合成氨生产中的危险特性及安全培训

干皓敏(四川金象赛瑞化工股份有限公司，四川 眉山 620000)

0 引言

合成氨是一种特殊的化学产品，用途广泛，我国经济多个领域对该产品的需求很大。但在合成氨实际生产过程中，会存在许多危险危害因素，需采取有效的防范措施，否则在生产过程中易引发安全事故，甚至危及人们生命财产安全，给企业和社会带来巨大的经济损失。

1 合成氨概述

天然气生产合成氨的路线，可以描述为：甲烷脱硫后与水蒸气结合，进入一段转化炉，在压力和镍系催化剂的作用下，在一段转化炉将甲烷转为氢气、一氧化碳、二氧化碳等。再经过二段转化炉中引入空气，并在炉内燃烧继续转化，同时提供氨合成的主要成分氮气，转化气中一氧化碳在高低变换炉中受铁系、铜系催化剂的作用，与水蒸气发生反应生成氢气与二氧化碳。变换气中的二氧化碳在脱碳塔用苯菲尔溶液吸收，溶液中二氧化碳反再生释出作为副产品。脱碳气中的一氧化碳、二氧化碳在甲烷、镍系催化剂的作用下与氢反应生成甲烷与水蒸气，最后，氮氢混合气用合成气压缩机压缩到24 MPa后送入合成塔，受铁系催化剂的作用，氮氢气体进行合成反应，出塔冷却以后，氨冷凝分出即为合成氨产品[1]。

2 合成氨的危险特性

合成氨生产所用的原料有许多种，即天然气、石脑油、渣油等，中间有甲烷、氢、氮等多种原料。基于此，合成氨具有易爆、有毒、易燃等特性，是一种有害物质。根据相关实践表明，化工系统爆炸事件中多数为合成氨的生产。

2.1 爆炸

根据合成氨生产中出现的化学爆炸事件，可分为三类：第一是在高温高压下，扩宽可燃气体爆炸的极限，如果气体物料中存在氧，将会在设备与管道中发生爆炸。第二，如果设备管线泄漏出大量高温高压气体物料，就会使其迅速膨胀，与空气混合后会形成爆炸，遇到明火或因高流速物料与裂喷口处摩擦产生静电火花从而引起空间爆炸；第三，在高温状态下，气压机等转动设备有润滑油存在，会导致在附近管道内的积碳燃烧或发生爆炸。设备金属材料会受高温高压的作用下，发生蠕变、改变金相组织、此时氢气、氮气、会加剧其对钢材的氢蚀、渗氮、使设备疲劳腐蚀，降低机械强度，从而发生物理爆炸，紧接着会发生化学爆炸[2]。

2.2 中毒

在生产合成氨气过程中，经常会发生大规模事故性泄漏，致使低温云团引发人群中毒事件，甚至遇到明火会发生爆炸。尤其产生大量的一氧化碳、硫化氢，是化学生产过程中中毒频率最高的。一氧化碳的毒性极强，属于血液窒息性气体。一旦进入血液后，就会与血红蛋白相结合，以此生成碳氧血红蛋白，会降低血液中输氧能力，从而出现组织缺氧。如果吸入大量的一氧化碳就会引发组织缺氧，急性一氧化碳中毒是吸入一氧化碳后引起的，其主要是以中枢神经系统的症状与体征为主。硫化氢是一种神经毒物，而且十分强烈，强烈刺激黏膜，其主要通过抑制细胞色素氧化酶，阻断生物氧化过程而产生毒作用，从而造成组织缺氧窒息。

氨中毒一般为急性中毒，短期吸入氨气会流泪、咽痛、声音哑、咳嗽、胸闷、呼吸困难，并伴有一阵头晕、恶心、乏力等症状，甚至会出现紫绀、咽水肿等。严重会出现肺水肿、急性呼吸窘迫综合征、喉水肿痉挛或支气管黏膜坏死致使其窒息，并发气胸、纵膈气肿等表现。另外，合成氨生产过程中会产生大量噪音、腐蚀性液体灼伤等[3]。

2.3 腐蚀性危害

企业在生产硫酸、甲苯等腐蚀性化学物质期间，需要工作人员严格按照规定做好相应的防护措施，否则化学物质一旦接触人体的皮肤，人体组织结构就会出现坏死。在生产过程中，会应用大型的机械设备，设备内部设施达不到相关要求，就会在生产期间出现腐蚀性化学物质遭到泄漏的现象，不仅给企业带来严重的经济损失，还会出现伤亡的事件。

2.4 高压合成

在合成氨生产需要在高温、高压的状态下进行，此时会产生其他类型的化学物质，不仅易燃、有毒性，还易爆炸。尤其在合成阶段及其危险。基于此，应采取有效措施进行控制，首先从生产介质、化学物质、高温、高压状态下进行控制，然后严格控制工作人员的操作行为，有效消除合成氨生产环节中潜在的危险。合成的前提是需要在高温、高压、高浓度的条件下进行。另外，操作人员应对合成过程中存在高压区、低压区予以重视，避免操作失误、出现氨泄漏，从而引发中毒事件发生。

