氨氧化装置爆炸危险性分析与控制措施

编号：AQ-JS-01859

( 安全技术)

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氨氧化装置爆炸危险性分析与

控制措施

Explosion risk analysis and control measures of ammonia oxidation plant

氨氧化装置爆炸危险性分析与控制

措施

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科

学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

氨氧化装置是利用气氨与空气在催化剂存在的条件下，燃烧生成二氧化氮，供后装置制备硝酸的一套无机化工装置。装置一般由5个子系统组成：液氨蒸发系统、压缩空气系统、氨氧化反应系统、氨氧化（尾气）吸收系统、锅炉给水系统，该工艺是目前制备硝酸的主流技术，工艺成熟可靠。

氨氧化工艺过程连续性强，自动化控制程度高，生产过程具有高温、高压、强腐蚀的特点，存在丰固有的火灾爆炸员对设备搅拌、燃烧点火器电路进行检查送电、验电时，发生爆鸣声，对氨氧化反应器开封头检查，发现铂铑网烧黑，上封头内分布器通道板有2个固定螺杆震断。由此，有必要对氨氧化反应器进行爆炸危险性分析，了解该工艺过程的危害危险因素，并采取控制措施，以达到确保生

产过程安全的目的。

一、反应原理和工艺流程简况

氨氧化主反应：

4NH3

+5O2

═4NO+6H2

O+225.6kJ/mol

2NO+O2

═2NO2

+57.6kJ/mol

氨氧化副反应：

4NH3

+3O2

═2N2

+6H2

O+632.2kJ/mol

2.工艺流程简图

图1氨氧化反应工艺流程简图

3.工艺流程概述

自界区来的液氨经氨蒸发器E1蒸发变成气氨，气氨通过过滤器后与压缩机K来的压缩空气混合；一次空气与气氨9：1比例在混合器（M）中混合后，进入反应器（R）并由氢气点火（氢气只用于装置开车点火用），在一定温度下，经催化氧化生成二氧化氮；生成的二氧化氮经废热锅炉换热器冷却至200℃（同时副产3500kPa的高压蒸汽（SH）），200℃的亚硝酸气经冷却器冷却成36％（ω/ω）HNO3进入回流槽，大部分未冷凝的二氧化氮进入吸收塔（C）吸收，供后续工序使用。

二、爆炸危险分析

1.生产过程物料危险特性分析

氨氧化生产工艺过程主要物料是氨和空气，燃料为氢，主要中间产品硝酸，工艺过程可能形成副产物硝酸铵，其物料危险特性分析如下：

液氨危险特性：经过实验，液氨常用理化常数：比重：0.817（-79℃）；熔点：-77.7℃；沸点；-33.3℃；自燃点；651℃；爆炸极限：15.7℃～27.4%，最易引燃浓度：17％；蒸气密度：0.6（空气＝1）；蒸汽压力：-33.6℃，0.101Mpa；4.7℃，0.507Mpa；

25.7℃，1.013Mpa；50.1℃，2.027Mpa；遇火星会引起燃烧爆炸，有油类存在时，更增加燃烧危险；核武器有毒，液接触到皮肤可造成灼伤和冻伤等。

氢气危险特性：无色无味，非常轻，相对密度0.07，自燃点570℃,爆炸极限4.0％～75％，与空气混合易形成爆炸混合物，引燃能量小。

硝酸铵危险特性；白色结晶粉末，溶于水，加热160℃以上放热分解，加热至400℃爆炸，与有机物、可燃物、氯离子、铜、锌、铝等接触时能发生爆炸或燃烧，遇雷汞起爆炸。

2.氨氧化装置的爆炸危险性

在氨氧化装置中，氨、空气经催化剂的作用，在爆炸反应条件下进行氧化反应，控制条件十分严格，在操作过程中，氨、氢（NH3 、H2

）易形成爆炸混合物，开停车过程中易形成硝酸铵（NH4

、NO3

）爆炸物，其爆炸危险性体现如下：

（1）氨氧化反应器系统火灾爆炸危险性

①氨易于挥发，刺激性气味浓，具有可燃性，在不同温度、压力下，具有不同的爆炸极限。如：1993年12月15日，某公司化肥厂拆除630m3的氨水贮罐时，内部余0.2m液位的氨沙沙，氨水蒸发，在贮罐壁上焊吊耳时发生爆炸。氨气爆炸极限曲线图见图2、图3。

图2氨气在20℃时，氨空混合物的爆炸图

图3氨空混合物的爆炸下限与温度、压力、浓度曲线图

从氨气爆炸极限曲线图可知，常压20℃时，氨的爆炸极限为15.2％～25.25％（V/V），随压力的升高爆炸极限的浓度增大；温度、压力升高爆炸下限降低；因此，在一定的温度、压力和催化剂的作用下，氨能实现控制氧化反应并放出大量的热，一旦氨空比失调，超出10％（V/V），产生爆炸反应。

②氢气的爆炸性

氢气用于反应系统引燃氨燃烧，氢气易燃易爆，爆炸下限为4％、上限为75％，操作处理不当，阀门未关或泄漏，极易形成爆炸混合物。

③硝酸铵的爆炸性

在氨氧化装置停车后，如果未进行清洗吹扫，残存的硝酸和泄漏氨形成硝酸铵，在开车的过程中，硝酸铵受热或者检修时碰撞，容易产生爆炸。

（2）锅炉系统的爆炸危险

系统的作用是将氨氧化反应热及时移走，副产3500kPa、350℃的高压蒸汽。锅炉给水系统缺水、中断或者循环泵断电停运，高温、压力报警失灵，调节阀控制不能自动开关的情形下，汽包液体大量汽化，造成汽包系统超压，锅炉会发生爆炸；锅炉炉管遭受严重冲刷腐蚀，也可能发生爆管。

三、爆炸诱发条件

从工艺过程分析，该系统发生爆炸存在2种情形，其一是物理