合成氨裝置采用的原料、燃料、過程產(chǎn)物及產(chǎn)品大多為甲類、乙類火災(zāi)危險性物質(zhì)，其中還有有毒物質(zhì)，操作又在高溫、高壓下進(jìn)行。其生產(chǎn)特點為：高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒。由于主要設(shè)備為單系列，因而設(shè)備一旦發(fā)生故障，往往會造成全裝置停車。故障處理不當(dāng)，甚至造成重大事故發(fā)生。
(一)裝置事故統(tǒng)計分析
我國70年代引進(jìn)的大型合成氨裝置，在生產(chǎn)初期曾頻繁發(fā)生事故。自1977年至1979年三年間，十一套裝置曾發(fā)生人身傷亡事故43次，重大停車事故307次。停車事故中以設(shè)備事故最多，停車次數(shù)為199次，占事故總數(shù)的64．82％。詳見表7—5。
設(shè)備重大停車事故共199次，按設(shè)備類別分，見表7—6。
其中，主要設(shè)備發(fā)生重大停車事故54次，以合成氣壓縮機(jī)發(fā)生停車事故最多，為30次。詳見表7—7。
我國大型合成氨裝置投產(chǎn)初期，催化劑發(fā)生損壞的事故也較多。1977年到1980年四年期間，13套大型合成氨裝置八種催化劑中七種催化劑更換了58次。其中，因事故更換23次共760．02t，按計劃更換35次共1316．66t，事故更換催化劑占總更換量的36．6％。整爐更換共46爐。其中，事故更換13爐，計劃更換33爐。事故更換次數(shù)最多的是一段轉(zhuǎn)化催化劑。詳見表7—8(1) 。
從上述統(tǒng)計可以看出，我國大型合成氨裝置生產(chǎn)初期，裝置重大停車事故頻繁發(fā)生，按每廠、每年平均停車事故次數(shù)計達(dá)12．79次，平均每廠每月停車一次以上。停車事故中以設(shè)備事故占的比例大，損失也大。而主要設(shè)備停車事故又以合成氣壓縮機(jī)事故次數(shù)最多。同時，催化劑損壞事故也較多，經(jīng)濟(jì)損失也大。其中，一段轉(zhuǎn)化爐催化劑事故更換次數(shù)為最多。
裝置運行進(jìn)入正常期后，事故次數(shù)大幅下降，裝置實現(xiàn)了安全、穩(wěn)定、長周期運行，長周期運行都達(dá)到一年以上。從石化總公司所屬企業(yè)1983年到1993年11年間發(fā)生的774例典型事故看，合成氨裝置為36例(大型合成氨裝置22例，中型合成氨裝置14例)，占總次數(shù)的4．65％。10套大型合成氨裝置發(fā)生的22例典型事故中，人身事故2例，設(shè)備及生產(chǎn)操作事故20例，按每廠、每年事故次數(shù)計已不足一次。20例事故按設(shè)備部位分類見表7—9。
由表可見，一段轉(zhuǎn)化爐(氣化爐)事故次數(shù)為最多。發(fā)生催化劑損壞事故共5次。其中，一段轉(zhuǎn)化催化劑事故更換4次，合成催化劑更換1次。
從上述合成氨裝置事故統(tǒng)計情況，可以看出裝置中易發(fā)生故障的部位和危險因素�，F(xiàn)分析如下：
(1)合成氨裝置投產(chǎn)初期為事故多發(fā)期。重大停車事故中，以設(shè)備事故次數(shù)最多，生產(chǎn)操作事故次之。事故發(fā)生情況表明，設(shè)備存在缺陷、維護(hù)不當(dāng)、違章作業(yè)是造成事故多發(fā)的主要原因。通過切實做好設(shè)計、制造、施工、生產(chǎn)準(zhǔn)備等前期工作，可減少事故的發(fā)生。
(2)投產(chǎn)初期設(shè)備事故中，儀表造成停車事故多。主要是自動控制、自動聯(lián)鎖采用常規(guī)儀表，故障率高，使用、維護(hù)又不當(dāng)造成的。通過采用集散型控制系統(tǒng)(DCS)及故障安全控制系統(tǒng)(1SC)，可減少因儀表故障造成的重大停車事故。
