【正文】 縫隙中積存了含有 Cl175。的冷卻水，結(jié)果 9 個月就損壞了。因此，設計者選用材料前要認真鑒別水質(zhì)，選擇合適材料，避 免事故的發(fā)生。在合成氨裝置中，表面冷凝器的作用是將合成四大壓縮機的驅(qū)動透平排氣進行冷凝。該 31 設備是固定管板式熱換器，管程走循環(huán)水，殼程走蒸汽冷凝液。 此外，奧氏體不銹鋼管道的隔熱材料，如巖棉及其他礦棉類等，其 Cl175。的質(zhì)量分數(shù)一定要低于規(guī)定值。對奧氏體不銹鋼管道或?qū)B有奧氏體不銹鋼管道或設備的管道進行水壓試驗時，水中的 Cl175。質(zhì)量分數(shù)不得超過 25181。g∕ g。奧氏體不銹鋼管道法蘭用的非金屬墊片，其 Cl175。含量不得超過 50181。g∕ g。否則將會產(chǎn)生應力腐蝕。 氫腐蝕 化肥廠合成氨裝置的特點決定了合成氨生產(chǎn)為高溫、高 壓以及工藝介質(zhì)中含有各種腐蝕性氣體，入硫化氫、二氧化硫、氫氣、甲烷和氮氣等。因此，設備和管道在運行中既要承受高溫、高壓，還要面臨這些工藝介質(zhì)的腐蝕問題，其中較為突出、對安全生產(chǎn)危害較大的問題就是高溫氫腐蝕問題。合成氨廠中的氨合成塔、高溫變換爐、二段轉(zhuǎn)化爐、轉(zhuǎn)化廢熱鍋爐、甲烷轉(zhuǎn)換爐、合成氣過熱器及合成氣廢熱鍋爐等都是典型的容易發(fā)生高溫氫腐蝕的區(qū)域。高溫氫腐蝕是鋼暴露在高溫高壓的含有氫氣的介質(zhì)中時所發(fā)生的一種氫致?lián)p傷的形式。高溫氫腐蝕一般發(fā)生在工作溫度為250600℃、工作壓力為 是情況下。溫 度在 500℃以上時，氫分壓即便只有 ，碳鋼也會發(fā)生氫腐蝕；而在 200℃以下，就是在較高氫分壓的情況下碳鋼也會發(fā)生氫腐蝕。 高溫氫腐蝕的防護措施主要有以下幾點： （ 1） 從設備和管道的選材方面考慮，在材料的安全使用界限內(nèi)選擇抗氫蝕的材料。設備選材時遇到氫腐蝕環(huán)境的設備一般按照納爾遜曲線進行選材。 （ 2） 在壓力容器設計時，考慮采用應力最小的結(jié)構(gòu)。如在合成廢熱鍋爐設計中，對 U 型管板的設計采用了放射狀的布管方式，以此來減少大厚度管板上的熱應力。 （ 3） 在設備和管道的制造和檢修中要把好焊后熱處理關(guān)，制定合適的 熱處理工藝，并在實施中嚴格按照工藝規(guī)程執(zhí)行。對于熱處理后的硬度測試值超過ＨＢ２８０的情況，一定要重新進行熱處理。 32 （ 4） 對設備和管道進行定期檢查，通過超聲波側(cè)厚、磁粉檢測等手段發(fā)現(xiàn)高溫氫腐蝕的早期征兆。另外，對一些高溫設備和管道的隔熱襯里，要進行認真的檢查和補修，保證其完好。 一般認為腐蝕的原因是二氧化碳溶于水后對部分金屬材料有很強的腐蝕性，二氧化碳腐蝕類型的特征是呈現(xiàn)局部的點蝕，二氧化碳破壞行為在陰極和陽極表現(xiàn)不同，在陽極處鐵不斷溶解導致了均勻腐蝕和局部腐蝕，在陰極處二氧化碳溶于水形成碳酸，釋放出氫離子。氫離子是強去極化劑，極易奪取電子還原，促進陽極鐵溶解而導致腐蝕，同時氫原子進入鋼中，導致金屬構(gòu)件的開裂。 為防止二氧化碳腐蝕可采取以下防護措施： （ 1） 采取防腐蝕的材料，含鉻的不銹鋼表現(xiàn)出優(yōu)良的抗腐蝕性能，隨著鉻含量增大，合金的腐蝕速率降低； （ 2） 管道內(nèi)涂防腐蝕涂層。 33 結(jié)論 綜上所述，在人們把能源看的越來越重要的今天， 氨作為 重要的化工原料，在國民經(jīng)濟中起著舉足輕重的作用。 從而合成氨的工藝分析與安防設計也顯得越來越重要，除了上面介紹的內(nèi)容外，降低合成氨的 能耗也是相當重要的。首先，從原材料方面來講，要充分利用自然界中現(xiàn)有的豐富資源去合成氨。其次，要遵循可持續(xù)發(fā)展的思想，由于合成氨是一個可逆反應，要循環(huán)利用合成氨的反應物與生成物。 第三，要節(jié)約用電，合理利用合成氨生產(chǎn)過程中的余熱，將吹風氣潛熱回收，氨合成副產(chǎn)蒸汽壓力提高到 送發(fā)電，背壓 、 供尿素、合成氨工藝使用。 