合成氨生产安全管理及环境保护措施*

成莉燕，赵培植，慕红梅，崔 伟

(兰州资源环境职业技术学院环境与化工学院，甘肃 兰州 730021)

化工行业是一个危险源高度集中的行业，它生产工艺复杂，操作条件苛刻，所涉物料多半为危险化学品，容易引起火灾、爆炸、泄漏、中毒等事件的发生。在合成氨工艺中涉及大量的危险化学品，加之苛刻的操作条件，容易发生火灾、爆炸、中毒、灼伤等事件，压缩机和泵机的大量使用容易引起作业人员的听觉系统障碍和神经系统的损害，生产装置规模逐步扩大，自动化水平的不断提高，在供电配电系统中易发生触电及电气火灾等事故。这些事故的发生会危害作业人员的生命健康安全，同时会造成企业的重大经济损失，对社会也会造成巨大影响[1]。因此，强化合成氨生产企业的安全生产管理，精准定位各类风险隐患，并进行科学周密的查找分析，加强风险防控，制定切实有效的整改方案，才能为合成氨企业创造丰厚的经济效益[2]。

1 合成氨工艺简介

以煤气化为源头的合成氨工艺一般可分为四个阶段：造气、净化、精制、合成。

(1)造气过程：合成氨的两种原料气体为氢气和氮气，其中氮气来自于空气的深冷液化分离；氢气则通过煤气化而来。

(2)净化过程：净化过程主要有脱硫和脱碳两部分。为了防止催化剂中毒，降低设备腐蚀性，提高产品质量，必须脱除硫化物；而造气过程中会产生一定量的杂质气体CO，它同样会使催化剂中毒，一般采用先变换后吸收的方式脱除碳化物。

(3)精制过程：经净化后的气体，仍然含有少量的碳氧化物和硫氧化物以及氯气等有害气体，易导致合成氨催化剂中毒，因此在进入合成工段之前需通过铜氨液洗涤法或甲烷化法等方法作最后的净化处理。

(4)合成过程：在适当的压力、温度及催化剂作用下将混合原料气合成为氨。冷凝后分离出液态氨，而不凝气循环回用与新鲜原料气混合继续参与反应。

2 合成氨生产的危险性分析及“三废”分析

2.1 危险性分析

2.1.1 高温高压危险

在合成氨工艺中，造气与合成工段均是在高温高压的条件下进行的[3]。这种高温高压的环境增加了分布在其周围的压缩机、换热器、脱硫塔、天然气管道等设备发生火灾、爆炸的风险；其次，在高温高压条件下流动的CO、H2、CH4等气体具有易燃易爆性，泄漏喷发时，与空气形成爆炸性混合物，在静电火花作用下，极易发生爆炸；最后，高温高压环境会加速设备与管线的腐蚀、变形、老化，从而缩短设备的使用寿命，易导致设备、管件等处出现裂纹，增加物料泄漏的危险。

2.1.2 中毒窒息危险

在合成氨工艺中，存在大量的半水煤气、氨气、硫化氢等有毒有害气体[4]。当作业人员过量吸入一氧化碳气体后，身体内的血红蛋白会与一氧化碳气体相结合，依据中毒程度不同使人出现眩晕、呕吐，心跳加速，昏迷，甚至出现肺水肿、休克及抽搐，并对人脑及精神造成难以逆转的伤害。当出现硫化氢中毒时，轻者出现刺激症状，中度出现头痛、头晕、步态蹒跚、意识模糊抽搐等症状，重度出现电击样死亡症状。因此，若有毒有害物料发生泄漏，不仅会影响作业人员的人身安全，更为严重的是会波及到周边居民的健康安全，容易引发社会恐慌。

2.1.3 噪声危险

在合成氨工艺中，大型压缩机组、泵房的设立，使得设备撞击、摩擦及振动过于集中，会产生极大噪声，若作业人员不进行个体防护极易造成听力的严重损害，甚至出现神经系统、消化系统和心血管系统不可逆转的损害，导致思想不能集中，工作能力下降，食欲不振，血压升高等不良后果[5]。

2.2 “三废”分析

合成氨生产工艺中，废液主要来自于空分系统和合成氨系统。其主要包括各工段的冷凝液、少量的气缸油、以及各类洗涤塔、洗涤器排放的含有无机盐类的废水；废气主要来自于煤炭的破碎、筛分、洗选及气化过程中产生的粉尘，如若遇到检修放空、事故放散操作，就有可能导致大量煤气直接排向大气；废渣主要来自于动力和气化工段的堆灰场，这些灰渣是一种不均匀的金属氧化物的混合物[6-7]。

3 合成氨生产的安全管理及“三废”治理措施

3.1 完善HSE管理体系

HSE管理体系包括健康、安全与环境三个方面。该管理体系充分体现了“以人为本”的管理理念。以持续改进、全员参与、零事故为目标。它很好地将安全生产、职工健康、环境保护三者有机结合起来，是国内外石油化工企业普遍认可的一种管理体系[8]。因此，我们在合成氨生产管理的执行过程中必须加强和完善HSE管理。首先，要树立正确的认识，科学理性的对待合成氨生产企业中所存在的各种风险，通过全员参与，齐心协力，这就要求从管理者到一线作业人员将HSE管理理念与方法付诸实践并贯穿始终，实现零事故；其次，建立HSE风险评价标准，将备煤、煤气化、低温甲醇洗、液氨储罐等工段进行安全检查分析，填写风险识别表，评价隐患等级，建立风险评价标准，实现管理有据可循，有标准可依，依据风险评价标准，进行风险分级管控，达到人员和资源的优化配置；最后，形成动态的风险分级管理模式，运用PDCA循环方法对HSE风险评价管理系统进行动态更新，评价风险控制措施的有效性，实施HSE风险管控，并跟踪验证，修订出更加贴合实际工况的控制风险措施，更新风险评价报告。