(3)投產(chǎn)初期重大設(shè)備停車事故中，轉(zhuǎn)動設(shè)備造成事故最多。四大機(jī)組中又以合成氣壓縮機(jī)為最多。合成氣壓縮機(jī)發(fā)生的事故中，以燒軸瓦事故次數(shù)為最多，以透平轉(zhuǎn)子斷葉片事故最為典型。事故主要原因是維護(hù)不當(dāng)和設(shè)備存在缺陷。只要把好設(shè)備設(shè)計、制造、安裝、試車關(guān)，可避免此類事故的發(fā)生。
(4)裝置生產(chǎn)正常穩(wěn)定后，各類事故大幅下降，但轉(zhuǎn)化(氣化)系統(tǒng)事故次數(shù)下降幅度不大，成為事故多發(fā)部位。主要是一段轉(zhuǎn)化催化劑中毒、結(jié)碳和設(shè)備內(nèi)部爆炸等事故，事故損失大，危害大。因此，轉(zhuǎn)化(氣化)單元是裝置重點危險部位，對其在開、停工及正常生產(chǎn)中，存在的各種危險因素應(yīng)采取重點防范措施。
(5)裝置使用的催化劑種類多，催化劑事故更換，在生產(chǎn)事故中一直占有不小的比例。其中，以一段轉(zhuǎn)化催化劑事故更換次數(shù)最多。造成催化劑損壞的原因，除設(shè)備故障影響外，絕大多數(shù)是在開、停工過程中，違章作業(yè)、維護(hù)使用不當(dāng)引起的。因此，在開、停工中，應(yīng)按催化劑操作規(guī)程的要求采取防范、保護(hù)措施。
(6)合成氨高壓系統(tǒng)發(fā)生重大事故的次數(shù)較少，重大設(shè)備事故主要是密封面發(fā)生泄漏及合成塔內(nèi)件損壞。其中，合成塔內(nèi)件損壞事故由于經(jīng)濟(jì)損失大，裝置停工時間長，應(yīng)重點預(yù)防。事故發(fā)生的主要原因是設(shè)備存在缺陷，加上操作不當(dāng)(如：升溫快、壓差大)引起的。
(二)開停工危險因素分析及其防范措施
1．開工時危險因素分析及其防范措施
開工過程中，裝置設(shè)備(管道)要引入各種工藝介質(zhì)進(jìn)行吹掃、置換，工藝介質(zhì)的溫度、壓力也要逐步從常溫、常壓提到規(guī)定的指標(biāo)值。開工中各種催化劑要進(jìn)行升溫、還原達(dá)到“活化態(tài)”。開工中，操作繁雜、步驟多、操作參數(shù)變化大、要求高、環(huán)節(jié)多、時間長。因而，操作不當(dāng)，極易發(fā)生事故�，F(xiàn)將開工操作中，存在的主要危險及防范措施分析如下：
(1)設(shè)備(管線)吹掃、置換、送氣(液)操作
設(shè)備(管線)進(jìn)行吹掃、置換、送氣操作是開工中前期操作。在這一階段中，如設(shè)備(管線)未吹掃干凈就投入運行，在運行中雜質(zhì)會堵塞管道或損壞閥門的密封面。如果蒸汽、潤滑油系統(tǒng)存在雜質(zhì)，將是十分危險的，雜質(zhì)隨蒸汽進(jìn)入透平會造成葉片損壞；雜質(zhì)進(jìn)入軸瓦會造成軸瓦磨損。
設(shè)備(管線)在開工中，必須用工藝介質(zhì)置換合格。上一工序工藝介質(zhì)未合格前不能進(jìn)入下一工序，否則會影響下一工序的正常運行，甚至造成事故。特別要禁止用可燃?xì)庵苯又脫Q空氣，以免發(fā)生爆炸。1975年某化肥廠，焦?fàn)t氣壓縮機(jī)未經(jīng)置換，就用來壓縮空氣。開車過程中，三段缸系統(tǒng)產(chǎn)生爆炸，造成設(shè)備損壞、人員傷亡。
防范措施：一是吹掃、置換必須按操作規(guī)程操作。并經(jīng)檢驗、分析后，才能確認(rèn)合格；二是操作前要檢查有關(guān)的閥門(盲板)開關(guān)狀況是否符合要求。三是吹掃、置換排放口要有安全設(shè)施(或標(biāo)記)，防止發(fā)生意外事故。四是定期清洗各種過濾器。
(2)設(shè)備(管道)升溫、升壓
