氨氧化裝置是利用氣氨與空氣在催化劑存在的條件下,燃燒生成二氧化氮,供后裝置制備硝酸的一套無機化工裝置。裝置一般由5個子系統(tǒng)組成:液氨蒸發(fā)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、氨氧化反應(yīng)系統(tǒng)、氨氧化(尾氣)吸收系統(tǒng)、鍋爐給水系統(tǒng),該工藝是目前制備硝酸的主流技術(shù),工藝成熟可靠。
氨氧化工藝過程連續(xù)性強,自動化控制程度高,生產(chǎn)過程具有高溫、高壓、強腐蝕的特點,存在豐固有的火災(zāi)爆炸員對設(shè)備攪拌、燃燒點火器電路進(jìn)行檢查送電、驗電時,發(fā)生爆鳴聲,對氨氧化反應(yīng)器開封頭檢查,發(fā)現(xiàn)鉑銠網(wǎng)燒黑,上封頭內(nèi)分布器通道板有2個固定螺桿震斷。由此,有必要對氨氧化反應(yīng)器進(jìn)行爆炸危險性分析,了解該工藝過程的危害危險因素,并采取控制措施,以達(dá)到確保生產(chǎn)過程安全的目的。
一、反應(yīng)原理和工藝流程簡況
氨氧化主反應(yīng):
4NH3+5O2═4NO+6H2O+225.6kJ/mol
2NO+O2═2NO2+57.6 kJ/mol
氨氧化副反應(yīng):
4NH3+3O2═2N2+6H2O+632.2kJ/mol
2.工藝流程簡圖
圖1 氨氧化反應(yīng)工藝流程簡圖
3.工藝流程概述
自界區(qū)來的液氨經(jīng)氨蒸發(fā)器E1蒸發(fā)變成氣氨,氣氨通過過濾器后與壓縮機K來的壓縮空氣混合;一次空氣與氣氨9:1比例在混合器(M)中混合后,進(jìn)入反應(yīng)器(R)并由氫氣點火(氫氣只用于裝置開車點火用),在一定溫度下,經(jīng)催化氧化生成二氧化氮;生成的二氧化氮經(jīng)廢熱鍋爐換熱器冷卻至200℃(同時副產(chǎn)3500kPa的高壓蒸汽(SH)),200℃的亞硝酸氣經(jīng)冷卻器冷卻成36%(ω/ω)HNO3進(jìn)入回流槽,大部分未冷凝的二氧化氮進(jìn)入吸收塔(C)吸收,供后續(xù)工序使用。
二、爆炸危險分析
1.生產(chǎn)過程物料危險特性分析
氨氧化生產(chǎn)工藝過程主要物料是氨和空氣,燃料為氫,主要中間產(chǎn)品硝酸,工藝過程可能形成副產(chǎn)物硝酸銨,其物料危險特性分析如下:
液氨危險特性:經(jīng)過實驗,液氨常用理化常數(shù):比重:0.817(-79℃);熔點:-77.7℃;沸點;-33.3℃;自燃點;651℃;爆炸極限:15.7℃~27.4%,最易引燃濃度:17%;蒸氣密度:0.6(空氣=1);蒸汽壓力:-33.6℃,0.101Mpa;4.7℃,0.507Mpa;25.7℃,1.013Mpa;50.1℃,2.027Mpa;遇火星會引起燃燒爆炸,有油類存在時,更增加燃燒危險;核武器有毒,液接觸到皮膚可造成灼傷和凍傷等。
氫氣危險特性:無色無味,非常輕,相對密度0.07,自燃點570℃,爆炸極限4.0%~75%,與空氣混合易形成爆炸混合物,引燃能量小。
硝酸銨危險特性;白色結(jié)晶粉末,溶于水,加熱160℃以上放熱分解,加熱至400℃爆炸,與有機物、可燃物、氯離子、銅、鋅、鋁等接觸時能發(fā)生爆炸或燃燒,遇雷汞起爆炸。