3 合成氨储存及安全培训工作

3.1 合理规划存储位置

储存危险化学品的装置应严格按照国家相关规定来进行，应将设施远离人员密集区域。例如公园、商业区、居住区、学校、医院等地，还需远离水厂，交通干线、铁路、机场、通信枢纽等地，除此之外，需远离军事区域。所以，在存储液氨时，需要结合周围地区自然环境与社会环境，确保存储更加规范。还应考虑火灾隐患等因素，尽可能将装卸液氨、存储液氨的区域设置在厂区周围，小频风上方位置最佳。例如生产电解金属锰之前，先将锰粉浸泡在硫酸中，从而能够产生更多的硫酸锰，在其中加入液氨，此时会发生中和反应，再经过过滤、电解、最终产生金属锰产品。另外，生产期间会有大量的工作人员，因此，需对液氨储存位置加以重视，否则液氨在使用时会由于存储不当发生损坏，引发泄漏，以此发生安全事故。

3.2 加强企业职工安全培训

在合成氨生产企业中，安全教育培训工作是规范管理工作的核心，是合成氨企业进行安全教育的重要途径，因此，在实际进行合成氨安全教育培训工作之前，先开展合成氨生产培训工作，结合实际情况有针对性地进行培训，在实际培训期间，还要制定考核计划，通过考核的工作人员才能够进行生产与管理；企业新入职员工应积极开展岗前培训工作，由于化工生产过程中涉及不同性质的化学品，其具有易燃、易爆等特点，因此，必须进行安全教育，培训后的工作人员不仅能够提高自身安全防范意识，而且能够提高自身的专业技术水平。另外，在实际开展培训工作时，开展具有针对性的培训工作，有助于企业整体管理水平的提高。

3.3 注重制度的保障

安全管理工作需要完整的制度作为保障，企业在生产过程中，需要只结合实际生产情况完善安全保障制度，经过严密的论证，提高制度管理的规范性，细化生产的各个环节，保证合成氨设备操作的规范性，从而能够有效、全面地完成安全管理工作。制度建立完毕后，应组织全员学习，并设置专门的部门来监督制度实施的效果，确保其能够落实。另外，企业应具有应急措施，将生产过程中可能发生的安全问题做好预案，确保事故发生时能够第一时间处理，从而降低安全事故造成的损失。

3.4 规范操作行为

合成氨生产企业应加强企业之间的沟通与联系，可采取以老带新的模式，让老员工指导新员工，确保每个设备都有两个人进行，从而有效控制操作方面的故障。由于合成氨生产企业的专业性与技术性极强，因此，需要合理构建安全操作章程，规范操作人员的技术标准。另外，应加大力度开展宣传教育工作，以此提高操作人员的风险意识，有效规避安全事故。

3.5 严防物料互窜

在用煤造气时，需严格防止煤气窜入鼓风机系统中，鼓风机突然停电停机时形成爆炸性混合物，因此，在开放鼓风机前置换分析以防鼓风机与空气支管、总管爆炸。用重油造气时，若氧压机停车则氧气管道爆炸，因此，需要在氧气管道装设压力报警器、止逆阀、自动加氧装置，可靠的止逆装置能够防止氧气窜入氮气系统中，避免发生爆炸。在变换净化部分时，严防下游气体倒窜回上游，所以要装设必要的液封、放空、止逆阀等，防止脱硫塔、脱碳塔、铜洗塔、碱洗塔发生泛液，容易造成高压机液击，从而引发恶性爆炸。因此，应精心控制气体流速、控制塔中液位，确保液位计灵敏可靠，防止其出现假液位。另外，需要合理布点装设在线可燃气体监测报警器，如果发生泄漏能够立即处理，从而保证液封与安全放空设施功能正常，防止可燃气体物料泄入空气引发空间爆炸[4]。

3.6 建立符合时代要求的市场法规

随着时代的发展，市场相关标准应适当进行调整，首先从合成氨装置的技术水平方面着手，再结合环境保护、安全、能耗等相关要求来进行，再规范新合成氨项目的建设项目，严格遵守市场规则，及时公布公司清单数量。

3.7 合成氨工艺的节能减排

不同原料的合成氨工艺的基本原理与步骤是相同的，都是先进行预处理得到目标混合气，再经过脱硫、脱碳、精制等过程得到高纯度的氢气与氮气，进而导入合成塔反应生成氨，此过程需要消耗大量的成本，占据整体能耗的60%以上，催化合成氨能耗受反应速率影响也非常大。需要加大力度研发与推广高效催化剂，提高制混合气与合成氨的反应速率，降低工艺时长。还要加快新原料合成氨的技术开发，尤其当前煤、石油、天然气能源日益枯竭，因此，迫切需要进行合成氨原材料开发工作。

4 结语

综上所述，在实际生产合成氨过程中，其中存在大量的危险危害因素，需要工作人员对因素进行分析，采取以预防为主、防治结合，用相应的安全对策，完善各项安全生产责任制度，否则操作失误，就会威胁人们的生命财产安全。并在此基础上采取有效措施进规范管理，选择合理的液氨储存地点，从而保障工作人员的生命财产安全，促进合成氨生产工作的顺利进行。