設(shè)備(管道)從常溫、常壓升到操作溫度、操作壓力時必須保持一定速率。升溫、升壓過快產(chǎn)生的熱應(yīng)力、壓力降會損壞設(shè)備，可造成重大事故。1992年某化肥廠發(fā)生一起合成塔內(nèi)件損壞和觸煤報廢事故，事故造成直接經(jīng)濟(jì)損失220．3萬元。事故原因：一是合成塔內(nèi)件中心管處存在軸向力；二是合成塔升溫速度過快。設(shè)備(管線)升溫操作中，工藝氣體(特別是水蒸氣)產(chǎn)生的冷凝液，應(yīng)及時排除(送液時要注意排氣)。如排液不及時，氣體帶液，可造成“水擊”損壞設(shè)備。1985年某化肥廠，開工前，由于火炬系統(tǒng)的水分離器脫水盲板未折除。開工后，大量工藝氣放空，放空管內(nèi)積水，“水擊”致使部分管道從管架上墜落，并拉壞火炬。
設(shè)備(管線)升壓前，還要認(rèn)真檢查有關(guān)的閥門(盲板)，防止發(fā)生竄氣、倒液而造成事故。特別是氣(液)竄人裝有催化劑的設(shè)備內(nèi)時，還會損壞催化劑。1989年某化肥廠檢修后開車，中壓蒸汽進(jìn)行管網(wǎng)暖管、送汽、升壓時，由于兩只蒸汽閥門未關(guān)，蒸汽進(jìn)人冷態(tài)一段轉(zhuǎn)化爐，造成一段轉(zhuǎn)化催化劑水合粉碎。被迫全爐更換催化劑。
防范措施：一是嚴(yán)格控制升溫、升壓速率；二是操作中注意溫度、壓力、液位的變化；三是作業(yè)前，認(rèn)真檢查有關(guān)閥門(盲板)開關(guān)狀況；四是操作中，注意排液(或排氣)。
(3)加熱爐的點火、升溫
加熱爐(一段轉(zhuǎn)化爐、氣化爐)點火操作具有一定危險性。因為點火前，如果爐膛內(nèi)可燃?xì)鉂舛纫堰_(dá)到爆炸范圍，未被置換干凈，點火操作往往會造成爐膛爆炸。1985年某化肥廠，一段爐點火烘爐時，爐膛發(fā)生爆炸，直接經(jīng)濟(jì)損失11．6萬元。事故后，發(fā)現(xiàn)有10個燒嘴燃蝌氣閥門沒有關(guān)閉。
加熱爐內(nèi)一般有耐火襯里，升溫速度過快易造成耐火材料產(chǎn)生裂縫、松動、甚至脫落。開工后往往造成爐外壁超溫、變形，而導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)、爆炸。1990年某化工廠合成氨裝置，氣化爐由于升溫中爐內(nèi)產(chǎn)生爆燃振動，耐火磚脫落。投用后，爐頸過熱，焊縫開裂，引起爆炸著火。
加熱爐升溫中，如果爐管內(nèi)工藝介質(zhì)流量過低，爐管外壁會超溫，可燒壞爐管，也可引發(fā)爆炸、著火事故。
防范措施：一是點火前，要確認(rèn)燃料閥門已關(guān)閉；二是爐膛一定要置換，并分析合格；三是控制爐管出口溫度，防止工藝介質(zhì)流量過低；四是嚴(yán)格按升溫曲線進(jìn)行升溫、升壓操作。
(4)催化劑的升溫、還原
催化劑的升溫、還原在開工操作中是十分關(guān)鍵性的操作。其操作的好壞，將影響催化劑的活性和使用壽命。由于催化劑還原過程一般會放出大量的熱量，造成溫度上升，控制不當(dāng)，易發(fā)生超溫。超溫不但降低催化劑活性，減少催化劑使用壽命，嚴(yán)重時，可燒毀催化劑，并損壞設(shè)備。1980年某化肥廠，低溫變換爐B203型低溫變換催化劑升溫還原時，由于臨時改用油田氣直接升溫還原，升溫中催化劑床層溫度從120℃躍升到404℃，最高曾達(dá)725℃。該爐催化劑實際壽命只用42天，被迫停車，全爐更換催化劑。
防范措施：一是制定正確的升溫、還原方案；二是確保儀表指示、檢驗分析數(shù)據(jù)正確；三是閥門(盲板)開關(guān)無誤、不竄氣；四是按規(guī)程操作。
(5)壓縮機(jī)開車操作
