【正文】 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。 有利于“提高裝置生產運轉率、延長運行周期”的技術，包括工藝優(yōu)化技術、先進控制技術等將越來越受到重視。 生產過程中不生產或很少生產副產物、廢物，實現(xiàn)或潔凈“零排放”的潔凈生產技術將日趨成熟和不斷完善。聯(lián)產氫氣和多種 C1 化工產品及尿素的再加工技術亦將得到高度重視，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。天然氣自然轉化技術、非催化部分氧化技術，以及相應 的合成氣凈化技術 ，也將在“油改氣”結構調整中發(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。以 Texaco 水煤氣化和 Shell 粉煤氣化為代 表的潔凈煤技術、以及相應的合成氣凈化技術，將在“油改煤”結構調整中發(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性的突破。目前以輕油和渣油為原料的制氨裝置在市場經濟條件下，已經不具備生存的基礎，以“油改氣”和“油改煤”為核心的原料 結構調整勢在必行；借氮肥裝置原料結構的調整之機，及時調整產品結構，聯(lián)產氫氣及多種 C1 化工產品亦是裝置改善經濟性的有效途徑。 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。開發(fā)氣體分布更加均勻、阻力更小、結構更加合理的合成塔及其內件；開發(fā)低壓、高活性合成催化劑，實現(xiàn)“等壓合成”。 d．氨合成工藝單元。 c．ＣＯ２脫除工藝單元。 b． CO 變換工藝單元。 a．合成氣制備工藝單元。針對大型化的合成氣壓縮機正在開發(fā)之中，以適應于未來產量可能高達 30005000t/d 甚至更高的裝置。 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。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。 Texaco 和中國工程公司研發(fā)費催化部分氧化技術，為合成氣制備工藝的大型化進行技術準備。天然氣自熱轉化技術和非催化部分氧化技術將會在合成氣制備工藝的大型化方面發(fā)揮重要作用。 ① 在合成氨裝置大型化的技術開發(fā)過程中， 其焦點主要集中在關鍵性的工序和設備，即合成氣制備、合成氣凈化 、氨合成技術、合成氣壓縮機。 35 （ 1）大型化、集成化、自動化，形成經濟規(guī)模的生產中心，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。 最后、就是要把合成好的氨裝在密封氣瓶當中，并貼上標簽，說明產品情況。再就是催化劑的量控制的不好。還有就是工藝流程圖比較模糊，現(xiàn)場技術人員只能靠記憶來指導生產，容易導致錯誤。 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)模的技術改革。⑤氫氮比控制不嚴，多數(shù)長的氫氮比控制指標為 。 ④ 脫碳再生熱耗偏高。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。 例如川化廠擔心脫碳熱量不夠，水碳比高達 。也可以采取隨時修訂的辦法。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。 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。第三， 要有相應 安全設施及事故處理應急預案，對生產的全過程進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)生產的最優(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措施經費來降低成本。 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，改善安全生產規(guī)章制度不健全，管理方法不適應、安全生產狀況不佳的現(xiàn)象。 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。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。 