硝酸装置安全管控措施

硝酸装置安全管控措施硝酸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，存在火灾爆炸危险性。经过对27万吨硝酸装置仪表SIL定级后，有13项仪表控制回路需要改进。在仪表SIL安全定级改造未完成前，硝酸装置需要严格执行安全管控措施，实时监控整个生产装置，确保装置安全稳定运行，避免事故发生。一、装置的爆炸危险性在27万吨硝酸装置生产中，氨、空气经催化剂的作用，在爆炸反应条件下进行氧化反应，控制条件十分严格，在操作过程中，氨、氢（NH3、H2）易形成爆炸混合物，开停车过程中易形成硝酸铵（NH4NO3）爆炸物，其爆炸危险性体现如下：（1）氨氧化反应器系统火灾爆炸危险性①氨易于挥发，刺激性气味浓，具有可燃性，在不同温度、压力下，具有不同的爆炸极限。必须注意，氨在混合气中的含量不得超过11.5%，否则有发生爆炸的危险。②氢气的爆炸性氢气用于反应系统引燃氨燃烧，氢气易燃易爆，爆炸下限为4％、上限为75％，操作处理不当，阀门未关或泄漏，极易形成爆炸混合物。③硝酸铵的爆炸性在氨氧化装置停车后，如果未进行清洗吹扫，残存的硝酸和泄漏氨形成硝酸铵，在开车的过程中，硝酸铵受热或者检修时碰撞，容易产生爆炸。（2）锅炉系统的爆炸危险系统的作用是将氨氧化反应热及时移走，副产3.8MPa、420℃的中压蒸汽供蒸汽透平使用，多余蒸汽外送到公司中压蒸汽总管上。锅炉给水系统缺水、中断或者循环泵断电停运，高温、压力报警失灵，调节阀控制不能自动开关的情形下，汽包液体大量汽化，造成汽包系统超压，锅炉会发生爆炸；锅炉炉管遭受严重冲刷腐蚀，也可能发生爆管。二、爆炸诱发条件从工艺过程分析，该系统发生爆炸存在2种情形，其一是物理爆炸，即废热锅炉缺水（突发性断电、控制阀关闭）、超压、超温；其二是化学爆炸，但化爆炸必须在爆炸物和存在引爆的能量，系统可能爆炸条件的情况如下：1.废热锅炉诱发因素系统缺水（突发性断电、控制阀关闭）、超压、超温等，导致锅炉爆炸。2.有化学爆炸可能的爆炸物反应器内的氨、氢气和内部可能残存的硝酸与氨形成的硝酸铵；可能残存于反应器内的原料液氨和压缩机油；诱发条件是与系统相连运行的氨蒸发系统、氢气管线的阀门内漏或未关严，氨空比失调；开、停车后，氨氧化系统吹扫不彻底，导致在系统内残存氢气、氨、硝酸铵、有机物和杂质；以及开、停车操作程序存在错误等。3.可能的引爆能源有电点火源、锅炉系统热水循环热源、系统旋转构件松动或变形时碰撞产生火花、液氨与强氧化剂二氧化氮作用放热、物料输送过程中产生静电和检修设备过程中使用明火等。三、安全控制措施针对硝酸装置潜在的火灾爆炸危险性以及诱发条件，从设备、工艺和管理方面，实现安全控制措施：（一）开、停车过程中安全措施装置开车前要做好开车准备工作，调节阀、仪表、联锁调校试验合格，才能进行装置开车。（1）氨蒸发系统1、严格控制氨蒸发器的液位（LICA-31001），控制氨气压力（PRCA-31002），避免由于液位超高，液氨带入氧化炉，造成氨氧化爆炸。2、严格控制氨过热器出口气氨温度（TICA-31035），要求氨氧化系统点火时，氨气温度大于80℃（低低联锁值60℃，低报警值80℃，操作指标100～140℃），避免出现氨气带液现象。3、正常操作期间注意监控NO.1氨蒸发器（C31001A）工作情况，蒸发温度≤20℃，若液位正常，TI-31001出现上升趋势时，应及时对氨蒸发器进行排污，避免油污被氨气带到铂网上，增加氨氧化爆炸危险性。（2）氨氧化系统1、在系统的开、停车过程中，需要对系统进行吹扫、置换和气密性试验（按操作规程开停车即可），防止系统形成硝酸铵和产生泄漏，消除可能爆炸物。2、氨氧化系统点火前，要对氢气进行置换；要对氨气进行置换，升温升压到点火指标要求；要根据一次空气量调节氨浓度。3、氧化炉点前5分钟，要按要求完成以下步骤：①关省煤器的锅炉水预热阀，调整锅炉水循环流量在850m3/h。