壓縮機(jī)組開車包括建立油循環(huán)、投用冷卻水、建立冷凝液系統(tǒng)、盤車、置換、靜態(tài)調(diào)試、暖管暖機(jī)、沖轉(zhuǎn)、過臨界轉(zhuǎn)速、提速提壓等步驟。工作環(huán)節(jié)多，操作步驟繁雜。操作不當(dāng)，易發(fā)生燒軸瓦、振動大、喘振、超溫超壓、氣封泄漏等故障，嚴(yán)重時會造成重大設(shè)備事故。1978年某天然氣化工廠合成氣壓縮機(jī)開車操作，開車升速時，由于在臨界轉(zhuǎn)速下停留時間過長(兩分鐘)，振動加劇，造成軸瓦磨損。運轉(zhuǎn)兩天后停機(jī)，發(fā)現(xiàn)高壓缸止推瓦燒毀。防范措施：一是開車實行操作票制度，防止誤操作發(fā)生；二是制訂事故處理預(yù)案，正確處理異常情況，防止事故擴(kuò)大。
2．停工中危險因素分析及防范措施
裝置停工時，設(shè)備(管線)進(jìn)行降壓、降溫、置換、吹掃；運行設(shè)備停運；催化劑進(jìn)行降溫、鈍化(氧化)等操作。操作參數(shù)變化大，操作步驟繁雜。正常停工，一般按停工方案進(jìn)行。遇緊急或事故停車，由于情況復(fù)雜，應(yīng)按事故處理預(yù)案進(jìn)行。停工中，特別是緊急(事故)停工時，處理不當(dāng)，易發(fā)生事故�，F(xiàn)將停工操作中存在的主要危險及防范措施分析如下：
(1)降量、斷料操作
停工中，設(shè)備(管線)按停工步驟都要減負(fù)荷，并切斷工藝介質(zhì)的進(jìn)料。各種工藝物料的減量及切斷都有嚴(yán)格的先后程序，切斷后還要防止發(fā)生泄漏。如操作不當(dāng)，有可能造成事故。此項操作中存在的危險有：
�、倏諝�(氧氣)進(jìn)入存有可燃?xì)獾脑O(shè)備內(nèi)，(如：氧氣進(jìn)入已熄火的氧化爐，空氣進(jìn)入已停運的二段爐等)，可發(fā)生爆炸；
②某種物料進(jìn)入催化劑床層(如：停蒸汽后烴類進(jìn)入一段爐、蒸汽進(jìn)入冷態(tài)一段爐等)，可損壞催化劑；
③高壓氣體進(jìn)人低壓設(shè)備(如：吸收塔高壓氣進(jìn)入再生塔、合成高壓氣進(jìn)入低壓系統(tǒng))，可發(fā)生爆炸、著火。
1978年某化肥廠因儀表故障造成全廠緊急停車，蒸汽鍋爐熄火。事故處理中，天然氣未及時切斷，繼續(xù)進(jìn)入一段爐，造成催化劑結(jié)碳。1988年某化工廠合成車間在氣化爐緊急停車中，由于人爐氧氣閥關(guān)不動而未關(guān)，又未匯報，造成炭黑洗滌塔爆炸。
防范措施：一是按操作規(guī)程進(jìn)行停工操作；二是認(rèn)真監(jiān)測操作參數(shù)的變化；三是及時關(guān)閉手動截止閥，以防泄漏。
(2)設(shè)備(管線)降壓、降溫
與開工操作一樣，設(shè)備的降壓、降溫也應(yīng)嚴(yán)格控制速率。降溫速度過快，會產(chǎn)生熱應(yīng)力而損壞設(shè)備。降壓速度過快，可因壓差大或氣體(液體)倒流，而造成事故。1977年某化肥廠，由于一段爐斷料造成裝置緊急停車。停工中，由于中溫變換爐出口放空閥開得太快、太大，降壓很快，造成脫碳吸收塔壓力大于中變爐出口壓力，脫碳堿液倒人低溫變換爐，造成58．8m3低變催化劑全部損壞。
防范措施：一是停工中，保持正常降溫、降壓速率；二是操作中，注意前后各工序溫度、壓力、液位的變化；三是檢查閥門開關(guān)狀況，防止內(nèi)漏。
(3)催化劑降溫、氧化(鈍化)和保護(hù)
由于生產(chǎn)中催化劑處于“活化態(tài)”，停工操作中，一般視停工時間的長短及檢修需要，對催化劑進(jìn)行保溫保壓；降溫降壓；氮氣保護(hù)或進(jìn)行氧化(鈍化)操作。停工中，還原態(tài)的催化劑遇到空氣(氧氣)會發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，控制不當(dāng)可損壞催化劑。催化劑與水接觸還會造成強(qiáng)度下降或粉碎，停工期間，應(yīng)特別注意保護(hù)催化劑。1979年廣西某氮肥廠，變換催化劑用蒸汽降溫到410℃后，臨時改用煤氣直接降溫，一小時后，溫度突升到600℃以上，25t催化劑全部損壞。1979年某化肥廠，由于廢熱鍋爐泄漏，裝置停車。停車中，由于給一段轉(zhuǎn)化爐循環(huán)降溫的氮氣中夾帶水蒸氣，造成一段轉(zhuǎn)化催化劑部分水合、粉碎。