安全管理 安全防護設計的重點是做好安全管理 ，堅持“安全第一，預防為主”的原則。提出科學的安全管理方針。 安全管理要從幾個方面入手，首先， 要建立健全的安全 管理體系， 提高安全管理水平的需要，改善安全生產(chǎn)規(guī)章制度不健全，管理方法不適應、安全生產(chǎn)狀況不佳的現(xiàn)象。其次， 要進行安全教育，讓工人們進行入廠“三級教育”，了解所從事行業(yè)的安全隱患 。第三， 要有相應 安全設施及事故處理應急預案，對生產(chǎn)的全過程進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)生產(chǎn)的最優(yōu)化，一方面不能盲目的擴大投入；另一方面又不能取消和減少安全技術(shù)措施經(jīng)費來降低成本。要在確保安全目標的前提下，在經(jīng)濟投入、人力投入和物資投入上堅持最優(yōu)化原則。 所以下面就具體合成氨的 工藝 過程進行安全分析： 首先、 工藝指標執(zhí)行情況 各廠壓加強工藝指標管 理，嚴格考核制度，強化工作紀律。工藝指標的考核多數(shù)長廠采取定期考核工藝指標合格率制度。由車間考核班組，生技處考核車間，一般每半月或每月舉行一次。工藝指標的修訂，多數(shù)廠采?。堪朐禄蛎吭拢?1 次的辦 34 法。也可以采取隨時修訂的辦法。 近年來，絕大多數(shù)廠工藝指標合格率為百分之百，合格率比過去有較大幅度提高，但 個 別廠某些工藝指標控制不夠嚴格，主要表現(xiàn)在： ① 水碳比控制偏高 。 例如川化廠擔心脫碳熱量不夠，水碳比高達 。② 二段爐超溫。例如美日型廠二段爐熱點溫度設計值小于 1003℃，實行運行時超溫現(xiàn)象時有發(fā)生。 ③ 一 段爐爐管溫差控制不嚴。 ④ 脫碳再生熱耗偏高。合成氨生產(chǎn)中 1％的能量消耗在脫碳。⑤氫氮比控制不嚴，多數(shù)長的氫氮比控制指標為 。但個別廠在較長時間里控制氫氮比嚴重失調(diào)，在 范圍大幅度波動，使得 103J 壓縮機功耗上升。 其次、 基礎資料管理 近 2 年來各廠對合成氨裝置進行了較大規(guī)模的技術(shù)改革。但由于安排不周，許多項目上了以后，技術(shù)資料整理工作未能及時跟上。還有就是工藝流程圖比較模糊，現(xiàn)場技術(shù)人員只能靠記憶來指導生產(chǎn)，容易導致錯誤。 第三、 催化劑管理 運用了失效的催化劑，導致生產(chǎn)產(chǎn)物變成了 其他物質(zhì)。再就是催化劑的量控制的不好。 第四、 能源管理 這就要求要建立健全的能源管理制度，做到不浪費、不 混用， 要循環(huán)利用，回收反應熱，在塔內(nèi)置換熱器，用反應的高溫氣體預熱反應前氫氮會 混合 氣達到催化劑的活性溫度 ，還可以在反應后把高溫氣體通過塔內(nèi)的熱換器預熱反應前氫氮混合氣，后再通過塔外熱換器預熱高壓鍋爐給水。 最后、就是要把合成好的氨裝在密封氣瓶當中，并貼上標簽，說明產(chǎn)品情況。 合成氨技術(shù)的未來發(fā)展趨勢 [16] 根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析，估計未來合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會出現(xiàn)原則性的改變，其 技術(shù)發(fā)展將會繼續(xù)緊密圍繞“降低生產(chǎn)成本，提高運行周期，改善經(jīng)濟性”的基本 目標，進一步集中在“大型化 、低耗能、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長周期運行 ” 等方面進行技術(shù)的研究開發(fā)。 35 （ 1）大型化、集成化、自動化，形成經(jīng)濟規(guī)模的生產(chǎn)中心，低能耗與環(huán)境 更友好將是未來合成氨裝置的主流發(fā)展方向。 單系列合成氨裝置生產(chǎn)能力將從 2020t/d 提高至 40005000t/d；以天然氣為原料制氨噸氮能耗已經(jīng)接近了理論水平，今后難以有較大幅度的降低，但以油，煤為原料制氨，降低能耗還可以有所作為。 ① 在合成氨裝置大型化的技術(shù)開發(fā)過程中， 其焦點主要集中在關(guān)鍵性的工序和設備，即合成氣制備、合成氣凈化 、氨合成技術(shù)、合成氣壓縮機。 a．合成氣制備。天然氣自熱轉(zhuǎn)化技術(shù)和非催化部分氧化技術(shù)將會在合成氣制備工藝的大型化方面發(fā)揮重要作用。 Topsose 公司和 Lurgi 公司均認為 ATR 技術(shù)是適合大型化的合成氣制備技術(shù)，并推出了基于此的大型化制氨技術(shù)。 Texaco 和中國工程公司研發(fā)費催化部分氧化技術(shù)，為合成氣制備工藝的大型化進行技術(shù)準備。 b．合成氣凈化技術(shù)。以低溫甲醇洗 、低溫液氨洗為代表的低溫凈化工藝，有可能在合成氣凈化大型化中得以應用。 c．氨合成技術(shù)。 以 Uhde 公司的“雙壓法氨合成工藝”和 Kellogg 公司的“基于釕基礎催化劑 KAAP 工藝”將會在案合成工藝的大型化方面發(fā)揮重要的作用。 [7] d．合成氣壓縮機。針對大型化的合成氣壓縮機正在開發(fā)之中，以適應于未來產(chǎn)量可能高達 30005000t/d 甚至更高的裝置。 ② 在低耗能合成氨裝置的技術(shù)開發(fā)過程中，其主要工藝技術(shù)將會進一步發(fā)展 。 a．合成氣制備工藝單元。預轉(zhuǎn)化技術(shù)、低水碳比轉(zhuǎn)化技術(shù)、換熱式轉(zhuǎn)化技術(shù)。 b． CO 變換工藝單元。等溫 CO 變換技術(shù)（以Ｌｉｎｄｅ公司的等溫變換塔ＩＳＲ為代表，催化床層內(nèi)裝Ｕ型旁管或其 他型式散熱設備，管內(nèi)走鍋爐給水，逆向流動；控制反應床層溫度不超過２５０℃，達到降低 CO 目的），低水氣 CO 變換技術(shù)。 c．ＣＯ２脫除工藝單元。無毒、無害、吸收能力更強、再生熱耗更低的凈化技術(shù)。 d．氨合成工藝單元。增加氨合成轉(zhuǎn)化率（提高氨凈值），降低合成壓力、減少合成回路壓降、合理利用能量。開發(fā)氣體分布更加均勻、阻力更小、結(jié)構(gòu)更加合理的合成塔及其內(nèi)件；開發(fā)低壓、高活性合成催化劑，實現(xiàn)“等壓合成”。 （ 2）以“油改氣”和“油改煤” 為核心的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整和以“多聯(lián)產(chǎn)和再加工”為核心的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，是合成氨裝置“改善 經(jīng)濟性、增強競爭力”的有效途徑。 36 全球原油供應處于遞減模式，正處于總遞減曲線的中點，預計到 2020 年原油將出現(xiàn)自然短缺，需用其他能源補充。石油時代將逐步轉(zhuǎn)入煤炭時代，原油的加工產(chǎn)品輕油、渣油的價格也將隨之持續(xù)升高。目前以輕油和渣油為原料的制氨裝置在市場經(jīng)濟條件下，已經(jīng)不具備生存的基礎，以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料 結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行；借氮肥裝置原料結(jié)構(gòu)的調(diào)整之機，及時調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，聯(lián)產(chǎn)氫氣及多種 C1 化工產(chǎn)品亦是裝置改善經(jīng)濟性的有效途徑。 ①潔凈煤氣化技術(shù)。以 Texaco 水煤氣化和 Shell 粉煤氣化為代 表的潔凈煤技術(shù)、以及相應的合成氣凈化技術(shù)，將在“油改煤”結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮重要的作用，并在大型化和低能耗方面將會取得重大的進展和實質(zhì)性的突破。 ②天然氣制合成氣技術(shù)。