一、小氮肥生产现状

我国小氮肥行业创建于20世纪60年代，70年代发展到最高峰。目前，全国还有500多家企业在生产，其合成氨生产能力为2．5万—20万to主要产品除合成氨外，还有碳酸氢铵、尿素及其他副产品。

二、小氮肥生产工艺流程及装置特点

合成氨生产是以白煤为原料，在煤气发生炉内燃烧，间隙加入空气和水蒸气，产生半水煤气；再经气柜到脱硫工段，脱除气体中的硫；到变换工段将气体中一氧化碳变换为二氧化碳；经压缩机输送到碳化工段，生产碳酸氢铵或送脱碳工段，清除并回收气体中二氧化碳；再到铜洗工段，清除气体中少量有害成份；最后送合成工段，生成氨；氨再与二氧化碳合成尿素。

在整个合成氨生产操作过程中。始终存在着高温、高压、易燃、易爆、易中毒等危险因素。同时，因生产工艺流程长、连续性强，设备长期承受高温和高压，还有内部介质的冲刷、渗透和外部环境的腐蚀等因素影响，各类事故发生率比较高，尤其是火灾、爆炸和重大设备事故经常发生。

三、小氮肥生产中按照工艺单元划分的火灾爆炸因素

1．工艺单元的划分

由于小氮肥工艺比较长，生产装置复杂，容易发生火灾事故的岗位较多，评价时只选择对装置中极易发生火灾、爆炸的主要单元进行评价。本次从小氮肥生产工艺过程中选择危险性较大的造气(煤气发生炉)、脱硫、变换、压缩、碳化、脱碳、铜洗、合成和尿素9个单元进行评价。评价标准按我国小氮肥行业通用的φ800合成塔生产能力来计算，日产合成氨180t。按合成塔物料衡算：进塔气约56000m3／h(标准状况)。

2．小氮肥生产过程中各工艺单元的火灾爆炸因素

(1)造气工段

造气工段主要制造半水煤气，其主要成分为：氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气及极少量的甲烷、氧气和微量的硫化氢。氢气、一氧化碳、甲烷极易爆炸。在生产过程中，一旦空气进入煤气柜、洗气塔、煤气总管，氢气、一氧化碳、甲烷等与空气混合形成爆炸性混合气体，遇到明火或获得发生爆炸的最小能量，即可发生爆炸。

氧含量是煤气生产过程中一个重要的控制指标，要求控制在0．5％(体积比)以下。氧含量的增高，意味着火灾、爆炸危险性的增加。

在进行停车作业检修过程中，设备、管道、阀门等，如果没有进行置换，置换不干净；在用火作业前没有进行用火分析；确定的取样分析部位不对而导致分析结果失真；或者进行作业时，没有采取可靠的隔绝措施，导致易燃易爆气体进入用火作业区域，以上情况，均可导致火灾、爆炸事故。

(2)脱硫工段

半水煤气中的氢气、一氧化碳、甲烷、硫化氢等都是易燃易爆的气体。在脱硫工段，常常因为设备管道泄漏造成火灾、爆炸；也会因为前后工段联系不周、操作不慎、设备缺陷等原因，导致罗茨鼓风机抽负压，使得空气进入系统，与半水煤气混合，形成可爆炸性气体，引起爆炸事故。生产系统的设备和管道表面，由于硫化氢气体的作用，常会生成一层疏松的铁的硫化物(FeS与Fe2S)，这种硫化物遇到空气中的氧，极易引起氧化反应，放出大量的热，很快地使自身温度升高并达到其燃点而引起自然。同时，在检修时，设备管道敞开后，也常会发生其内部表面铁的硫化物和煤焦油与进入的空气迅速发生氧化反应而引起自燃着火的现象。

(3)变换工段

变换工段的生产是在一定的温度和压力下进行的。因此，在该工段既存在着物理爆炸的危险性，又存在着化学爆炸的危险性。在生产过程中，由于设备、管道在制造、检维修本身存在缺陷或者气体的长期冲刷，设备、管道会因腐蚀等造成壁厚减薄、疲劳，进而产生裂纹等缺陷，如果不能及时发现，及时消除，极易发生设备、管道因为承受不了正常工作压力而发生物理爆炸。物理爆炸的发生又可能引发次生火灾及化学爆炸。