3.2 强化作业人员安全培训

人的不安全因素在整个化工安全生产事故中所占的比重较大，因此，强化作业人员安全培训教育是非常重要的一环[9]。在合成氨生产中作业人员的培训内容包括：气柜和液氨储罐两个重大危险源的基本特征及周知卡，CO、H2、CH4、H2S、Cl2等气体的安全周知卡或MSDS，煤气化、合成氨、变换、氮氢气体压缩机等工段操作条件的严格控制，八大特种作业工作流程，个体防护措施等内容。培训方式可采取以下几点：一是，需建立完善的培训体系，包括制度建设、机构设置、培训方案等方面；二是，成立更为专业的师资培训队伍，专业的师资队伍才是安全培训的核心，培训师资可以是来自于合成氨生产一线气柜、液氨储罐、压缩系统、煤气化、合成氨工段、变换等工段的高级技工或技师，也可以是主管安全的管理人员，还可以是劳动模范、生产标兵等；三是，需建立有效、多样的培训形式，对个体防护可采用任务驱动、专项演练等形式进行，对有毒有害气体的认知可采用案例分析、小组讨论等形式进行，针对八大特种作业可采用任务驱动、专项演练等形式进行，针对合成氨工艺、设备、重大危险源可采用辩论研讨、讲练结合、案例分析、专项演练等形式进行，旨在提高员工的积极性，增强培训的有效性；四是，落实“校企合作”，合成氨企业具有一定的危险性，使作业人员对生产设备的内部构造，运行过程等方面不能深入理解，学校作为人才培养的重要基地之一，学校具备满足教学、培训的一整套虚拟仿真软件及设备模型。有助于深刻理解合成氨相关设备的内部构造和掌握单个设备与整体工艺的运行过程，将入职人员的岗前培训的部分内容提前到学校完成，也是对资源的优化整合，达到收益的最大化。五是，需注重企业文化和大国工匠的培养，树立作业人员的主人翁意识，将职工个人发展与企业发展融为一体，培养出有理想、有信念、有情怀、留得住、肯吃苦的企业栋梁。

3.3 建立智慧工厂管理系统

智慧工厂是通过物联网技术、信息化手段、无线网络等方法与现有自动化控制结合，实现对人员定位、设备运行、物料走向、工艺条件等方面的实时监测，并在此基础上进行一定的分析判断，提出维护、保养、检修建议。智慧工厂管理系统的建立，一是，可以提升压缩机、换热器、气化炉、洗涤塔等设备的运行效率、通过大数据分析，智能推荐每个设备的检修周期与方案，保障设备运行的安全可靠；二是，提高自动化连续控制的精准度，可以降低煤气化工段的排渣、黑水处理、压缩机组的巡检、气体在线监测、合成氨工段工艺参数的监测等岗位作业人员的劳动强度，提升各级管理人员和作业人员的工作效率；三是，系统启动安全联锁装置后可以自动记录所有合成氨工艺中的控制点的变化规律，并加以分析，在设置的安全可控范围内提出调控方案，并自动调控，维持恒定的反应和后处理的最佳条件，达到产品质量最优，能耗最低，实现企业效益最大化，实现中控室电脑的黑屏作业；四是，系统可以自动进行人员定位，作业人员识别，作业流程网络化、视频化，建立智慧消防系统，将人工智能系统与智慧工厂系统有机结合，保证合成氨企业管理的规范化、智能化。通过智慧工厂系统的建立，最终实现合成氨企业的智慧化改造，增强企业竞争力，促进企业高质量、可持续发展。

3.4 正确“三废”治理能力

合成氨工艺中的废水治理方法主要通过对废水的净化、热交换、从而达到循环回用。例如，精炼工段产生的废碱液可循环回用到脱硫工段；气化工段的废水可以通过絮凝、沉降、澄清等工序循环回用至气化工段；油水混合物可通过破乳、过滤、净化后也可循环回用至洗涤吸收等工段，实现废液的零排放；在合成氨工艺中产生的废气中含有大量的粉尘和热量，可以通过增设除尘装置将粉尘截留在排除口前，设置预热系统或废热锅炉来回收多余的热量，在降低能耗的同时保护了企业周围的气体环境，实现尾气零排放；合成氨工艺中产生的废渣可以通过制砖、制水泥、做路基等方法，实现资源化利用。通过对合成氨工艺中“三废”的合理利用与治理，实现“三废”的零排放，有效保护周围的大气、水、土壤等自然环境，从而达到绿色生产的目的。

4 结 语

人工智能、环境友好是合成氨企业未来发展的方向，也是所有合成氨企业为之努力的方向。综上，文章通过对合成氨生产企业的危险识别，重新梳理、分析，整理出合成氨企业具有的重大危险，易造成人身伤害的因素，针对该因素分别从HSE管理体系的构建、作业人员的安全培训、智慧工厂系统的搭建、环境治理技术的改进等方面提出了建设性的意见，最终实现HSE管理理念下的智慧工厂管理系统，消除不安全因素，将作业风险降至最低。