[摘 要]分析了亚硝基硫酸生产装置的物料以及工艺特点，找出工艺过程的爆炸危险性，并提出了合理的控制措施。

[关键词]亚硝基硫酸；爆炸危险性；控制措施

亚硝基硫酸装置是利用气氨与空气在铂铑合金催化剂的存在下氧化生成一氧化氮，然后通过发烟硫酸吸收生产亚硝基硫酸的一套化工装置。该工艺生产过程连续性强，自动化控制程度高，生产过程具有高温、有毒、强腐蚀的特点，存在火灾爆炸危险的可能性。尤其是氨氧化反应，由于氨气在空气中的爆炸极限的范围较宽，操作不当极易引发起事故。据报道，某硝酸生产装置在氨氧化开车准备过程中，由于阀门泄漏，在反应器中存在爆炸混合物，导致反应时，氨氧化反应器内发出爆炸，使铂铑网损坏，造成严重的设备损坏和经济损失。通过以上案例可以看出，氨氧化反应器存在一定的危险性，有必要进行爆炸危险性分析，以便掌握该生产工艺过程存在的危害危险因素，并采取必要的控制措施，以确保装置的生产过程安全稳定。

1 反应原理及工艺流程简况

1.1 反应原理

氨气与氧气在氨氧化反应器中的主反应为[1]：

4 NH3+5 O2→4 NO+6 H2O+225.6 kJ/mol

2 NO+O2→2 NO2+57.6 kJ/mol

如果反应控制不好，氨气和氧气会发生以下副反应：

4 NH3+3 O2→2 N2+6 H2O+632.2 kJ/mol

1.2 工艺流程简述

来自界区的液氨在氨蒸发器被热工艺气体加热变成气氨，经过气氨过滤器后，和来自空压机的空气以一定的比例进行混合，混合后的氨－空气经过过滤器进入氧化反应器(开工时用氢气进行开工点火)，氨气和空气中的氧在铂铑网上进行催化反应，反应温度控制在700 ℃以上，正常时反应温度控制在820－860 ℃，经过催化氧化氨气生产NO，NO和氧气继续反应生成NO2，同时还伴有副反应生成，反应的亚硝酸气经过废热锅炉换热器冷却至190 ℃左右，再经过一系列的冷却器进行冷却到25 ℃后，进入第二氧化反应器，在此NO向NO2转化，在控制好合适的NO/NO2比例后，进入吸收塔生产亚硝基硫酸，经过吸收的尾气排放至大气中[2]。

1.3 工艺流程（图1）

图1 装置工艺流程

2 工艺过程爆炸危险性分析

2.1 生产过程的危险性分析

从装置的生产工艺来看，氨、空气在催化剂的作用下进行氧化反应，反应条件控制非常严格，在操作过程中氨、氢气（在开工时）容易和空气中的氧形成爆炸性混合物，在开停工条件下，还容易形成以铵盐形式存在的爆炸性物质。

2.1.1 氨氧化反应器的爆炸危险性

氨气易于挥发，具有刺激性气味，易燃，在不同的温度、压力下，具有不同的爆炸极限。从氨气的爆炸极限曲线图可以看出，在常压20 ℃时，氨气的爆炸极限为15%－27%，随着温度、压力的升高，爆炸极限的范围增大。因此，在一定的温度压力和催化剂的作用下，氨的氧化反应放出大量热，一旦氨空比失调，就可能发生爆炸反应。

2.1.2 开工过程中的爆炸危险性

本装置在开工过程中使用氢气点火，氢气被点火装置产生的电火花点燃，进行铂铑网催化剂的预热升温和引发气氨的氧化反应。氢气易燃易爆，而且爆炸范围很宽，在常温下氢气的爆炸范围在4%－75%。在开工过程中，如果操作处理不当，或者氢气阀门发生泄漏，氢气极易与空气形成爆炸混合物，遇明火就发生爆炸。

另外，装置在开工过程中，如果氨气没有被点燃，那么大量的氨气进入后续系统，由于后续设备内存有一定量的酸，氨就会和酸反应以铵盐的形式存在于后续系统中，铵盐（尤其形成的硝酸铵）受热或受到撞击，非常容易发生爆炸危险。

