氨合成车间生产异常现象及故障排除技巧

1.合成塔塔顶着火或者爆炸

（1）事故发生的原因：当塔顶出现泄漏现象时，高压气体从小缝隙漏出，在漏的过程中产生摩擦，造成该处局部高温，加上摩擦产生静电作用，使漏出的可燃气体在空气中着火；气体外漏时又使用电炉，外漏气体遇高温电极杆受热起火，或遇电极杆因绝缘不良产生火花引起着火；当电极杆与小盖绝缘不良并送电时，易发生电极杆与小盖间密封部分被击穿，同时发生着火；塔顶大盖螺丝未紧固牢固。

（2）事故应急处理措施：当发生塔顶着火时应先停用电炉后，合成现场人员再用二氧化碳灭火器灭火；若不能熄灭，工长通知调度减量停车，合成现场关闭导入阀，打开塔后放空阀，放空卸压，降低塔内压力（放空降压时，泄压点要避开着火点，以免火势扩大），同时用二氧化碳灭火器灭火。

2.催化剂床层温度突然升高

（1）事故发生的原因：补充气量突然增加；循环气量突然减少；操作不当或调节不及时。

（2）事故应急处理措施：当电炉送电操作时，应减少电炉接点或切电；适当关小循环机回路阀或系统近路阀，加大循环量；当循环机出现故障时，倒用备用循环机；开大合成塔冷副阀，但应注意调节幅度不要过大，以免产生过冷和骤热的温度急剧变化而损坏内件；必要时适当关小合成塔主阀，但注意开度不能过小，以保证有足够流量，避免塔壁和出塔温度超温。

3.合成塔塔壁温度过高

（1）事故发生的原因：循环量太小，合成塔副线阀开度过大或塔主阀开度过小，使大量气体经冷气管越过换热器直接进入中心管，而通过内件与外筒的环隙间气量减少，对外壁的冷却作用减弱；内件损坏，气体走近路，使流经内件与外筒的环隙间气量减少；内件安装与外筒体不同心或内件弯曲变形，使外筒与内件之间环隙不均匀；内件保温不良或保温层损坏，散热太多；突然停电停车时塔内反应热带不出去，环隙间冷气层不流动，辐射穿透使壁温升温。

（2）事故应急处理措施：尽量加大循环气量，关小塔冷副线阀或开大塔主阀；停车检修，校正内外筒环隙，重整内件保温，必要时更换内件；减少停电次数，停电时加强对壁温的监测，超温严重时要泄压降温。

4.氨回收再沸器液位剧烈下降，温度升高

（1）事故发生的原因：精馏塔液位控制不稳，受热后急剧降温或连接阀兰垫片损坏。

（2）事故应急处理措施：事故发生后，应迅速辩明事故发生地点，并迅速通知中控、工长及调度；合成中控联系锅炉，关闭蒸汽阀；紧停液氨泵，关闭回流阀及中间槽至液氨泵根部阀；关闭吸收塔向精馏塔送氨水阀门，开启近路阀，吸收塔打循环；根据泄漏的情况，关冷凝器的进口阀（或出口阀），并做好个人防护；将氨水回收到污水池，防止外流；打开精馏塔放空阀，缓慢降压；废水泵及外送氨水不能停，把精馏塔氨水送完后停泵。

5.液氨放氨总管爆喷

现象：大量液氨从放氨阀后顺管道喷出；大量液氨从贮槽顺放氨管道喷出；现场笼在大量氨气中，视线模糊。

（1）事故发生的原因：贮槽根部阀损坏；放氨阀损坏；操作失误，管道未连通，造成管道憋压，法兰垫片冲；气量减小，放氨液位下降，放氨大量带气，形成高压串低压。

（2）事故应急处理措施：事故发生后，合成、氨回收岗位人员辩明事故发生的原因和地点；氨回收现场立即通知工长和车间主管到场，并通知调度、中控人员；合成现场根据现场实际情况，迅速关闭放氨阀贮槽根部阀；合成中控迅速关闭放氨自调阀，要求调度全厂紧急停车；工长赶往现场协助处理，紧停循环机；车间到现场协助处理指挥；现场接消防水大量稀释。