從而合成氨的工藝分析與安防設計也顯得越來越重要，除了上面介紹的內容外，降低合成氨的 能耗也是相當重要的。 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） 管道內涂防腐蝕涂層。 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。 32 （ 4） 對設備和管道進行定期檢查，通過超聲波側厚、磁粉檢測等手段發(fā)現(xiàn)高溫氫腐蝕的早期征兆。 （ 3） 在設備和管道的制造和檢修中要把好焊后熱處理關，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。 （ 2） 在壓力容器設計時，考慮采用應力最小的結構。 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選擇抗氫蝕的材料。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。合成氨廠中的氨合成塔、高溫變換爐、二段轉化爐、轉化廢熱鍋爐、甲烷轉換爐、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。 氫腐蝕 化肥廠合成氨裝置的特點決定了合成氨生產為高溫、高 壓以及工藝介質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。g∕ g。奧氏體不銹鋼管道法蘭用的非金屬墊片，其 Cl175。質量分數(shù)不得超過 25181。的質量分數(shù)一定要低于規(guī)定值。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。因此，設計者選用材料前要認真鑒別水質，選擇合適材料，避 免事故的發(fā)生。有這樣一個例子，鉻鎳不銹鋼換熱器中，管和管板之間的縫隙中積存了含有 Cl175。 Cl175。尤其是含 Cl175。 OH175。 奧氏體不銹鋼 氯 離子體系 近年來，在化工裝置中鉻鎳不銹鋼（奧氏體）的用量越來越多，據統(tǒng)計，其用量約占不銹鋼用量的 80％。另外，可在液氨中加入 ％ 1％的水。此外，容器的工作溫度愈高、液氨中氧含量越高，其應力腐蝕也越嚴重。由于焊縫處殘余 應力較高，所以應力腐蝕嚴重。另外，對未發(fā)生事故的液氨球罐進行檢查，相繼發(fā)現(xiàn)了不同程度的數(shù)量很多的裂紋，這些裂紋大都分布在長期處于液面下面的南極板與下溫帶組焊的周向焊縫上。 液氨的儲存和運輸大部分用碳鋼或低合金鋼制；壓力容器。 液氨受空氣污染后，由于存在Ｏ２或ＣＯ２，會促使液氨引起的應力腐蝕破裂，這類破裂是陽極溶解型的應力腐蝕破裂，反應方程式如下： 可見，在 CO2 存在時，銨離子加速了碳鋼應力腐蝕破裂。 [15] 碳鋼 液氨體系 這種腐蝕多發(fā)生在輸送液氨的管線中。幾中常見的腐蝕為碳鋼 — 液氨腐蝕體系，奧氏體不銹鋼 — 氯離子腐蝕體系，以及氫腐蝕和二氧化碳腐蝕體系等。氣柜到高壓機之間不會形成負壓，更不會造成各塔排液或水封負壓吸空氣進系統(tǒng)，避免系統(tǒng)的爆炸事故。 當高壓機跳閘時，羅茨風機出口沖破水封，進羅茨風機入口打循環(huán)，并為高壓機停車卸壓不放空創(chuàng)造安全條件，不會損壞設備和管道。 28 增設降溫清洗三用塔 該塔可設在羅茨風機和脫硫塔之間，羅茨風機出口氣進入其上段；其下段出口氣再進羅茨風機；中間連通為安全水封近路，此水封截面積應 大于羅茨風機近路管與上水管截面之和。停車不需工人動手封氣柜，開車時不用排放水封，開停方便。在擋板后最低處加溢流管，插入回水池或地溝內。 改進氣柜水封。即減少氨揮發(fā)，又降低了水冷和氨冷的負荷，同時可降低銅比，省加空氣。 改原人空孔為快開式插板，直接從此處加銅，并可去掉原話銅桶。當開車補銅液時，又使壁上粘附的異物浮到再生器的液面上，覆蓋解吸表面，影響再生效果。即使趁檢修之際，將銅液全部放出也不容易帶出。 改造銅液再生器 增設上排污口。故此增設氣、液再分布器，讓氣液充分接觸，提高銅液吸收能力，減少銅液循環(huán)量，降低了銅泵電耗。致使部分銅液不能與原料氣充分接觸，洗滌能力不能很好的發(fā)揮。近幾年很多廠家改上甲醇、脫碳、低變流程，使原料氣中的CO、Ｃ O2 含量有不同程度的降低，減輕了精練負荷，減少銅液循環(huán)量。為此，增設減阻器或用從高壓機更換下來的廢舊小彈簧代替，能使合成塔的壓力差減少，而且簡便易行。 