硝酸铵危险性及其安全管理的探究

2023-01-03赵婷滑县应急管理局河南滑县456400

化工管理 2022年19期

赵婷(滑县应急管理局，河南滑县 456400)

0 引言

硝酸铵属于一种重要的无机化合物，被广泛应用于各种复合肥料、军用炸药等领域。由于硝酸铵本身的化学特性，在遇到火灾、高温和猛烈冲击时容易发生爆炸。一般来说硝酸铵稳定安全，但是如果在外界环境改变或作用的条件下，硝酸铵的物理性质、化学性质会受到影响或改变，热稳定性降低，此时极易出现体系的不稳定性，甚至发生爆炸。现对硝酸铵危险性及其引发的灾难性事故开展探究，对工艺生产流程进行分析，探析进一步加强硝酸铵安全管理的措施方法，切实防范硝酸铵安全事故的发生，以保障人们生命财产安全。

1 硝酸铵危险特性

硝酸铵NH4NO3易潮解，一般为白色固体。硝酸铵在常温常压下相对稳定，对碰撞摩擦不敏感，但随着温度的升高，爆炸的可能性急剧增加。硝酸铵受热后容易分解，产生有毒气体，甚至引致剧烈燃烧或爆炸，释放红棕色有毒气体二氧化氮。当含有不同杂质时，硝酸铵更易发生热分解反应，而纯硝酸铵在常温下会相对稳定，此时有摩擦、碰撞或冲击一般不会发生爆炸。然而，在高温环境中，热分解会更易引发，在一定能级下会发生剧烈的爆炸反应[1]。硝酸铵固体爆炸安全事故时有发生，然而，由于硝酸铵溶液爆炸引起的事故却鲜有报道。硝酸铵易溶于水与低级醇，包括甲醇、乙醇等有机溶剂，溶解时会吸收大量热能并降温，属于吸热反应。硝酸铵与酸、有机物、氯化物、氮氧化物、粉状金属以及其他还原剂等物品相混时能明显地增加它的爆炸危险性，因此必须禁止硝酸铵混入易引爆的杂质。如果硝酸铵的含水量能在3%以上，性质会比较稳定，相对安全。

目前，硝酸铵已被分别列入《危险化学品名录》《首批重点监管的危险化学品名录》《民用爆炸物品品名表》和《特别管控危险化学品目录(第一版)》等。硝酸铵被列入危险化学品、民用爆炸物和首批重点监管危险化学品名单，是安全生产监管等部门的重点监管对象。其中，《特别管控危险化学品目录(第一版)》为四部门的联合公告，其规定硝酸铵为爆炸性化学品，主要危险性为急剧加热会发生爆炸，与还原剂、有机物等混合可形成一个爆炸性物质混合物。

2 硝酸铵灾难性事故

历史上，国内外曾多次发生硝酸铵爆炸事故，前车之鉴并没有成为后事之师，事故教训极其深刻，带来危害巨大。2022 年1 月31 日，美国北卡罗来纳州的一家化肥厂起火，厂内有300～600 t 的易爆炸硝酸铵，该工厂方圆一英里(约合1.6 km)范围内的约6 500 名居民被告知紧急撤离。2020 年8 月4 日，黎巴嫩贝鲁特港一个用于储存硝酸铵的仓库由于易燃易爆品的引燃发生爆炸事故，此时仓库内有2 700 多吨的硝酸铵，事故造成至少190 人死亡、6 500 人受伤。2015 年8 月，天津港瑞海国际物流有限公司存有800 t 硝酸铵的危险货物堆场发生爆炸，造成165 人死亡。2013 年4 月，美国德克萨斯州韦科市附近韦斯特镇一家化肥厂，储存有240 t 硝酸铵，发生硝酸铵爆炸造成35 人死亡，150 座建筑被夷为废墟。一公斤硝酸铵的爆炸威力相当于半公斤TNT 炸药，硝酸铵爆炸造成的损害不容小觑，其威力可堪比“小核弹”。硝酸铵引发的爆炸事故有一些共同特点：一是火势不易控制，一旦火势失控，消防人员会被迫撤离；二是事故大都出现在人口与财产密集的地区，伴随爆炸火灾的是大量有毒气体和烟雾，对周边环境、人员、财产产生的巨大伤害，损失难以估量。