6.充氨管泄漏，致使大量液氨喷出气化成白雾

（1）事故发生的原因：法兰垫片冲；充氨管使用时间过长，没及时更换，管道爆裂；充氨管因质量问题、材质不符合要求。

（2）事故应急处理措施：迅速关闭充氨管线切断阀及根部截止阀，并通知当班生产工长及调度；充氨人员迅速穿好防化服，佩戴好氧气呼吸器，关闭槽车切断阀，防止继续泄漏；组织人员用消防水稀释，并做好个人防护；堵住外流沟道，防止发生环保事故，并回收到污水池；若事态严重，通知下风人员撤离，再做进一步处理。

7.冰机活门压盖破裂气氨大量泄漏

现象：氨冷器出口气氨压力迅速下降，大量气氨或复合肥来气氨从破裂处喷出，冰机进口有挂霜现象。

（1）事故发生的原因：液氨带入冰机内易将阀门的阀片、活塞、汽缸盖击坏；连杆突然断裂或活塞破，撞击活门打破；设备使用时间长或质量原因，冷却水渗漏，液体不易压缩，打破活门。

（2）事故应急处理措施：迅速辩明事故发生地点及程度并迅速通知中控、工长及调度；通知车间主管赶往现场协助处理；合成、铜洗中控降低氨冷器液位，防止继续带液，铜洗中控监视氨冷温度及微量，联系调度减机生产；处理人员迅速穿防化服，佩戴氧气呼吸器，停主机，关进出口阀门，待氨雾消除，及时开用备机；处理好现场，及时堵漏，防止液氨外流，引起二次环境污染及水污染。

8.循环机发生设备故障或跳闸

现象：循环量突然减小，触媒层温度剧烈上升，系统压力上升；由于循环量减小，冷交、氨分离器液位下降。

（1）事故发生的原因：循环机活塞杆断裂；循环机活门坏；循环机超负荷运转；电器部分故障。

（2）事故应急处理措施：关小放氨阀，防止高压窜低压：迅速打开系统近路阀；合成现场人员根据导入压力开启导入放空阀控制压力不超压；开用备机，保证压缩机不减完；中控调节好温度，做到能及时加机。

9.合成贮槽池放气管道爆炸

现象：合成池放气大量顺着爆炸管道泄露，压力猛降；吸收塔压力猛降，大量氨水从压力口喷出。

（1）事故发生的原因：进吸收塔阀门损坏；吸收塔出口阀门损坏；提氢近路阀开启过大或阀门损坏；操作失误；管道长时间使用腐蚀；管道堵塞或材质差；安全附件有质量问题。

（2）事故应急处理措施：迅速辩明事故发生地点及程度，并及时通知中控、工长及调度；工长迅速通知车间并赶往现场协助处理；关闭池放气根部阀，打开池放气放空阀，控制压力，现场监控。进行时注意穿戴防护服及正压式空气呼吸器；立即关闭进吸收塔池放气阀和提氢近路阀；合成中控严密监控放氨总管压力，适当关小放氨阀；做好放氨压力的监控；联系调度停车，关闭放氨阀；用喷淋水或消防水喷淋、稀释，并回收到污水池。

10.液氨带入冰机事故

现象：冰机入口管线、阀门和汽缸外表结一层白霜；少量以雾状带液氨时，冰机阀门阀片发出滴滴答答响声；严重带液氨时，冰机机身震动，电流波动。

（1）事故发生的原因：合成岗位或铜洗岗位氨冷器加氨过快或过多，液位过高。

（2）事故应急处理措施：合成、铜洗中控降低氨冷器液位；冰机工减冰机负荷，提高进口氨的温度；打开缓冲罐底部排污阀排至地槽。

11.合成塔进口气体氨含量高

（1）事故发生的原因：冷交换器的热交换部分内漏，含氨高的管内气体漏入分离液氨后去合成塔的气体中；冷交换器的氨分离器部分损坏，或油污堵塞造成氨分离效率低，或液位控制过高气体排液氨，使合成塔进口气体氨含量上升；氨冷凝温度高，影响气氨冷凝为液氨，使合成塔进口气体氨含量上升。

（2）事故应急处理措施：检修冷交换器；加强冷交换器排油，必要时停车热洗；降低氨冷凝温度。

12.合成塔进口气体带液氨

（1）事故发生的现象：液氨带入合成塔会使催化剂床层入口气体温度下降，进口氨含量猛增，催化剂上层温度急降，系统压力迅速升高；冷交换器液位过高。

（2）事故应急处理措施：迅速调低冷交换器的液位，如果液位计有故障应及时疏通；关闭合成塔冷副线阀，减小循环气量，以抑制温度下降，若温度降至反应点以下，可停止补气降压送电升温；温度回升正常时，应逐步加大循环量，防止温度猛升。