天然氣自然轉(zhuǎn)化技術(shù)、非催化部分氧化技術(shù)，以及相應 的合成氣凈化技術(shù) ，也將在“油改氣”結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮重要的作用，并在大型化和低能耗方面將會取得重大進展和突破。 ③聯(lián)產(chǎn)和再加工技術(shù)。聯(lián)產(chǎn)氫氣和多種 C1 化工產(chǎn)品及尿素的再加工技術(shù)亦將得到高度重視，并在合成氨、尿素裝置是系統(tǒng)集成、能量優(yōu)化方面取得進展。 （ 3）實施與環(huán)境友好的潔凈生產(chǎn)是未來合成氨裝置的必然和惟 一的選擇。 生產(chǎn)過程中不生產(chǎn)或很少生產(chǎn)副產(chǎn)物、廢物，實現(xiàn)或潔凈“零排放”的潔凈生產(chǎn)技術(shù)將日趨成熟和不斷完善。 (4)提高生產(chǎn)運轉(zhuǎn)的可靠性，延長運行周期是為了合成氨裝置“改善經(jīng)濟性、增強競爭力”的必要保證。 有利于“提高裝置生產(chǎn)運轉(zhuǎn)率、延長運行周期”的技術(shù)，包括工藝優(yōu)化技術(shù)、先進控制技術(shù)等將越來越受到重視。 37 參考文獻 [1]吳玉萍．合成氨工藝 [M]．北京：化學工業(yè)出版社， 2020 [2]麥德明．合成氨生產(chǎn)工藝學 [M]．北京：烴加工出版社， 1989 [3]陳留拴 ．大型合成氨事故預防 [M]．北京： 化學工業(yè)出版社， 2020 [4]沈浚．合成氨 [M]．北京：化學工業(yè)出版社， 2020 [5]楊春升．小型合成氨廠生產(chǎn)操作問答 [M]．北京：化學工業(yè)出版社， 1998 [6]趙育詳．合成氨工藝 [M]．北京：化學工業(yè)出版社， 1985 [7]錢宏達．高中化學 [M]．南京：南京師范大學出版社， 2020 [8]姜圣階．合成氨工學 第一卷．大連：石油化學工業(yè)出版社， 1978 [9]雷志發(fā)．合成氨合成工段的用能研究 [M]．西化大學： 2020 [10]石家?。?1979 年以來鍋爐壓力容器壓力管道重大事故簡介 [J] .中國鍋爐壓力 容器安全， 2020，16（ 2）； 3031 [11]合成氨． 上海吳涇化工廠制造 01979 年獲上海市化工局優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品獎 [12]蔡榮華 ． 合成氨裝置工藝狀況調(diào)查 [J] ． 化工部化肥司，第一期 [13] 雍瑞生，翟小寧．合成氨工藝氮氫比控制方案設計 [J] ． 2020， 12．第 27 卷，第六期 [14]魏葆婷．合成氨生產(chǎn)工藝 [Z]．河南化工技校 [15]王永清，林永旭合成氨裝置腐蝕與防護 [J] ． 中國石油天然氣集團大慶石化公司 [16]蔣德軍 ． 合成氨工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 [J] ． 浙江：中國石化寧波工程公司， 315207 38 謝辭 畢業(yè)論文是大學生畢業(yè)的一部分，在這半年的時間里，我首先要感謝山西潞安多晶硅項目部的所有同仁們，特別感謝項目經(jīng)理陳經(jīng)理 ，是 他 給 我 機 會 讓 我 有 時 間 去 學 習 ；其 次 感 謝 我 的 母 校 安 徽 新 華學 院 ，是 他 讓 我 有 了 四 年 的 大 學 生 活 ，是 他 教 會 了 我 做 人 處 事 的 道理 ，讓 我 有 了 在 社 會 上 打 拼 的 資 本 ，圖 書 館 里 知 識 的 廣 博 ，給 我 們寫論文提供了比較新的數(shù)據(jù)；第三我要感謝我的指導老師張先龍教授 ，在 他 的 指 導 下 ，才 讓 我 有 了 對 畢 業(yè) 論 文 整 體 的 認 識 ，才 使 得 我們能在規(guī)定的時間里完成論文的設計。最后我也要感謝我的同班同學 ，在 我 寫 論 文 苦 惱 的 日 子 里 ，是 他 們 讓 我 感 到 快 樂 ，讓 我 一 直 堅持下去。 在 這 段 時 間 里 ，我 有 兩 個 月 的