因此，停工中應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程對催化劑進(jìn)行降溫，保護(hù)。并在操作中注意以下幾點：
①一段轉(zhuǎn)化催化劑品種中，凡含有Ms0助劑的，遇水會生成Mg(OH)：而粉碎，降溫中要特別重視。
�、诘蜏刈儞Q爐由于人口溫度低(僅高于露點20—30℃)。停工中，防止產(chǎn)生冷凝水而損壞低變催化劑。
③停工中，因甲烷化催化劑溫度下降到200℃以下，CO與Ni可生成Ni(C0)4(1級毒物)。在溫度下降到200℃以前，應(yīng)用氮氣置換甲烷化爐。
�、芡９て陂g，催化劑一般都應(yīng)充人氮氣保持正壓，以防止空氣入內(nèi)，發(fā)生氧化。
(4)壓縮機(jī)停車
壓縮機(jī)組停機(jī)操作與開車操作一樣，步驟繁多。停機(jī)操作中，如油壓過低，易發(fā)生燒軸瓦事故；如壓差大，易造成止推瓦損壞；如震動大，易造成氣封、密封、軸瓦等損壞，如發(fā)生帶液人缸，易造成轉(zhuǎn)子葉片損壞。因此，停機(jī)操作必須按停機(jī)操作票逐項進(jìn)行，注意壓力、溫度、轉(zhuǎn)速的變化。
如遇壓縮機(jī)跳車或緊急停機(jī)操作時，還應(yīng)注意檢查備用(事故)油泵是否啟動，油壓變化情況，并檢查機(jī)組電動盤車是否開啟。
(三)正常生產(chǎn)中危險因素分析及防范措施
正常生產(chǎn)時，設(shè)備運行正常，工藝參數(shù)穩(wěn)定，即使發(fā)生小幅波動，經(jīng)操作人員及時調(diào)節(jié)，都能保持正常。但當(dāng)有些重要的工藝參數(shù)偏離指標(biāo)達(dá)到一定的時間及范圍時，裝置就會發(fā)生故障或事故，正常生產(chǎn)中要重點防范�，F(xiàn)將正常生產(chǎn)中存在的主要故障、危險因素及防范(處置)措施分單元介紹如下：
1．脫硫
硫是多種催化劑的毒物。因此，脫硫單元出口原料氣中總硫含量高，危害性是比較大的，所造成的損失也大。生產(chǎn)中要特別重視，采取防范措施。1991年某化肥廠，由于煉油廠供應(yīng)的原料石腦油中混入了常壓塔常二線組分，石腦油出脫硫系統(tǒng)的含硫量高達(dá)2．5x10—6（正常指標(biāo)≤0．2X10—6)。導(dǎo)致一段轉(zhuǎn)化催化劑發(fā)生硫中毒，并產(chǎn)生高級烴裂解結(jié)碳，損壞一段轉(zhuǎn)化催化劑34．7噸。
造成出口原料氣中含硫高的原因及防范措施見表7—10。
2．轉(zhuǎn)化
在裝置中，轉(zhuǎn)化單元運行條件是比較苛刻的，各項工藝指標(biāo)的控制也要求嚴(yán)格，是裝置中危險的部位。常見的故障：一段爐有催化劑中毒、結(jié)碳、粉碎，爐管超溫，壓差高等；二段爐有溫度高、催化劑損壞、出口甲烷高等；廢熱鍋爐有鍋爐爐管爆管等。詳見表7—11。
表7—11轉(zhuǎn)化單元主要故障及預(yù)防(處理)措施
轉(zhuǎn)化單元發(fā)生的事故中，以一段轉(zhuǎn)化爐發(fā)生的催化劑中毒，結(jié)碳事故造成的損失大、次數(shù)多。1993年某化肥廠合成車間，由于輔助鍋爐爆管，引起蒸汽量下降，一段爐人口水碳比下降到1．5(正常值為3．5)達(dá)5min之久，使一段轉(zhuǎn)化催化劑結(jié)碳粉碎，損壞催化劑10．2噸；高變催化劑因水氣比也低，反應(yīng)層溫度超溫到685℃，損壞高變催化劑77t。二段爐曾發(fā)生燒嘴損壞，造成催化劑部分熔融的事故。某天然氣化工廠于1978年、1979年曾發(fā)生兩次。廢熱鍋爐發(fā)生較多的事故是爐管爆管，大多發(fā)生在水管鍋爐，爆管后往往由于操作處理不當(dāng)，極易發(fā)生次生事故。從法國引進(jìn)的三套合成氨裝置的廢熱鍋爐，于1979年一年中，共發(fā)生7次爆管事故。
