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(wú)機(jī)化工裝置。裝置一般由5個(gè)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(guò)程連續(xù)性強(qiáng),自動(dòng)化控制程度高,生產(chǎn)過(guò)程具有高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕的特點(diǎn),存在豐固有的火災(zāi)爆炸員對(duì)設(shè)備攪拌、燃燒點(diǎn)火器電路進(jìn)行檢查送電、驗(yàn)電時(shí),發(fā)生爆鳴聲,對(duì)氨氧化反應(yīng)器開(kāi)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(gè)固定螺桿震斷。由此,有必要對(duì)氨氧化反應(yīng)器進(jìn)行爆炸危險(xiǎn)性分析,了解該工藝過(guò)程的危害危險(xiǎn)因素,并采取控制措施,以達(dá)到確保生產(chǎn)過(guò)程安全的目的。
一、反應(yīng)原理和工藝流程簡(jiǎn)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(jiǎn)圖
圖1 氨氧化反應(yīng)工藝流程簡(jiǎn)圖
3.工藝流程概述
自界區(qū)來(lái)的液氨經(jīng)氨蒸發(fā)器E1蒸發(fā)變成氣氨,氣氨通過(guò)過(guò)濾器后與壓縮機(jī)K來(lái)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(diǎn)火(氫氣只用于裝置開(kāi)車(chē)點(diǎn)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(shí)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(xiǎn)分析
1.生產(chǎn)過(guò)程物料危險(xiǎn)特性分析
氨氧化生產(chǎn)工藝過(guò)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(guò)程可能形成副產(chǎn)物硝酸銨,其物料危險(xiǎn)特性分析如下:
液氨危險(xiǎn)特性:經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),液氨常用理化常數(shù):比重:0.817(-79℃);熔點(diǎn):-77.7℃;沸點(diǎn);-33.3℃;自燃點(diǎn);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(huì)引起燃燒爆炸,有油類(lèi)存在時(shí),更增加燃燒危險(xiǎn);核武器有毒,液接觸到皮膚可造成灼傷和凍傷等。
氫氣危險(xiǎn)特性:無(wú)色無(wú)味,非常輕,相對(duì)密度0.07,自燃點(diǎn)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(xiǎn)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(jī)物、可燃物、氯離子、銅、鋅、鋁等接觸時(shí)能發(fā)生爆炸或燃燒,遇雷汞起爆炸。