13.氨合成系统压差过大

（1）事故发生的原因。

①合成塔阻力大：合成催化剂因高温或高压结块引起阻力逐渐增大；卸装催化剂时底部不锈钢丝网损坏，催化剂颗粒掉入换热器，引起堵塞；装填的催化剂颗粒过小或装填量过多，引起阻力大；内件安装同心度不符合要求，使内件套筒间隙不均匀；内件保温损坏，保温材料堵塞气道，造成阻力增大；内件设计、制作缺陷，造成阻力大。

②循环气预热器阻力大。

③油分离器填料被油污堵塞，阻力增大。

④氨冷凝器阻力大。

⑤冷交换器及部分管线阻力大。

⑥铜液带入合成系统，使系统阻力增大。

（2）事故应急处理措施：迅速查明引起合成塔压差大得原因，更换催化剂或内件，或重新调整内外筒间隙，或修复内件保温；对循环器预热器引起的阻力，停车检修清理内件异物；对于冷交换器、油水分离器、氨冷凝器及管道堵塞等原因造成的阻力大，停车用蒸汽热洗或热煮，以清除系统结晶、油污及铜液等。

知识链接

化工装置的开停车

在化工生产中，开、停车的生产操作是衡量操作工人水平高低的一个重要标准。随着化工先进生产技术的迅速发展，机械化、自动化水平的不断提高，对开、停车的技术要求也越来越高。开、停车进行的好坏，准备工作和处理情况如何，对生产的进行都有直接影响。开、停车是生产中最重要的环节。

化工生产中的开、停车包括基建完工后的第一次开车，正常生产中开、停车，特殊情况（事故）下突然停车，大、中修之后的开车等。

一、基建完工后的第一次开车

基建完工后的第一次开车，一般按四个阶段进行：开车前的准备工作；单机试车；联动试车；化工试车。下面分别予以简单介绍。

1.开车前的准备工作

开车前的准备工作大致如下。(www.xing528.com)

（1）施工工程安装完毕后的验收工作。

（2）开车所需原料、辅助原料、公用工程（水、电、汽等），以及生产所需物资的准备工作。

（3）技术文件、设备图纸及使用说明书和各专业的施工图，岗位操作法和试车文件的准备。

（4）车间组织的健全，人员配备及考核工作。

（5）核对配管、机械设备、仪表电气、安全设施及盲板和过滤网的最终检查工作。

2.单机试车

此项目的是为了确认转动和待动设备是否合格好用，是否符合有关技术规范，如空气压缩机、制冷用氨压缩机、离心式水泵和带搅拌设备等。

单机试车是在不带物料和无载荷情况下进行的。首先要断开联轴器，单独开动电动机，运转48h，观察电动机是否发热、振动，有无杂音，转动方向是否正确等。当电动机试验合格后，再和设备连接在一起进行试验，一般也运转48h（此项试验应以设备使用说明书或设计要求为依据）。在运转过程中，经过细心观察和仪表检测，均达到设计要求时（如温度、压力、转速等）即为合格。如在试车中发现问题，应会同施工单位有关人员及时检修，修好后重新试车，直到合格为止，试车时间不准累计。

3.联动试车

联动试车是用水、空气或和生产物料相类似的其他介质，代替生产物料所进行的一种模拟生产状态的试车。目的是为了检验生产装置连续通过物料的性能（当不能用水试车时，可改用介质，如煤油等代替）。联动试车时也可以给水进行加热或降温，观察仪表是否能准确地指示出通过的流量、温度和压力等数据，以及设备的运转是否正常等情况。

联动试车能暴露出设计和安装中的一些问题，在这些问题解决以后，再进行联动试车，直至认为流程畅通为止。

联动试车后要把水或煤油放空，并清洗干净。

4.化工试车

当以上各项工作都完成后，则进入化工试车阶段。化工试车是按照已制定的试车方案，在统一指挥下，按化工生产工序的前后顺序进行，化工试车因生产类型的不同而各异。

综上所述，一个化工生产装置的开车是一个非常复杂也很重要的生产环节。开车的步骤并非一样，要根据具体地区、部门的技术力量和经验，制定切实可行的开车方案。正常生产检修后的开车和化工试车相似。