3．變換
生產(chǎn)中，要將高溫、低溫變換爐人爐氣體中水蒸氣與一氧化碳的分子比(簡稱水氣比)，保持在一定范圍內(nèi)，還要將反應(yīng)溫度控制在最佳范圍內(nèi)，以保證一氧化碳的變換率。生產(chǎn)中易發(fā)生的故障及預(yù)防(處理)措施見表7—12。
4，脫碳
脫碳單元由于采用的吸收液為堿性液，具有腐蝕性。因而存在設(shè)備腐蝕的危險，其中以再沸器受到的腐蝕最為嚴(yán)重。脫碳吸收塔一般操作壓力為2．7MPa(表)。再生塔壓力為0.028MPa(表)[如二級再生為：一級0．1MPa(表)，二級0．004MPa(表)]，若吸收塔液位過低，工藝氣竄人再生塔，可造成再生塔超壓。如再生塔安全設(shè)施失靈，會導(dǎo)致發(fā)生重大爆炸、火災(zāi)事故。雖然吸收塔液位的控制都設(shè)有自動調(diào)節(jié)、報警、聯(lián)鎖裝置，再生塔也設(shè)有爆破板，但生產(chǎn)中仍需重點防范。此外，脫碳單元還存在影響吸收效率的各種因素詳見表7—13。
5．甲烷化
甲烷化爐中進(jìn)行的甲烷化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)。超溫易損壞甲烷化催化劑。甲烷化單元存在危險因素主要是催化劑超溫和出口CO、C02含量高。見表7—14。
6．壓縮
壓縮一透平大機(jī)組正常運行中影響因素較多，常見的危險因素有軸瓦溫度高、軸位移高、振動大、有異聲等，詳見表7—15。壓縮一透平機(jī)組如果零部件存在缺陷或質(zhì)量差，安裝維修達(dá)不到精度要求及操作不當(dāng)?shù)葮O易發(fā)生故障，甚至造成事故。特別在機(jī)組投運初期易發(fā)生。如某化肥廠1978年至1980年四年間，合成氣壓縮機(jī)高壓透平由于透平轉(zhuǎn)子存在設(shè)計缺陷，曾發(fā)生五次透平轉(zhuǎn)子葉片斷裂事故。又如某化肥廠1977年五月份一個月內(nèi)，合成氣壓縮機(jī)高壓缸止推軸瓦由于違章作業(yè)、維修不當(dāng)造成三次燒軸瓦事故。
7．合成
合成單元正常生產(chǎn)中主要操作參數(shù)有：溫度、壓力、循環(huán)氣流量、氫氮比、惰性氣含量、氨含量等。生產(chǎn)中不正�，F(xiàn)象常見的有：系統(tǒng)壓力過高、催化劑床層溫度過低、合成塔壓差大、泄漏及合成塔內(nèi)件損壞等。其中，以合成塔內(nèi)件損壞造成的事故損失大，停車時間長。如某化肥廠1979年及1980年兩年間，合成塔大蓋密封因設(shè)計缺陷發(fā)生10次泄漏。又如某化肥廠，合成塔內(nèi)件因設(shè)計缺陷及升溫過快，兩次造成合成塔內(nèi)件損壞，被迫停車檢修。生產(chǎn)中存在的危險因素及預(yù)防措施見表7—16。
(四)設(shè)備防腐
合成氨裝置設(shè)備存在H2S腐蝕；脫碳溶液腐蝕；高溫高壓下氫、氮腐蝕；循環(huán)冷卻水對冷換設(shè)備的腐蝕以及大氣腐蝕等。其中，脫碳溶液和循環(huán)冷卻水對設(shè)備造成的腐蝕對生產(chǎn)影響最大。下面重點介紹：
1．脫碳系統(tǒng)設(shè)備腐蝕及防護(hù)
二氧化碳脫除系統(tǒng)，采用熱鉀堿液作吸收劑，由于含C02的熱鉀堿液對設(shè)備腐蝕性比較強(qiáng)烈，故采用添加偏釩酸鹽作為緩蝕劑。釩緩蝕劑的緩蝕機(jī)理是靠V+5的氧化作用生成r—Fe303保護(hù)膜。熱鉀堿液的腐蝕還與溫度有關(guān)，溫度越高，腐蝕速率越快。
