氨基化工生产工艺风险分析

admin

一、合成氨工艺风险

合成氨的主要工艺如下：

以天然气为原料制取合成氨，其生产工艺流程是：天然气部分做燃料气，其余作为工艺天然气，经压缩、预热、脱硫后，配入工艺蒸汽，混合气经预热后，在触媒作用下进行蒸汽转化反应，生成氢气和一氧化碳。经过一段转化、二段转化后，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳，经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。

天然气一段转化：天然气配入闪蒸气，经压缩送至造气工序，经预热、脱硫，脱硫后的天然气按配比配入工艺蒸汽，混合气经一段转化炉预热后,进入一段转化炉转化管，在触媒作用下进行蒸汽转化反应生成氢气和一氧化碳。

天然气二段转化：一段炉出口的转化气进入二段转化炉，与工艺空气混合，发生燃烧反应。经两段蒸汽转化，二段转化炉出口转化气中的残余甲烷含量降低。二段转化炉出口气温度在转化气废锅和转化气锅炉给水预热器中回收热量后，去变换甲烷化工序。

废热回收：转化气废锅的形式为强制循环的立式U型管式换热器。来自中压汽包的炉水通过中压锅炉循环泵输送到转化气废锅，在U型管内回收转化气中的热量部分汽化，汽水混合物回到中压汽包进行汽水分离，蒸汽送往中压蒸汽管网。在锅炉循环泵出口总管
上设置了流量低自启动连锁，在转化气废锅的壳侧与转化气出口同平面的位置上设置了一气相副线，用于调整高变炉的入口温度。

变换反应：来自转化工序的转化气，进入高温变换炉，在高温变换触媒中发生变换反应，大部分一氧化碳与蒸汽反应生成二氧化碳和氢气。高温变换炉出口气回收热量后，进入装有触媒的低温变换炉进一步发生变换反应。

脱碳工序：低温变换炉出口气中含有氢气、氮气、二氧化碳，及少量的一氧化碳、甲烷和氩气，直接送往脱碳工序。变换出口的低变气首先进入低变废锅，然后依次经低变气再沸器、富液预热器、低变气脱盐水预热器，气体被冷却，送至低变气分离器，分离工
艺冷凝液后进入CO2 吸收塔底部，气体中的CO2被洗涤下来，脱除CO2 后的净化气经塔顶除沫层除去气体夹带的液滴后，进入净化气冷却器、净化气分离器。净化气含CO≤0.1%，送至甲烷化进一步除去气相中残留的CO和CO2。

富液闪蒸、洗涤、再生：出CO2 吸收塔的富液，经富液预热器预热，进入富液闪蒸洗涤塔，溶解的H、N 大部分被闪蒸出来，闪蒸气补入原料气系统回收利用。洗涤段出口的半贫液与半贫液水冷器出口半贫液一起，经加压后进入CO2 吸收塔中部。进入再生塔的富液向下经与上升的蒸汽在填料层中进行再生，塔内的溶液经一段部分再生即为半贫液，半贫液从再生塔上塔底部导出。

半贫液再生：大部分半贫液经水冷器冷却后，与来自闪蒸气洗涤器的半贫液一起，用泵加压后送到吸收塔中部。其余的CO2再生塔出口的半贫液用溶液泵升压后，少量的半贫液经机械过滤器过滤其中的杂质后进入CO2再生塔上段。半贫液经CO2再生塔下塔填料层与由塔底来的蒸汽逆流接触，进一步进行再生后入低变气再沸器加热后回再生塔底部。

甲烷化：低变气分离器分离的工艺冷凝液，经泵加压后送往造气工序工艺冷凝液汽提塔汽提。经吸收二氧化碳后的变换气，经甲二换热器和甲一换热器预热后进入甲烷化炉，甲烷化炉中装填了触媒，脱碳气中含有的少量一氧化碳和二氧化碳与氢气发生甲烷化反
应被除去。甲烷化炉出口气中除水蒸汽外含有氢气、氮气、少量甲烷、氩气。甲烷化炉出口气回收热量后，用水冷却，在甲烷化气分离器中分离冷凝液，然后配入来自界区外氢回收装置的氢气，进入氢氮气压缩机压缩。经压缩后的气体作为合成补充气先经过成气油过滤器除油后，通过补充气氨冷器冷却。分离水后的合成补充气与来自1#氨分离器的合成循环气混合，在2#氨冷器中冷却，进入2#氨分离器将冷凝的氨分离出来。