②启动锅炉给水泵，打开HV-31004到100%阀位（饱和蒸汽流量＞18t/h），调试TV-31033阀，观察蒸汽温度是否会下降，现场确认喷水流量计有3m3/h左右流量，视情况打开汽包排污阀，稳住汽包液位。③启动喷水泵，向低压反应水冷凝器、氧化氮分离器各喷水2m3/h，向氧化氮压缩机喷水。④关氨回收阀，开氨放空阀HV-31005到65%阀位，调稳氨浓度。⑤检查现场无泄漏，各阀门在开车位置，带联锁的泵在自动位置。⑥检查每张操作画面，各监控点指标正常。检查联锁投入情况。检查调节阀设置（手动/自动）情况。4、氧化炉点过程中①要按“氧化炉点火通氨步骤”进行；②稀酸分离器液位控制要有专人现场监护。③主控人员要监护好稀酸分离器温度、氨浓度、氨温等带联锁工艺控制点，当工艺偏离操作范围时，要及时调整。5、点火以后的操作①点火后及时检查氢气是否切断。要打开汽包出口阀，汽包液位上升很快大于70%时，需打开汽包南面排污阀降低液位小于70%。（避免蒸汽带水到汽轮机）②点火后15分钟应关闭汽包底部蒸汽预热阀；而汽包的饱和蒸汽出口管上的预热阀需保持开状态。③密切关注过热蒸汽出口温度的升降情况，严格控制过热蒸汽不得超过500℃，此时外供蒸汽压力低于自产蒸汽，输出蒸汽温度的操作控制不易平稳，调节控制过程中要缓慢耐心。④点火后，应及时对氧化氮分离器中酸的NH4+进行取样分析，当NH4+≤50mg/l时停止低压反应水冷凝器和氧化氮分离器的喷水，当≤20mg/l时停止氧化氮压缩机的喷水。（正常时应在10分钟左右NH4+降至10mg/l以下，若30分钟后仍高于30mg/l时，说明氧化炉工况不好，应分析检查停车，一般大部分问题出现在铂网上）⑤氧化反应温度应在几分钟内上升至600℃以上，逐渐提高氨浓度，使铂网温度达到860℃，及时投用炉温低联锁和其它联锁，以保证装置的安全；⑥按时巡检，发现工况异常，要及时向上级汇报。（3）锅炉系统1、按开车程序，建立锅炉水循环系统，锅炉升温升压。①通过除氧器（Y31008）向锅炉系统供水，在加水过程中，要及时投运除氧器，保证水O2含量小于20PPb。②打开省煤器（C31008）和汽包（Y31003）的排气阀，当省煤器排气阀冒出水时，将其关闭。③启动锅炉循环水泵（J31002A、B）。④慢慢打开加热蒸汽阀门，按锅炉升温升压曲线进行。当汽包压力达0.1MPa时，关闭排气阀。应该注意，升温升压时间一定不能少于8小时，开始时，升温速度10℃/h，当压力达1.0MPa时，升温速度50℃/h，最后将压力升到3.0MPa。2、严格控制锅炉给水水质，避免劣质水对锅炉炉管的腐蚀，根据水分析数据及时调整汽包加药量及除氧器压力，对系统进行定期排污和连续性排污工作。（二）装置正常生产期间安全措施1、装置正常生产期间，要保证与氨系统、氨氧化、锅炉系统相关的联锁在“投用”状态。2、要密切关注SIL定级联锁相关工艺指标的变化状况，当工艺指标发生变化时，要及时对应调整。SIL重要联锁联锁值工艺控制方法NO1氨蒸发器液位高联锁LISA31002液位开关①主要通过NO1蒸发器的液位调节阀来控制液位，要求LICA-31001在10-30%范围内操作。②当蒸发器的液位上升时，逐渐关液位调节阀来降低液位。若液位仍然上涨，要立即检查是否液位调节阀出现故障，是否氨蒸发器出现内漏。若液位上升过快，必要时要立即紧急工艺停车。气氨过热器出口氨气压力高联锁PISA310030.6MPa①主要用氨过热器出口氨气压力调节阀来控制氨压力，要求PRCA-31002在0.45～0.55MPa范围内操作。②当氨气压力上升时，逐渐打开外送氨气压力调节阀来降低系统内氨压。若压力仍然上涨，要立即检查是否氨压调节阀出现故障。若压力上升过快，必要时要立即紧急工艺停车。气氨过热器出口氨气温度低联锁TISA3103560℃①主要通过调节氨过热器出口氨气温度调节阀来控制氨温，要求TRCA-31022在100-130℃范围内操作。②当氨过热器出口氨气温度下降时，逐渐开TV-31022调节阀来提高温度。