化肥生产工艺流程

第十五章化肥生产

采用化学方法生产的含有氮、磷、钾等元素的肥料统称为化肥。主要的产品有氮肥、磷肥和钾肥。此外还有含有多种成分的复料、混料及微量肥料等。

化肥生产，尤其是氮肥生产是一个复杂的连续化的工艺生产过程，需要在密闭的系统，在高温、高压的条件下进行。其设备、管道繁多；原料、中间产品、成品多具有易燃、易爆性质，有的还具有腐蚀性和毒性。因此，化肥生产及其储运工作必须注意安全防火。

第一节氮肥生产

在各类化肥中，氮肥产量居第一位，氮肥工厂星罗棋布，多数县、市都有氮肥厂。氮肥生产火灾爆炸危险性也最大。

氮肥生产就是将空气中游离态氮转变成化合态氮的过程，所以也常成为“氮的固定”。

一、氮肥生产流程

氮肥生产流程可概括为以下四个步骤：

（1）造气—将原料制备成主要含有氢、氮气体的原料气。

（2）精制—将原料气中氢、氮以外的杂质去除，使原料气得到精纯。（3）压缩与合成—将较为纯净的氮、氢比例为1：3的氮氢混合气体压缩到高压状态，在催化剂和高温的作用下合成为氨。

（4）氨加工—将氨经进一步加工得氮肥。

前三步常称为氨的合成。经进一步加工制得的成品如硝酸铵、尿素等都是化肥。

从安全防火考虑，氮肥生产中以硝酸铵的生产过程最为典型，其他种类氮肥的火灾危险性及防火要求可以参照。

以固体、液体燃料为原料制造硝酸铵的工艺流程如图所示。

氮肥的生产总流程如表所示。

氮肥生产总流程：脱硫

原料准备变换

造气水洗

氨的合成精制铜洗

压缩碱洗

氮肥生产合成甲烷化

氨水

氨的加工硝酸铵

尿素

氨合成的工艺流程图：

空气水蒸汽硫或硫化物水蒸汽

固体原料

或液体原料半水煤

氨

硝酸铵的生产工艺流程图如下：

氨气硝酸铵液

成品

空气水

二、原料准备

现在，氮肥生产多采用天然气、炼厂气、焦炉气、重油和煤和焦碳等气体、液体和固体原料。

(一)固体原料

主要有块状焦炭、无烟煤和其他物质制成的煤球等。这类原料虽属于丙类火灾危险性，但在运输、粉碎、筛分等过程中极易产生粉尘、四处飞扬。当空气中的粉尘浓度达到200~300g/m3时，遇明火、猛烈摩擦或雷击等因素，很容易引起爆炸和燃烧，而且爆炸强度很高。因此，要防止粉尘的积存和飞扬。运输和处理固体原料的设备应尽可能做到密闭。处理固体燃料的厂房要设排风除尘设备和水喷装置，以利除尘和增加空气中的湿度。要加强生产管理，做到每班清除积尘。厂房应为一、二级耐火等级的建筑。

在使用粉煤气化造气的工厂，因储煤与煤气发生炉相通，煤斗需通入压力大于发生炉压力的氮气进行保护。若氮气压力不足或供应中断，

发生炉的高温煤气或明火会进入储煤斗，使储煤斗着火，甚至爆炸。故应分别设置压力指示仪表和储煤斗压力下降报警装置，以及使发生炉自动放空以降低炉压力的连锁装置，以保证煤气不进入储煤斗。

（二）本节消防要求

厂房应为一、二级耐火等级的建筑，采用外开式门窗，房顶必须设置一定数量的天窗，便于气体流通和有毒气体泄露。

如储煤斗着火，应先加大氮气量，再通过水蒸汽灭火，但不可用灌水方法扑救，以防水流入煤气发生炉，引起爆炸事故。储煤斗上还应装防爆膜，以防止爆炸。

储存固体燃料的露天或半露天堆场，应设在水源充足的地方，并设消防设施，固体燃料，尤其是煤极易在夏季发生自燃现象，所以要在日常管理中注意通风降温，以防自燃。

在输煤过程中为了降低粉尘飞扬应适当给予加水喷淋增湿，以保证作业现场符合职业卫生和煤尘爆炸。

本工序应设置一定数量的消防栓和消防带，配备一定数量的灭火器材和防护器材。在输煤楼料仓上口处应设置可燃气体、有毒气体自动报警装置。

三、造气

造气是把煤、焦炭、重油、天然气等含碳燃料在煤气发生炉中进行加工，于高温下与空气和水蒸汽进行气化反应，制得供合成氨用的原料气—半水煤气。半水煤气主要成分有一氧化碳、氢、氮、二氧化碳及甲烷等气体。因为这种煤气中含有较多的合成氨用的氮气，故成为“半水煤气”。

造气生产属于甲类火灾危险性生产。造气生产的主要设备——煤气发生炉和废热锅炉属于有明火和赤热表面的设备。按有关规定，煤气发生炉与其他燃料或煤气设备的防火间距不受限制，但气体燃料的缓冲储罐则应远离煤气设备和管道。设备、管道应该密闭，不能发生煤气或液体、气体燃料的跑、冒、滴、漏。万一煤气发生炉有煤气泄漏，因为煤气本身的高温，喷出的就是火焰，这是稳定燃烧，这时应首先以水冷却火焰可能危及的设备或建筑物，然后才能采取可靠措施，在灭火的同时，堵塞泄漏点。否则，漏出的可燃煤气与空气混合将会因明火或赤热表面

而发生爆炸。

（一）、以焦炭制取半水煤气

以焦炭或煤球作原料制取半水煤气，通常采用固定层法。煤气发生炉焦炭层相对静止，不发生像沸腾炉那样的沸腾燃烧现象。这种发生炉的制气是间断进行的。其工艺流程如图所示。

空气空气与水蒸汽

1、气化

焦炭在发生炉交替进行燃烧升温与气化制气两个反应，当通入空气时，焦炭燃烧，炭层温度提高至1000~2000℃（燃烧气体放空）。当向炉通入水蒸汽与空气的混合气体时，高温炭层即进行气化反应，制得半水煤气，为了安全、稳定的生产，半水煤气的生产过程是将燃烧升温与制气过程不断交替进行的，即由吹风、上吹制气、下吹制气，二次上吹制气和空气吹净等五个工序组成一个制气循环，进行间歇式的生产。（1）发生炉中最危险的燃烧爆炸因素，是煤气“透氧”，即半水煤气中含氧量超过0.5%。由于半水煤气的爆炸上限高达69.4%，因此进入少量氧极易达到爆炸极限。这样，在发生炉，或者到了后续生产设备，尤其在电除尘器、煤气鼓风机等易发生火花的设备，极易发生爆炸。造成“透氧”的原因及预防措施为：

①发生炉开车的初始阶段，炉温较低，气化反应不完全，过多的残余空气混入煤气中造成“透氧”。故应适当延长吹风时间，勿使这部分煤气进入煤气系统。待炉温正常后才能输入系统。

②阀门关闭不严或渗漏，空气漏进煤气系统中。应加强检查，发现阀门漏气须及时停车、更换。

③发生炉燃料层过薄，产生空洞或结块，使吹入的空气—水蒸汽混合气中的空气反应不完全而混入煤气系统，可以通过补充燃料或清理燃料层加以解决。

为及时发现“透氧”，在发生炉出口的煤气系统上应设有测定煤气中氧含量的自动分析仪和“透氧”报警仪。同时，还要有“透氧”报警与发生炉煤气自动放空的连锁装置以及时解除“透氧”威胁。