2.1.3 操作及停工过程中的爆炸危险性

在正常生产过程中，如果氨空比控制失灵，联锁没有启动，那么氨气就会和空气形成爆炸性混合物，发生爆炸危险。另外，在正常生产过程中除了工艺过程具有爆炸危险性外，还存在物理爆炸危险。物理爆炸主要存在于废热锅炉系统，锅炉系统是将氨氧化反应产生的热量及时移走，副产1 700 kPa的高压蒸汽，锅炉给水系统缺水、中断，系统停电或者液位计失灵，造成锅炉水大量汽化，气包超压或者干锅，锅炉系统发生爆炸。

由于任何原因造成装置停工，如果对氨氧化系统吹扫不彻底或不及时吹扫，氨气会在系统中积累或在后续系统中生成硝酸铵，发生爆炸危险。

2.2 物料的爆炸危险性分析

1.2.1 氨

无色透明液体，有刺激性气味，液氨的比重：0.817（-79 ℃）；沸点：-33.5 ℃；自燃点：651 ℃；爆炸极限：15.7%－27.4%；蒸气密度：0.6(空气为1)；遇到明火会引起燃烧爆炸；本品有毒，液氨接触到皮肤可造成灼伤和冻伤等[3]。

1.2.2 氢气

无色无味气体，相对密度为0.07，闪点小于-50 ℃，自燃点570 ℃，爆炸极限4%－75%，极易爆炸和燃烧，爆炸范围很宽，与空气形成爆炸混合物，引燃能量低，遇热或明火即会发生爆炸。气体比空气轻，在室内使用和储存时，漏气上升滞留屋顶不易排出，遇火花会引起爆炸。

2.2.3 硝酸铵

白色结晶粉末，溶于水，加热到160 ℃以上分解，加热至400 ℃爆炸，与有机物、可燃物、铜、锌等有色金属接触时发生爆炸或燃烧。

3 爆炸危险性产生的条件

从工艺过程分析，该系统发生爆炸存在两种情形：一种是物理爆炸，即废热锅炉由于某些原因引起的蒸汽锅炉爆炸；一种是化学爆炸，但化学爆炸必须存在爆炸物和能量源，系统发生爆炸的可能的条件有以下几种

1）废热锅炉诱发因素可能因系统缺水（断电、控制阀失灵）、超温、超压等因素造成的锅炉系统爆炸。

2）化学爆炸可能的爆炸物有氨气、氢气和空气形成爆炸性混合物存在于系统内，由于系统泄漏、氨空比失灵等原因，遇到能量源引起的化学爆炸。

可能引发爆炸的能量源：明火；点火源；静电等。

4 控制措施

4.1 工艺方面的安全措施

严格执行开停工操作规程；严格控制氨蒸发器的液位、操作温度，避免液氨超温超压引起过量的液氨带入氧化反应系统，及时地查看氨蒸发系统液位、温度，定期对系统的液位、温度及其联锁系统、安全阀进行检查和校验。

4.2 设备方面的安全措施

设备检修时要将系统与工艺物料管线断开，并加盲板隔离，防止物料泄漏窜入检修系统发生危险；安全附件要按照要求定期检验，保证安全附件设施处于完好备用状态；检修要提前制订完善的检修规程，检修时，彻底消除该系统存在的危险因素，检修规程中要加强对系统的检查，检修后，要对系统进行吹扫、气密，气密合格后系统方可开工。

4.3 综合管理方面的安全措施

开工过程中要按照要求定时校验氨氧化系统氨空比，校验仪表显示氨空比和分析氨空比的差距，如果差距较大，要进行停工对仪表进行检修； 制订严格的开停工管理方案，指挥畅通、责任分明；严格系统操作、培训，加强对突发事故的处理；坚持三级监控系统，实行公司级、车间、班组三级安全检查，确保设备处于完好状态。

4.4 安全管理控制措施

加强安全教育培训，保证职工具有应对突发时间的能力；制订完善的事故应急预案，定期进行事故演练，提高职工对事故的应急处理能力。加强安全监管机制，确保各项安全监管措施及时到位。

5 结束语

本文通过分析亚硝基硫酸装置的爆炸危险性，简述了引发火灾爆炸事故诱因，并制订了各项可靠的安全控制措施，确保装置的安全平稳运行。