生產(chǎn)中，如熱鉀堿液中總釩及五價釩含量控制過低，會造成設(shè)備腐蝕加快。1977年某化肥廠，脫碳系統(tǒng)由于熱鉀堿液中總釩及五價釩長期偏低，有時V+5低到零，加上開停車頻繁。造成吸收塔、再生塔、溶液泵等設(shè)備發(fā)生大面積腐蝕，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。脫碳系統(tǒng)設(shè)備中，脫碳再沸器操作溫度最高，溶液溫度達(dá)114—120℃。因此，再沸器易發(fā)生設(shè)備腐蝕。在投運初期，各廠都發(fā)生過再沸器腐蝕穿孔泄漏事故。某化肥廠脫碳再沸器在1979年至1980年二年間，共發(fā)生8次腐蝕穿孔，被迫停車檢修。生產(chǎn)過程中，應(yīng)重視脫碳設(shè)備的防腐工作，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，防止違章作業(yè)。主要防范措施：
(1)嚴(yán)格控制操作溫度，防止超溫運行。
(2)嚴(yán)格控制熱鉀堿液中K20、總釩及V+5濃度，并保持在指標(biāo)范圍內(nèi)。
(3)開工作業(yè)中，按操作規(guī)程的要求，對脫碳系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行靜態(tài)釩化及動態(tài)釩化操作，并要確保釩化時間。
(4)嚴(yán)格控制升溫速率，防止升溫過快。
2．循環(huán)冷卻水對冷換設(shè)備的腐蝕及防護(hù)
循環(huán)冷卻水中，由于水中溶解有氧，水中還存在各種濃縮的離子如氯離子，加上細(xì)菌繁殖，常造成水冷器發(fā)生腐蝕與結(jié)垢。冷換設(shè)備結(jié)垢會降低傳熱效率，腐蝕會造成設(shè)備穿孔泄漏，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。
1977年至1979年三年期間，引進(jìn)的十一套大型合成氨裝置共發(fā)生重大停車事故307次。循環(huán)冷卻水引起的水冷器腐蝕泄漏有64臺次，其中更換了41臺次。因水質(zhì)問題，造成合成氨裝置停車有7次。
對冷換設(shè)備腐蝕的防護(hù)主要是改善循環(huán)水的水質(zhì)。各廠根據(jù)本地水源水質(zhì)情況，通過試驗，在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)添加適合的復(fù)合水穩(wěn)劑，以達(dá)到防腐蝕、防結(jié)垢、殺菌的目的。并結(jié)合大修，對冷換設(shè)備進(jìn)行腐蝕情況檢查和清洗，以減緩設(shè)備腐蝕并采取防腐蝕措施。
(五)裝置聯(lián)鎖及其作用
裝置生產(chǎn)過程中會發(fā)生各種不正常情況，某些主要的工藝參數(shù)也可能偏離指標(biāo)值，當(dāng)偏離的程度及時間達(dá)到一定的限度，裝置會發(fā)生故障，甚至造成事故。為保證裝置運行的安全和設(shè)備的安全，裝置設(shè)立了自動報警、自動聯(lián)鎖系統(tǒng)。
合成氨裝置設(shè)立的聯(lián)鎖系統(tǒng)分為兩個層次：
第一層次為單元聯(lián)鎖，每個生產(chǎn)單元設(shè)有一個單元聯(lián)鎖，每一臺壓縮一透平大機(jī)組設(shè)—個單元聯(lián)鎖。每個單元聯(lián)鎖又由主聯(lián)鎖和分聯(lián)鎖組成；
第二層次為系統(tǒng)聯(lián)鎖，由關(guān)鍵的工藝參數(shù)聯(lián)鎖報警點和單元聯(lián)鎖組成。
