施 1 )根据生产装置的消防特性及 《建筑灭火器配置设计规范》 GBJ140 — 90 等的要求,本装置应分别设室外消火栓系统和室内消火栓系统。 室外消火栓系统设环状管网,管网上设室外地上式消火栓,消火栓间 距≤120 米,保护半径 150 米。 2) 灭 火 器 : 本 装 置 应 配置相应数量的移动式灭火器和磷酸铵盐 干粉手提式灭火器 3 )该 项 目 应 依 据 职 业 卫 生 和 消 防 规 范 配 备 相 应 的 消 防 、防 护器材并符合职业卫生和消防法要求。

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