氨合成：油过滤器出口气在进出塔换热器中预热后，进入氨合成塔发生氨的合成反应。合成塔出口气经合成废热锅炉，合成锅炉给水预热器，进出塔换热器回收热量后，在合成水冷器中冷却，然后经冷交换器、1#氨冷器冷却，大量的氨被冷凝并在1#氨分离器中分离出来，剩余的大部分合成气进入2#氨冷器中冷却，在2#氨分离器中进一步分氨后循环使用。由1#、2#液氨分离器分离出来的液氨，减压后送至液氨排放槽。液氨排放槽的液氨再进入1#氨冷器和补充气氨冷器，由1#氨冷器和补充气氨冷器抽出液氨至
2#氨冷器，液氨在1#氨冷器和补充气氨冷器蒸发为4℃的气氨，在2#氨冷器蒸发为-12℃的气氨，提供合成回路所需的冷量，气氨则送至纯碱装置。

合成氨中的涉及到的化学反应具有火灾爆炸风险，甲烷、氢气等原料使用工地需考虑防爆电气设计，并配有DCS分布式控制系统，SIS安全仪表监控系统进行监控，同时还需要根据现场实际情况设置有毒/有害、可燃气体泄漏探测器并设置消防自动灭火系统等进行保护（如消防立管、消防水炮、泡沫消防炮等）

二、氨基酸工艺风险

目前不知道客户具体生产哪类氨基酸，但整体来说，氨基酸属于氨基化工的一类，就整个氨基化工而言，具有如下特点：

1、工艺危险特点
（1）反应介质具有燃爆危险性；
（2）在常压下20℃时，氨气的爆炸极限为15%-27%，随着温度、压力的升高，爆炸极限的范围增大。因此，在一定的温度、压力和催化剂的作用下，氨的氧化反应放出大量热，一旦氨气与空气比失调，就可能发生爆炸事故；
（3）由于氨呈碱性，具有强腐蚀性，在混有少量水分或湿气的情况下无论是气态或液态氨都会与铜、银、锡、锌及其合金发生化学作用；
（4）氨易与氧化银或氧化汞反应生成爆炸性化合物（雷酸盐）

2、典型工艺
邻硝基氯苯与氨水反应制备邻硝基苯胺；
对硝基氯苯与氨水反应制备对硝基苯胺；
间甲酚与氯化铵的混合物在催化剂和氨水作用下生成间甲苯胺；
甲醇在催化剂和氨气作用下制备甲胺；
1-硝基蒽醌与过量的氨水在氯苯中制备1-氨基蒽醌；
2，6-蒽醌二磺酸氨解制备2，6-二氨基蒽醌；
苯乙烯与胺反应制备N-取代苯乙胺；
环氧乙烷或亚乙基亚胺与胺或氨发生开环加成反应，制备氨基乙醇或二胺；
甲苯经氨氧化制备苯甲腈；
丙烯氨氧化制备丙烯腈等。

3、重点监控工艺参数
胺基化反应釜内温度、压力；胺基化反应釜内搅拌速率；物料流量；反应物质的配料比；气相氧含量等。

4、安全控制的基本要求
反应釜温度和压力的报警和联锁；反应物料的比例控制和联锁系统；紧急冷却系统；气相氧含量监控联锁系统；紧急送入惰性气体的系统；紧急停车系统；安全泄放系统；可燃和有毒气体检测报警装置等。

5、宜采用的控制方式
将胺基化反应釜内温度、压力与釜内搅拌、胺基化物料流量、胺基化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系，设置紧急停车系统。 安全设施，包括安全阀、爆破片、单向阀及紧急切断装置等。

总结：在常压下20℃时，氨气的爆炸极限为15%-27%，随着温度、压力的升高，爆炸极限的范围增大。因此，在一定的温度、压力和催化剂的作用下，氨的氧化反应放出大量热，一旦氨气与空气比失调，就可能发生爆炸事故。由于氨呈碱性，具有强腐蚀性，在混有少量水分或湿气的情况下无论是气态或液态氨都会与铜、银、锡、锌及其合金发生化学作用。