二、停车及停车后的处理

在化工生产中停车的方法与停车前的状态有关，不同的状态，停车的方法及停车后处理方法也就不同。一般有以下三种方式：

1.正常停车

生产进行到一段时间后，设备需要检查或检修进行的有计划的停车，称为正常停车。这种停车，是逐步减少物料的加入，直至完全停止加入，待所有物料反应完毕后，开始处理设备内剩余的物料，处理完毕后，停止供汽、供水，降温降压，最后停止转动设备的运转，使生产完全停止。

停车后，对某些需要进行检修的设备，要用盲板切断该设备上物料管线，以免可燃气体、液体物料漏过而造成事故。检修设备动火或进入设备内检查，要把其中的物料彻底清洗干净，并经过安全分析合格后方可进行。

2.局部紧急停车

生产过程中，在一些想象不到的特殊情况下的停车，称为局部紧急停车。如果某设备损坏、某部分电气设备的电源发生故障、在某一个或多个仪表失灵等，都会造成生产装置的局部紧急停车。

当这种情况发生时，应立即通知前步工序采取紧急处理措施。把物料暂时储存或向事故排放部分（如火炬、放空等）排放，并停止入料，转入停车待生产的状态（绝对不允许再向局部停车部分输送物料，以免造成重大事故）。同时，立即通知下步工序，停止生产或处于待开车状态。此时，应积极抢修，排除故障。待停车原因消除后，应按化工开车的程序恢复生产。

3.全面紧急停车

当生产过程中突然发生停电、停水、停汽或发生重大事故时，则要全面紧急停车。这种停车事前是不知道的，操作人员要尽力保护好设备，防止事故的发生和扩大。对有危险的设备，如高压设备应进行手动操作，以排出物料；对有凝固危险的物料要进行人工搅拌（如聚合釜的搅拌器可以人工推动，并使本岗位的阀门处于正常停车状态）。

对于自动化程度较高的生产装置，在车间内备有紧急停车按钮，并和关键阀门锁在一起。当发生紧急停车时，操作人员一定要以最快的速度去按这个按钮。为了防止全面紧急停车的发生，一般的化工厂均有备用电源。当第一电源断电时，第二电源应立即供电。

从上述可知，化工生产中的开、停车是一个很复杂的操作过程，且随生产的品种不同而有所差异，这部分内容必须载入生产车间的岗位操作规程中。

知识框图

拓展与思考

1.为什么以煤为原料采用空气与水蒸气同为气化剂不能实现连续制取半水煤气？怎样实现连续制气？

2.间歇法制气一个工作循环有哪几个阶段组成？各阶段的作用与时间分配？

3.间歇法制气过程中如何调节半水煤气中（CO+H2）/N2的比例？

4.叙述间歇式固定床UGI型气化炉制半水煤气工艺过程。

5.为什么要脱硫？脱硫方法通常可分为哪几类？每一类中的典型方法有哪几种？其主要特点是什么？

6.变换催化剂主要可分为哪几类？各自的主要组分还原前后的形式是什么？为什么要分中变和低变？

7.何谓脱碳？其方法可分为哪几类？指出各类典型方法适合于怎样的工艺流程中。

8.醋酸铜氨液能清除原料气中哪几种杂质气体？写出化学反应式和主要设备。

9.影响平衡氨浓度的因素有哪些？如何提高和计算平衡氨浓度？

10.为使氨合成反应尽可能在最适宜反应温度下进行，实际生产中采取了哪些措施？

拓展阅读

发展煤化工的重要意义

煤化工是以煤为原料经过化学加工，实现煤的转化并进行综合利用的工业。煤化工包括炼焦工业、煤炭气化工业、煤炭液化工业、煤制化学品工业以及其他煤加工制品工业等。

我国是世界最大的煤炭生产和消费国，煤储量占世界总储量的45.7%，居世界第一位。目前世界煤储量估计可供人类使用200多年，我国煤储量可供使用500年左右，而现已探明的石油和天然气资源，最多可供人类使用50年。能源的综合利用已刻不容缓。

当前，世界各国都充分认识到能源必须向多元化结构发展。中国石油消费已经超过日本，仅次于美国，近年来我国一直为解决缺油问题在努力，但是，要想从根本上解决困境，使经济可持续发展，必须根据我国特点，利用丰富的煤炭资源，从根本上解决能源危机。

