合成氨生產安全管理及環境保護措施*

成莉燕，趙培植，慕紅梅，崔 偉

(蘭州資源環境職業技術學院環境與化工學院，甘肅 蘭州 730021)

化工行業是一個危險源高度集中的行業，它生產工藝復雜，操作條件苛刻，所涉物料多半為危險化學品，容易引起火災、爆炸、泄漏、中毒等事件的發生。在合成氨工藝中涉及大量的危險化學品，加之苛刻的操作條件，容易發生火災、爆炸、中毒、灼傷等事件，壓縮機和泵機的大量使用容易引起作業人員的聽覺系統障礙和神經系統的損害，生產裝置規模逐步擴大，自動化水平的不斷提高，在供電配電系統中易發生觸電及電氣火災等事故。這些事故的發生會危害作業人員的生命健康安全，同時會造成企業的重大經濟損失，對社會也會造成巨大影響[1]。因此，強化合成氨生產企業的安全生產管理，精準定位各類風險隱患，并進行科學周密的查找分析，加強風險防控，制定切實有效的整改方案，才能為合成氨企業創造豐厚的經濟效益[2]。

1 合成氨工藝簡介

以煤氣化為源頭的合成氨工藝一般可分為四個階段：造氣、凈化、精制、合成。

(1)造氣過程：合成氨的兩種原料氣體為氫氣和氮氣，其中氮氣來自于空氣的深冷液化分離；氫氣則通過煤氣化而來。

(2)凈化過程：凈化過程主要有脫硫和脫碳兩部分。為了防止催化劑中毒，降低設備腐蝕性，提高產品質量，必須脫除硫化物；而造氣過程中會產生一定量的雜質氣體CO，它同樣會使催化劑中毒，一般采用先變換后吸收的方式脫除碳化物。

(3)精制過程：經凈化后的氣體，仍然含有少量的碳氧化物和硫氧化物以及氯氣等有害氣體，易導致合成氨催化劑中毒，因此在進入合成工段之前需通過銅氨液洗滌法或甲烷化法等方法作最后的凈化處理。

(4)合成過程：在適當的壓力、溫度及催化劑作用下將混合原料氣合成為氨。冷凝后分離出液態氨，而不凝氣循環回用與新鮮原料氣混合繼續參與反應。

2 合成氨生產的危險性分析及“三廢”分析

2.1 危險性分析

2.1.1 高溫高壓危險

在合成氨工藝中，造氣與合成工段均是在高溫高壓的條件下進行的[3]。這種高溫高壓的環境增加了分布在其周圍的壓縮機、換熱器、脫硫塔、天然氣管道等設備發生火災、爆炸的風險；其次，在高溫高壓條件下流動的CO、H2、CH4等氣體具有易燃易爆性，泄漏噴發時，與空氣形成爆炸性混合物，在靜電火花作用下，極易發生爆炸；最后，高溫高壓環境會加速設備與管線的腐蝕、變形、老化，從而縮短設備的使用壽命，易導致設備、管件等處出現裂紋，增加物料泄漏的危險。

2.1.2 中毒窒息危險

在合成氨工藝中，存在大量的半水煤氣、氨氣、硫化氫等有毒有害氣體[4]。當作業人員過量吸入一氧化碳氣體后，身體內的血紅蛋白會與一氧化碳氣體相結合，依據中毒程度不同使人出現眩暈、嘔吐，心跳加速，昏迷，甚至出現肺水腫、休克及抽搐，并對人腦及精神造成難以逆轉的傷害。當出現硫化氫中毒時，輕者出現刺激癥狀，中度出現頭痛、頭暈、步態蹣跚、意識模糊抽搐等癥狀，重度出現電擊樣死亡癥狀。因此，若有毒有害物料發生泄漏，不僅會影響作業人員的人身安全，更為嚴重的是會波及到周邊居民的健康安全，容易引發社會恐慌。

2.1.3 噪聲危險

在合成氨工藝中，大型壓縮機組、泵房的設立，使得設備撞擊、摩擦及振動過于集中，會產生極大噪聲，若作業人員不進行個體防護極易造成聽力的嚴重損害，甚至出現神經系統、消化系統和心血管系統不可逆轉的損害，導致思想不能集中，工作能力下降，食欲不振，血壓升高等不良后果[5]。

2.2 “三廢”分析

合成氨生產工藝中，廢液主要來自于空分系統和合成氨系統。其主要包括各工段的冷凝液、少量的氣缸油、以及各類洗滌塔、洗滌器排放的含有無機鹽類的廢水；廢氣主要來自于煤炭的破碎、篩分、洗選及氣化過程中產生的粉塵，如若遇到檢修放空、事故放散操作，就有可能導致大量煤氣直接排向大氣；廢渣主要來自于動力和氣化工段的堆灰場，這些灰渣是一種不均勻的金屬氧化物的混合物[6-7]。

3 合成氨生產的安全管理及“三廢”治理措施

3.1 完善HSE管理體系

HSE管理體系包括健康、安全與環境三個方面。該管理體系充分體現了“以人為本”的管理理念。以持續改進、全員參與、零事故為目標。它很好地將安全生產、職工健康、環境保護三者有機結合起來，是國內外石油化工企業普遍認可的一種管理體系[8]。因此，我們在合成氨生產管理的執行過程中必須加強和完善HSE管理。首先，要樹立正確的認識，科學理性的對待合成氨生產企業中所存在的各種風險，通過全員參與，齊心協力，這就要求從管理者到一線作業人員將HSE管理理念與方法付諸實踐并貫穿始終，實現零事故；其次，建立HSE風險評價標準，將備煤、煤氣化、低溫甲醇洗、液氨儲罐等工段進行安全檢查分析，填寫風險識別表，評價隱患等級，建立風險評價標準，實現管理有據可循，有標準可依，依據風險評價標準，進行風險分級管控，達到人員和資源的優化配置；最后，形成動態的風險分級管理模式，運用PDCA循環方法對HSE風險評價管理系統進行動態更新，評價風險控制措施的有效性，實施HSE風險管控，并跟蹤驗證，修訂出更加貼合實際工況的控制風險措施，更新風險評價報告。