若温度仍然下降，要立即检查是否调节阀出现故障，并且适当打开旁路阀提温度；检查是否蒸汽带冷凝液多，适当打开蒸汽导淋排水。若温度下降过快，必要时要立即紧急工艺停车。氧化炉A/B温度高联锁TISA31026-31028A/B925℃①主要通过调节氨浓度来控制氧化炉铂网温度，要求氨浓度在9.35-10.5%，铂网温度在850～875℃范围内操作。②当铂网温度上升时，逐渐降低计算氨浓度比值来降低铂网温度，同时检查是否氨压高，是否一次空气下降等情况。若铂网温度仍然上升，要立即检查是氨流量调节阀、氨压力调节阀出现故障，若铂网温度上升过快，必要时要立即紧急工艺停车。氧化炉A/B温度低联锁TISA31026-31028A/B750℃①主要通过调节氨浓度来控制氧化炉铂网温度，要求氨浓度在9.35-10.5%，铂网温度在850～875℃范围内操作。②当铂网温度下降时，逐渐提高计算氨浓度比值来使铂网温度上升，同时检查是否氨压低，是否一次空气上升等情况。若铂网温度仍然下降，要立即检查是氨流量调节阀、氨压力调节阀出现故障，若铂网温度下降过快，必要时要立即紧急工艺停车。氨空比高高联锁FFIS-3100211．5%①进入氧化炉的氨流量与一次空气量是串接调节，需要控制FFIA-31002在9.35-10.5%范围内操作，以保证氧化炉安全运行。②若正常操作中氨浓度突然慢慢上升，要立即检查是氨流量调节阀、氨压力调节阀出现故障，，是否一次空气下降。若氨浓度上升过快，必要时要立即紧急工艺停车。氧化氮分离器液位高高联锁LISA31006液位开关①主要通过调节氧化氮分离器液位调节阀来控制液位，要求LICA-31005在25-40%范围内操作。②若正常操作中氧化氮分离器液位突然慢慢上升，要立即适当开大LV-31005阀位来降低液位。若液位仍然上涨，要立即检查是液位调节阀出现故障，是否稀酸泵出现故障，是否低压反应水冷器内漏大，必要时打开到开工酸槽手动阀来降低液位。若液位无法控制，仍然上升过快，必要时开2台稀酸泵，并且立即紧急工艺停车。氧化氮分离器底部温度高联锁TISA3102960℃①监控氧化氮分离器温度TIA-31029在30-50℃范围内操作，当温度有上升趋势时，要检查是否稀酸中铵盐高，是否低压反应水冷器换热效果不好。②若温度无法控制，仍然上升过快，必要时立即紧急工艺停车。汽包分离器液位低联锁LSA31014液位开关①主要通过汽包分离器液位液位调节阀来控制液位，要求LICA-31013在55～65%范围内操作。②若正常操作中汽包突然慢慢下降，要立即适当开大LV-31013阀位来提高液位。若液位仍然下降，要立即检查是否液位调节阀出现故障，是否锅炉给水泵出现故障，是否排污量过大，必要时减少排污量来保液位。若液位无法控制，仍然下降过快，必要时并且立即紧急工艺停车。锅炉给水流量低低联锁FISA31016314m3/h①监控锅炉水循环泵出口流量FIA-31016在690～750t/h范围内操作，当流量有下降趋势时，立即检查是否有泄漏，是否锅炉水循环泵有问题，且适当开大锅炉水循环泵出口阀来提高流量。②若流量仍然快速下降，汽包液位快速上升或下降时，立即紧急工艺停车。（三）设备与仪表安全措施（1）仪表安全措施①开车前对系统的液位、压力及其联锁报警系统进行检查、调试和校验。②装置运行过程中不允许随意切除联锁。③不允许随意修改仪表报警、联锁值。④熟悉可燃、有毒有害气体监测器位置，但可燃、有毒有害气体报警时，能够正确处置。⑤车间要建立健全压力表、温度表设备台账，并按检定周期及时校验和更新台账。⑥对现场损坏仪表要及时更换。⑦要实时监控视频系统，发现异常及时汇报。（2）电气系统安全措施①锅炉水循环泵、锅炉给水泵实行双回路电源供电；②定期对系统设备的静电接地装置进行检测。（3）设备安全措施①车间要建立健全设备管理台账，按设备大、中修维护保养计划，定期对设备进行检维修，并且及时更新台账。②车间要建立健全安全阀管理台账，并按检定周期及时校验和更新台账。③严格执行操作法、安全规程、