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+6H2O+225.6kJ/mol
2NO+O2═2NO2+57.6 kJ/mol
氨氧化副反应:
4NH3+3O2═2N2+6H2O+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。