3 硝酸铵生产工艺流程及安全措施

3.1 硝酸铵生产工艺流程

熟悉硝酸铵生产工艺流程，掌握硝酸铵爆炸事件不断发生的机理及条件，有助于企业制定出更为科学合理的、有效的防范安全事故情况发生的对策。生产硝酸铵的主要原料是液氨和硝酸，氨的纯度一般要求高达99%，反应方程式为NH3+HNO3→NH4NO3，该反应属于产生大量热量的酸碱中和反应。发生反应的装置主要应用了管式反应器，生产工艺流程主要有以下三个步骤：氨气与硝酸的反应阶段、反应器内蒸发阶段以及造粒阶段。

3.2 硝酸铵生产操作中的安全措施

硝酸与氨气反应产生大量的热量，且反应器容积较大，会导致反应物料分布不均，温度不易控制，装置中停留的大量硝酸铵，十分危险[2]。为避免产生超温现象，需要控制硝酸与氨气的流量，以防止反应器内的温度波动较大，还可以添加适量冷却剂，设置温高联锁、温度报警器、测温仪表等装置。液氨中的杂质主要是油类，含有此类杂质会降低硝酸铵的热稳定性。因此，企业要建立健全定期检测制度。如果游离酸的质量分数增加超过1%，那硝酸铵的分解温度就会下降20 ℃左右，而氨阻碍硝酸铵分解。因此，要严格控制氨酸比。氮氧化物和氯离子等杂质会影响硝酸铵的热稳定性，其中，硝酸铵水溶液的爆炸事故大多与存在氯离子杂质有关[3]。硝酸铵易潮解，吸潮凝结块后，会处于自封闭状态，一般情况下，会使用防水添加剂石蜡、凡士林等，有效改善硝酸氨结块性。其中，GB/T 2945—2017，对由硝酸与氨中和反应制得的硝酸铵的试验方法、标识、包装、检验规则、运输、贮存和安全要求等方面进行了规定。

3.3 硝酸铵运输中的安全措施

硝酸铵按照《关于危险货物运输的建议书》(TDG)危险货物分类中相关规定的划分，属于氧化性物质和第I 类(高危险)爆炸性物质。其中，《关于危险货物运输的建议书》中将危险货物分为了三个等级：I(高危险)、II(中危险)、III(低危险)。硝酸铵如果运输不严格按照要求管理，那么极易导致硝酸铵火灾或爆炸事故发生。硝酸铵运输车辆应设置或配备的标志装置有：危险货物运输标志、含有行驶记录功能卫星定位、灭火器及相应的应急救援装置。运输车辆除了需要有危险化学品运输资质，还应经过公安部门的相关批准。硝酸铵在运输过程中的运输要求有：一是必须单独进行装运，且必须保证容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏；二是严格禁止与易燃物、可燃物、还原剂、酸类、油类、活性金属粉末等并车混运；三是运输车辆必须要随时处于押运人员的监管之下；四是严禁硝酸铵进入禁止危险化学品运输车辆通行的区域，确有必要进入禁止区域的，应当事先向公安部门报告；五是严禁超装超载，严禁运输时车速过快，且不得强行超车。

4 硝酸铵的安全管理

我国硝酸铵生产与使用量在全球排名前位，每年硝酸铵的生产量可达700 万吨，而固体硝酸铵约占到60%，最大硝酸铵单厂年产量可达80 万吨。尽管硝酸铵存在危险，然而在农业、军事和建筑业中合法使用硝酸铵使其成为不可或缺。国内硝酸铵生产企业约有40 余家，分布不均，华北、西南地区厂家较为集中，生产与使用匹配不均，致运输半径较大。硝酸铵不能缺少，但需要生产使用时关注安全生产。因此，企业、政府管理部门要采取有效措施，加强硝酸铵的安全管理。

4.1 落实企业主体责任

近年来，部分硝酸铵生产企业因为管理不当、市场运营成本过高、人员冗余等问题，大都处于“有产就亏”的状态。企业虽然也有安全投入，但因为亏损，致使安全问题积重难返，出现隐患及问题。企业管理团队思想麻痹，对安全生产工作不关心不重视，企业主体责任落实不到位。安全生产要高度重视，绝不能心存侥幸，麻木不仁。严格落实企业安全主体责任，筑牢硝酸铵安全防线，须是企业管理的重中之重。