半水煤气转换为变换气后，气体中的氢气含量显著增加，高温气体一旦泄漏出来，遇空气易形成爆炸性混合物，遇火或高热很容易引起火灾、爆炸事故；如果设备或生产系统形成负压，空气被吸入与煤气混合，形成爆炸性混合物，在高温、摩擦、静电等作用下，也会引起化学爆炸；如果生产系统半水煤气中氧含量超过工艺指标，会引起过氧爆炸，违章动火，违章检修，也会引起化学爆炸。

(4)压缩工段

易燃、易爆气体，经压缩机加压后，压力和温度都得到提高，温度高、压力大，可燃气体的爆炸范围扩大，若高压气体泄漏到空间，即使是少量的也容易形成爆炸性混合物，同时高温、高压气体泄漏时，气流冲击产生静电火花，极易引起火灾、爆炸事故。

(5)碳化工段

进入此工段的氢气浓度较高，容易发生泄漏和氢气积聚，如遇到明火、雷电或静电，会发生火灾和爆炸。碳化塔的检修也非常容易发生爆炸。另外，此工段有浓氨水贮槽，若挥发的氨气与空气混合，形成爆炸性气体，在有激发能源时能引起爆炸。

(6)脱碳工段

脱碳工段的氢气浓度及压力较高，比碳化工段的火灾爆炸危险性更大。部分脱碳剂对金属有腐蚀作用，长期使用，设备受腐蚀，发生泄漏，可燃气体会发生燃烧和爆炸。

(7)铜洗工段

此工段压力及氢气浓度很高。同时，高、低压连通部位多，容易发生高压串到低压部分，发生物理爆炸、化学爆炸和火灾。

(8)合成工段

合成工段高温、高压，且高压、低压并存，这决定了对生产合成氨的设备、管道必须有更高要求。如果因为材质本身的缺陷，制造质量不过关，检维修质量不合格，外界压力超过设备、管道的承受压力，便会发生物理爆炸。物理爆炸的发生，也会引发化学爆炸。在高温高压下，氢气对碳钢有着较强的渗透能力，形成氢腐蚀，使钢材脱碳而变脆即氢脆；氮气也会对设备发生渗氮作用，从而减弱其机械性能。同时，材料自身在高温高压下会发生持续的塑性变形，改变其金相组织，从而引起材料强度、延伸等机械性能下降，使材料产生拉伸、鼓泡、变裂和裂纹而破坏。氢脆、氮蚀、塑性变形的发生，也可引起爆炸事故的发生。

此工段主要使用氢气为原料，反应生成了氨。氢气、氨气是易燃易爆气体，在高温高压下，可燃气体的爆炸极限扩大，一旦发生泄漏与空气混合，极易发生爆炸。

(9)尿素工段

此工段压力、温度较高。尿液对装置的腐蚀非常厉害，设备一旦被腐蚀，就有重大爆炸危险。在生产中，为了防腐蚀，必须添加空气，在反应过程中，始终存在爆炸性混合气体，一旦操作不慎，或者产生静电等激发能源，有可能发生重大爆炸。另外，进入此工段的液氨压力较高，对设备的腐蚀比较厉害，如果发生泄漏，会造成爆炸和火灾。

四、道化学法火灾爆炸指数评价

1．道化学法指数评价

道化学法指数评价是根据生产工艺中的物料、数量、设备及操作条件等数据，以量化的方法对装置的工艺单元潜在的火灾爆炸危险性进行分析评价，其分析与计算目的是：

(1)量化潜在火灾、爆炸和反应性事故的预期损失。

(2)确定可能引起事故发生或使事故扩大的装置。

(3)向有关部门通报潜在的火灾、爆炸危险性。

(4)使有关人员了解各工艺单元可能造成的损失，以确定减少事故损失的有效措施。道化学火灾、爆炸危险指数评价程序见图1。

2．道化学火灾爆炸危险指数及补偿系敷应用

五、结论

通过对小氮肥企业9个主要生产工段进行评价，可以看出，造气、合成和尿素工段的火灾爆炸指数较高，危险程度非常大；变换、压缩、铜洗工段危险程度很大；脱硫、碳化和脱碳工段危险程度为中等。小氮肥企业在多年生产过程中，造气和合成工段的事故比较多，其它工段的事故相对少一点。由于加强生产的安全管理，强化各项工艺指标和设备管理及对安全附件的检查、检测，小氮肥企业的火灾爆炸事故相对减少。通过对生产装置的安全补偿，也就是利用现代的科学技术装备，对装置进行配置和补充，并应用计算机等现代技术，实现自动化管理，各工段的实际危险程度都分别下降为较轻和最轻，整个小氮肥行业的生产安全得到改善。