改進合成塔內件 增設觸媒筐底部減阻器，合成觸媒層的阻力也同樣集中在觸媒底部鐵絲網（花板）處。因為鋪設在底部 在變換爐各段底部增設減阻器 的鐵絲網孔跟本身就較小，觸媒又堵住一部分；加上生產過程觸媒粉化，氣體沖震粉粒下沉也會堵塞孔眼，使觸媒層阻力集中于此。為此，設法合理改變布氣、集氣方式，使氣體上下垂直均勻地通過觸媒層，加強對 CO 的轉化，提高觸媒利用率，并可增加處理氣量。 26 7． 合成氨工藝中的設備改進方案 [11] 改造變換爐 增設布氣、集氣設施。 企業(yè)必須在平時擬定應急預案，以應對可能發(fā)生的有毒化學品事故，一旦發(fā)生事故，即可以在有充分準備的情況下，對事故進行緊急處理。 廠區(qū)應設有事故池，一旦甲醇、液氨等發(fā)生火災或泄漏，吸收或消防產生廢水直接排放會造成二次污染事故，必須首先匯入應急反應池，待處理達標后方可排放。因此，企業(yè)加強生產過程、生產設備、生產人員的管理，提高業(yè)務素質和風險防范意識，以減少事故發(fā)生概率。重大危險源的識別是根據《建設項目環(huán)境風險評價技術導則》（ HJ／ T1692020）附錄 A《重大危險源辨識》中有關危險物質的定義和危險物質在生產場所和儲存場所臨界量來進行篩選。 在實施評價時，可按《固有危險度評價取值表》中規(guī)定的物質、容量、溫度、壓力操作、管道長度和閥門數(shù)量等參數(shù)進行賦值和計算，求出危險 單元的固有危險度，確定危險等級：高度危險（Ⅰ級）、中度危險（Ⅱ級）、低度危險（Ⅲ級）。由此確定一氧化碳、甲烷、甲醇為本項目主要的易燃品，液氨為本項目的主要毒害化學品。 氨《劇毒化學品目錄》（ 2020 年版）對化學品進行急性毒性分級，名錄中無規(guī)定的按《化學品安全標簽編寫規(guī)定》（ GB152581999）判定。 化學品風險識別 對于合 成氨過程中涉及的化學品（含化工原輔料、中間產品、最終產品及“三廢 ”），需進行物質危險性判定。 [14] 23 6． 合成氨的危險分析 安全防護的首要任務是做好危險識別，分析在合成氨的過程當中存在哪些危險因素，哪些突發(fā) 事故，從而做出防范與應急措施。工業(yè)上為了防止催化劑中毒，要把反應物原料加以凈化，以除去毒物，這樣就要增加設備，提高成本。催化劑中毒后，往往完全失去活性，這時即使再用純凈的氫、氮混合氣體處理，活性也很難恢復。但利用純凈的氫、氮混合氣 體通過中毒的催化劑時，催化劑的活性又能恢復，因此這種中毒是暫時性中毒。中毒分為暫時性中毒和永久性中毒兩種。 催化劑在穩(wěn)定活性期間，往往因接觸少量的雜質而使活性明顯下降甚至被破壞，這種現(xiàn)象稱為催化劑的中毒。接著，催化劑活性在一段時間里保持穩(wěn)定，然后再下降，一直到衰老而不能再使用。有人認為：由于催化劑在反應前后的化學性質和質量不變，一旦制成一批催化劑之后，便可以永遠使用下去。 還原后的活性鐵遇到空氣會發(fā)生強烈的氧化反應，放 出的熱量能使催化劑燒結失去 22 活性。 催化劑的還原與鈍化 催化劑中氧化鐵不能加速氨合成反應速度，必需將其還原成活潑的鐵，才具有催化活性，常用還原方法是將制成的催化劑裝在合成塔內通入氫氮混合氣，使催化劑中的氧化鐵被氫氣還原成金屬鐵。合成氨鐵催化劑中，普遍采用的促進劑有三氧化二鋁 (A12O3)、氧化鉀 (K2O)和氧化鈣 (CaO)等。此外，催化劑中還加入各種促進劑。 催化劑在還原前的化學組成及其作用 鐵催化劑在還原之前，以鐵的氧化物狀態(tài)存在。 [10] 21 可以 可以作氨合成催化劑的物質很多，如鐵、鉑、錳、鎢和鈾等。氨合成系統(tǒng)的能量消耗主要包括原料氣壓縮，循環(huán)氣壓縮功和氨分離的冷凍功。 1020 MPa 稱為低壓法。由于壓縮機型式、操作壓力、氨分離析冷凝級數(shù)、熱能回收形式以及各部分相對位置差異，氨合成工藝流程也不相同。 四段冷激式氨合成塔溫度先進控制方案如圖 3 所示： 19 圖 3 四段冷激式氨合成塔溫度先進控制方案 20 強 對于一個反應前后系數(shù)不相等的化學反應來說，壓力在整個反應過程中起著非常重要的作用。 ③一段床層溫度是全塔溫度控制的關鍵，采用選擇控制方案，對冷副熱氣閥、冷副冷氣閥、循環(huán)近路閥分別設計 GPC（ generalized predictive control）控制器，選擇按控制順序的要求判斷并選擇當前控制器和控制閥。使用它代替 PD 控制器，在氨合成塔床層溫度控制上會取得良好的控制效果。③對氨合成塔床層溫度的影響因素考慮不夠全面。但這些控制方案難以推廣到多段