大型合成氨裝置一般有幾百個工藝參數(shù)自動報警點，設(shè)有上百個聯(lián)鎖報警點和幾十套聯(lián)鎖系統(tǒng)。這些聯(lián)鎖設(shè)施可保證裝置生產(chǎn)運行的安全，也可保護(hù)設(shè)備、催化劑免受損壞。但—旦聯(lián)鎖發(fā)生故障而發(fā)生誤動作時，又會造成裝置誤停車，影響正常生產(chǎn)。從引進(jìn)的合成氨裝置運行初期，發(fā)生的設(shè)備事故統(tǒng)計數(shù)字(見表7—6)可以看出，儀表造成的停車次數(shù)為53次，占設(shè)備事故總次數(shù)的26．63％，位居第一位。事故發(fā)生的主要原因是因違章作業(yè)、維護(hù)不周、設(shè)計制造存在缺陷，引起聯(lián)鎖誤動作而造成的。
由于裝置聯(lián)鎖多，而每套合成氨裝置的聯(lián)鎖設(shè)置又不盡相同。因此，下面僅介紹系統(tǒng)主聯(lián)的設(shè)置及其作用。
作用：保護(hù)加熱爐爐管、催化劑以及后工序生產(chǎn)單元。
作用：保護(hù)一段爐爐管、轉(zhuǎn)化及變換催化劑、廢熱鍋爐和后工序生產(chǎn)單元。避免催化劑中毒、結(jié)碳；爐管過熱損壞。
作用：保護(hù)二段爐催化劑、工藝空氣壓縮機(jī)組及后工序生產(chǎn)單元。
作用：防止吸收塔高壓工藝氣竄人再生系統(tǒng)，保護(hù)再生系統(tǒng)設(shè)備及甲烷化催化劑。
作用：保護(hù)甲烷化催化劑以及合成單元。
作用：保護(hù)合成催化劑及合成氣壓縮機(jī)組、合成塔、氨儲槽等設(shè)備。避免催化劑中毒、設(shè)備損壞。
裝置的聯(lián)鎖系統(tǒng)目前大多采用故障安全控制系統(tǒng)(FSC)。這是一種以微處理器為基礎(chǔ)的全新系統(tǒng)，采用智能自診斷和冗余容錯技術(shù)，安全可靠性高，從而可避免聯(lián)鎖系統(tǒng)誤動作，確保裝置安全運行。
(六)裝置易發(fā)生的事故及其處理
1．裝置事故處理原則
裝置發(fā)生故障和事故時，應(yīng)盡力減少事故損失，避免事故擴(kuò)大，處理中應(yīng)注意以下幾點：
(1)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)運行異常后，應(yīng)盡快查明原因，采取相應(yīng)的處理措施，避免故障擴(kuò)大。
(2)發(fā)生故障的生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)與正常生產(chǎn)系統(tǒng)切斷物料源、故障源。正常生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)維持安全運行或進(jìn)入安全停車操作。
(3)事故中要防止發(fā)生超溫、超壓；防止催化劑中毒、結(jié)碳、氧化；防止物料互竄；防止物料外泄，以免引起著火、爆炸、中毒發(fā)生。
(4)事故可能危及人身及設(shè)備安全時，應(yīng)采取包括手動聯(lián)鎖、緊急停車在內(nèi)的緊急措施。
(5)事故處理應(yīng)分清主次，分清層次，先處理危急、關(guān)鍵的操作，做到“先重點，后一般”。有些物料的切斷操作，如：烴類原料人一段爐、加熱爐(一段爐)燃料氣(油)入爐、工藝空氣人爐、吸收塔排液、氨分離器排氨等，在事故處理中均屬重點、關(guān)鍵的操作，關(guān)閉閥門時都要做到迅速，并確保物料無泄漏。
(6)壓縮一透平機(jī)組發(fā)生故障一般應(yīng)停機(jī)，必要時可緊急停機(jī)。機(jī)組停止運行后，要注意降溫、降壓速度，并啟動盤車裝置，保持潤滑油壓力。
(7)事故處理中，作業(yè)人員應(yīng)佩戴必要的個人防護(hù)用具，注意保護(hù)人身安全。
2．裝置易發(fā)生的事故及其處理
隨著自動控制系統(tǒng)、安全故障控制系統(tǒng)的改進(jìn)，設(shè)備制造、維修質(zhì)量的提高，以及生產(chǎn)管理水平的提高，合成氨裝置生產(chǎn)運行中發(fā)生重大生產(chǎn)、設(shè)備事故已經(jīng)比較少見。易發(fā)生的事故見表7—17。