煤的综合利用包括将煤本身作为一次能源，用煤制造二次能源和化工原料等几个方面。随着经济发展，经过化学加工对煤的综合利用越来越受到人们的关注，将煤炭加工转化成清洁、高效的二次能源，用煤制造油和甲醇燃料等化工原料，提高了煤炭利用率和附加值。由于煤炭深加工后可增值几十倍甚至几百倍，这给新型煤化工发展奠定了基础。

煤化工发展除受石油和天然气的价格供求影响外，在很大程度上取决于自身技术的发展，如洁净煤技术的发展、燃煤发电技术的发展、气化技术的发展、碳一化学技术的发展和有关环境保护技术的发展。

新型的煤化工产业必将迎来一个蓬勃发展的新时期，成为21世纪的高新技术产业的一个组成部分。作为新型煤化工的一个重要单元技术——大型先进的煤炭气化技术及气化产品的进一步合成利用，将成为今后发展的主要方向。

煤炭气化技术广泛应用于下列领域。

（1）作为工业燃气　一般热值为4620～5670kJ/m3的煤气，采用常压固定床气化炉、流化床气化炉均可制得。主要用于钢铁、机械、卫生、建材、轻纺、食品等部门，用以加热各种炉、窑，或直接加热产品或半成品。

（2）作为民用煤气　一般热值在12600～16800kJ/m3，要求CO含量小于10%，除焦炉煤气外，用直接气化也可得到，采用鲁奇炉较为适用。与直接燃煤相比，民用煤气不仅可以明显提高用煤效率和减轻环境污染，而且能够极大地方便人民生活，具有良好的社会效益与环保效果。出于安全、环保及经济等因素的考虑，要求民用煤气中的H2、CH4及其他烃类可燃气体含量应尽量高，以提高煤气的热值。而CO有毒，其含量应尽量低。

（3）作为化工合成和燃料油合成的原料气　早在第二次世界大战时，德国等就采用费-托工艺合成航空燃料油。随着合成气化工和碳一化学技术的发展，以煤炭气化制取合成气，进而直接合成各种化学品的路线已经成为现代煤化工的基础，主要包括合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液体燃料等。化工合成气对热值要求不高，主要对煤气中的CO、H2等成分有要求，一般德士古气化炉、Shell气化炉较为合适。目前中国合成氨用甲醇产量的50%以上来自煤炭气化合成工艺。

（4）作为冶金用还原气　煤气中的CO和H2具有很强的还原作用。在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿石还原成海绵铁。在有色金属工业中，镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原气来冶炼。因此，冶金还原对煤气中的CO含量有要求。

（5）作为联合循环发电的燃气　整体煤炭气化联合循环发电（简称IGCC）是煤在加压下气化，产生的煤气经净化后燃烧，高温烟气驱动燃气轮机发电，再利用烟气余热产生高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。用于IGCC的煤气，对热值要求不高，但对煤气净化度（如粉尘及硫化物）含量的要求很高。与IGCC配套的煤炭气化一般采用固定床加压气化（鲁奇炉）、气流床气化（德士古炉）、加压气流床气化（Shell气化炉）、加压流化床气化工艺等，煤气热值在9240～10500kJ/m3。

（6）作为煤炭气化燃料电池　燃料电池是由H2、天然气或煤气等燃料（化学能）通过电化学反应直接转化为电的化学发电技术。目前主要由磷酸盐型（PAFC）、熔融碳酸盐型（MCFC）、固体氧化物型（SOFC）等。它们与高效煤炭气化结合的发电技术就是ICMCFC和IC-SOFC，其发电效率可达53%。

（7）煤炭气化制氢　氢气广泛用于电子、冶金、玻璃生产、化工合成、航空航天、煤炭直接液化及氢能电池等领域。目前世界上96%的氢气来源于石化燃料转化，同时煤炭气化制氢也起着很重要的作用。一般是将煤炭转化成CO和H2，然后通过变换反应将CO转换成H2和H2O，再将富氢气体经过低温分离或变压吸附及膜分离技术，即可获得氢气。

（8）煤炭液化的气源　不论煤炭是直接液化还是间接液化，都离不开煤炭气化工艺。煤炭液化需要煤炭气化制氢，而可选的煤炭气化工艺同样包括移动床加压鲁奇（Lurgi）气化、加压流化床气化和加压气流床气化工艺。