2021 年9 月1 日，新《安全生产法》开始正式施行，其中“新安法”的亮点之一就是进一步压实企业安全主体责任。加强硝酸铵的生产、经营、使用企业，以及硝酸铵承运企业、装卸作业的港口企业等要严格落实企业安全生产主体责任，认真学习贯彻新修订实施的《安全生产法》及相关法律法规标准要求，有效管控硝酸铵安全风险，是进一步做好硝酸铵安全管理工作的重要举措。企业要建立健全全员安全生产责任制，形成人人关心、人人做好安全生产的局面，提升人员安全素质是提升整体安全生产水平的根本，要加强相关人员的安全教育培训，使人员严格执行操作、检测、检修规定，防止由于人为因素酿成事故。企业要加强安全生产标准化建设，严格按照《企业安全生产标准化基本规范》和行业标准化实施方案提升企业管理水平。企业要执行“三同时”制度，对标《危险化学品安全使用许可证实施办法》《危险化学品建设项目安全监督管理办法》《危险化学品经营许可证管理办法》等规定，按照GB 36894、GB/T 37243 中的定量风险评估法评估其外部安全防护距离，要严格依照标准进行设计、按设计进行施工，从源头上确保安全条件符合法律法规的要求，确保实现企业本质安全。

硝酸铵生产企业、经营(储存)企业与使用硝酸铵的化工企业要严格按照GB 50016、GB 50089、GB 15603等规定的条件，包括库房存储量、储罐容量、周边安全距离、耐火等级等条件，设置固体硝酸铵库房和硝酸铵溶液储罐。硝酸铵库房需配备远红外热成像监测报警、喷淋降温与视频监控等安全设施。硝酸铵储罐需配备保温、降温等安全设施，同时，硝酸铵的流量、液位及温度等参数要连接DCS 系统并拥有报警、联锁等功能。

4.2 落实部门监管责任

硝酸铵的安全管理涉及应急管理、公安、工业和信息化、交通运输、生态环境等多个部门，其安全监管难度大、任务繁重。硝酸铵作为危险化学品、民用爆炸物品与首批重点监管的危险化学品，是安全监管的重点对象。2020 年底，国务院安委会办公室对包含硝酸铵在内的危险化学品开展的安全风险隐患三轮专项排查治理企业自查和督导检查阶段工作已经顺利完成。排查治理突出了硝酸铵生产、储存硝化棉以及设计硝化工艺等危险化学品企业。硝酸铵企业的安全检查重点主要包括：泄漏报警装置与吸收系统联锁情况、万向管道充装系统完好情况、重大危险源罐区仓库安全、消防设施设备的完好有效情况、三四级重大危险源的监测监控数据接入风险监测预警系统情况等。下一步，各部门监管要着力明确强化安全工作举措，狠抓违法违规硝酸铵生产企业按规关闭退出、停产整改、装置改造等措施。安全监管职能部门要进一步强调硝酸铵的监管需要各个监管部门不断提升自身能力素质，灵活运用法规与企业现场相结合、聘请专家传帮带等方式，加大对硝酸铵知识培训学习力度，熟练掌握硝酸铵监管业务，持续提升整体安全监管水平。要认真贯彻落实习近平总书记关于安全生产的重要指示精神，把加强硝酸铵安全管理作为全面提升危化品精准治理、防范重特大事故的重要举措。要不断强化协同，加强联动、形成合力，上下联动，采用“集中执法检查”“执法+服务”“随机抽查”“引入第三方评估”等方式，精心组织、动真碰硬，不断增强硝酸铵全链条、全生命周期的安全监管，有效构建硝酸铵安全风险管控屏障。

4.3 加强应急救援管理

硝酸铵爆炸事故中曾多次出现消防官兵受伤牺牲的情况，究其原因，还是应急救援管理不到位。加强应急救援管理是减少伤亡与损失的最后一道关口，必须牢牢把握住，不断提升应急救援能力。制定应急预案及组织应急演练是加强应急救援管理的重要举措，其中主要包括仓库建筑结构、布局，硝酸铵储存位置、数量等内容。硝酸铵对眼睛、呼吸道和皮肤有强烈刺激性，消防人员应对眼睛、身体和手进行防护，须佩戴防毒面具、穿全身消防服，并要在上风向灭火。严禁把水流直接射至熔融硝酸铵，以防发生流淌火灾或产生剧烈沸溅现象。硝酸铵着火，消防员应按现场情况及应急响应要求去做，必要时撤离到安全位置而不应直接灭火[4]。提升硝酸铵事故应急救援力量，要推动企业加强应急救援器材的配备，建立专兼职应急队伍，加大硝酸铵应急处置知识的培训，强化应急处置技战术训练演练，以应对硝酸铵等复杂危险化学品事故应急处置的需要。