3.2 強化作業人員安全培訓

人的不安全因素在整個化工安全生產事故中所占的比重較大，因此，強化作業人員安全培訓教育是非常重要的一環[9]。在合成氨生產中作業人員的培訓內容包括：氣柜和液氨儲罐兩個重大危險源的基本特征及周知卡，CO、H2、CH4、H2S、Cl2等氣體的安全周知卡或MSDS，煤氣化、合成氨、變換、氮氫氣體壓縮機等工段操作條件的嚴格控制，八大特種作業工作流程，個體防護措施等內容。培訓方式可采取以下幾點：一是，需建立完善的培訓體系，包括制度建設、機構設置、培訓方案等方面；二是，成立更為專業的師資培訓隊伍，專業的師資隊伍才是安全培訓的核心，培訓師資可以是來自于合成氨生產一線氣柜、液氨儲罐、壓縮系統、煤氣化、合成氨工段、變換等工段的高級技工或技師，也可以是主管安全的管理人員，還可以是勞動模范、生產標兵等；三是，需建立有效、多樣的培訓形式，對個體防護可采用任務驅動、專項演練等形式進行，對有毒有害氣體的認知可采用案例分析、小組討論等形式進行，針對八大特種作業可采用任務驅動、專項演練等形式進行，針對合成氨工藝、設備、重大危險源可采用辯論研討、講練結合、案例分析、專項演練等形式進行，旨在提高員工的積極性，增強培訓的有效性；四是，落實“校企合作”，合成氨企業具有一定的危險性，使作業人員對生產設備的內部構造，運行過程等方面不能深入理解，學校作為人才培養的重要基地之一，學校具備滿足教學、培訓的一整套虛擬仿真軟件及設備模型。有助于深刻理解合成氨相關設備的內部構造和掌握單個設備與整體工藝的運行過程，將入職人員的崗前培訓的部分內容提前到學校完成，也是對資源的優化整合，達到收益的最大化。五是，需注重企業文化和大國工匠的培養，樹立作業人員的主人翁意識，將職工個人發展與企業發展融為一體，培養出有理想、有信念、有情懷、留得住、肯吃苦的企業棟梁。

3.3 建立智慧工廠管理系統

智慧工廠是通過物聯網技術、信息化手段、無線網絡等方法與現有自動化控制結合，實現對人員定位、設備運行、物料走向、工藝條件等方面的實時監測，并在此基礎上進行一定的分析判斷，提出維護、保養、檢修建議。智慧工廠管理系統的建立，一是，可以提升壓縮機、換熱器、氣化爐、洗滌塔等設備的運行效率、通過大數據分析，智能推薦每個設備的檢修周期與方案，保障設備運行的安全可靠；二是，提高自動化連續控制的精準度，可以降低煤氣化工段的排渣、黑水處理、壓縮機組的巡檢、氣體在線監測、合成氨工段工藝參數的監測等崗位作業人員的勞動強度，提升各級管理人員和作業人員的工作效率；三是，系統啟動安全聯鎖裝置后可以自動記錄所有合成氨工藝中的控制點的變化規律，并加以分析，在設置的安全可控范圍內提出調控方案，并自動調控，維持恒定的反應和后處理的最佳條件，達到產品質量最優，能耗最低，實現企業效益最大化，實現中控室電腦的黑屏作業；四是，系統可以自動進行人員定位，作業人員識別，作業流程網絡化、視頻化，建立智慧消防系統，將人工智能系統與智慧工廠系統有機結合，保證合成氨企業管理的規范化、智能化。通過智慧工廠系統的建立，最終實現合成氨企業的智慧化改造，增強企業競爭力，促進企業高質量、可持續發展。

3.4 正確“三廢”治理能力

合成氨工藝中的廢水治理方法主要通過對廢水的凈化、熱交換、從而達到循環回用。例如，精煉工段產生的廢堿液可循環回用到脫硫工段；氣化工段的廢水可以通過絮凝、沉降、澄清等工序循環回用至氣化工段；油水混合物可通過破乳、過濾、凈化后也可循環回用至洗滌吸收等工段，實現廢液的零排放；在合成氨工藝中產生的廢氣中含有大量的粉塵和熱量，可以通過增設除塵裝置將粉塵截留在排除口前，設置預熱系統或廢熱鍋爐來回收多余的熱量，在降低能耗的同時保護了企業周圍的氣體環境，實現尾氣零排放；合成氨工藝中產生的廢渣可以通過制磚、制水泥、做路基等方法，實現資源化利用。通過對合成氨工藝中“三廢”的合理利用與治理，實現“三廢”的零排放，有效保護周圍的大氣、水、土壤等自然環境，從而達到綠色生產的目的。

4 結 語

人工智能、環境友好是合成氨企業未來發展的方向，也是所有合成氨企業為之努力的方向。綜上，文章通過對合成氨生產企業的危險識別，重新梳理、分析，整理出合成氨企業具有的重大危險，易造成人身傷害的因素，針對該因素分別從HSE管理體系的構建、作業人員的安全培訓、智慧工廠系統的搭建、環境治理技術的改進等方面提出了建設性的意見，最終實現HSE管理理念下的智慧工廠管理系統，消除不安全因素，將作業風險降至最低。