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主要内容
一、危险化学品生产的特点和安全在危险化学品生产中的重要
地位以及危险化学品生产中的事故特点
二、与危险化学品生产项目设计密切相关的两个常用的设计规范
《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008
《爆炸.和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
三、首批重点监管的危险化工工艺
合成氨工艺
氧化工艺
一、危险化学品生产的特点和安全在危险化学品生产
中的重要地位以及危险化学品生产中的事故特点
1、危险化学品生产的特点
（1）生产涉及的物料绝大多数具有潜在危险性
危化生产使用的原料、中间体和产品不仅种类繁
多，而且绝大多数为易燃、易爆、有毒、有害、有腐
蚀性的危险化学品。
例如：合成氨生产使用的原料气——半水煤气、
焦炉气、天然气及净化过程中产生的变换气、脱碳气、
转化气、合成气等都是易燃、易爆物质组成的混合气
体。在空气中达到一定的浓度，遇火源即会发生火灾、
爆炸事故，而混合气体中的CO、H2S、NH3还具有较
强的毒性。
这些潜在危险性决定了在生产过程中对危险化学品
的使用、储存、运输都提出了特殊的要求，若稍有不
慎就会酿成事故。
（2）生产工艺过程复杂、工艺条件苛刻
从原料到产品，一般都需要经过许多生产工序和
复杂的操作单元，通过多次反应和分离才能完成，这
其中有很多化学反应是在高温、高压，有催化剂的条
件下进行的。
例如：以煤为原料的合成氨企业（煤头企业），
生产的主要工序方块流程示意图如下：
造 气 湿法脱硫
原料气 半水煤气
变 换压 缩
氨 库
液氨
氨合成
合成气
气体精制 脱 碳
变换气
脱碳气
危险化学品生产的各工艺过程的工艺参数前后变
化很大，有些反应要求的工艺条件很苛刻，像用甲醇
和空气氧化生产甲醛的反应，其物料比就处于爆炸范
围附近，控制上稍有偏差就有发生爆炸的危险。银催
化法——操作时原料中甲醇浓度高于爆炸上限（通常
大于36%），即在甲醇过量和较高温度下操作；而铁
钼催化法——操作时空气过量，在空气、甲醇混合气
体中，甲醇浓度低于爆炸下限（通常小于%）,甲醇
几乎全部转化,得到低浓度甲醛产品。这部分内容我将
在讲氧化工艺时还要重点介绍。
再比如，像我们熟知的工业上氨氧化法制硝酸工
艺，就是将氨和空气混合在铂合金催化剂下接触氧化
生成NO，然后进一步氧化生产NO2，最后用水吸收制
成稀硝酸，反应就是在氨和空气混合爆炸极限边缘下
进行的，NH3/空气比的控制非常重要。
（3）生产规模大型化、生产过程连续性强
现代化工生产装置规模越来越大，以求降低单位
产品的投资和生产成本，提高经济效益。例如：现代
新建的合成氨装置最小规模为年产18万吨合成氨，配
套30万吨/年尿素。装置的大型化有效地提高了生产效
率，但规模越大，系统内储存的危险物量就越多，潜
在的危险能量也越大，事故造成的后果往往也越严重。
危化生产从原料输入到产品输出具有高度的连续性，
前后单元息息相关，相互制约，某一环节发生故障，
常常会影响到整个生产装置的正常进行。由于装置规
模大且工艺流程长，因此使用设备的种类和数量都相
当多。如一套1830装置，大约有造气炉、反应炉、换
热器、塔、槽、泵、压缩机等设备400多台件，管道上
千根，还有各种控制和检测仪表，这些设备、管线及
仪表如维修保养不良很易引起事故的发生。
（4）生产过程的自动化
从生产方式来讲，目前新建的危险化学品生产装
置已经从过去落后的坛坛罐罐的手动操作向自动化方
向发展。由于装置大型化、连续化、工艺过程复杂化
和工艺参数要求苛刻，因此现代化生产过程用人工操
作已不能适应其需要，必须采用自动化程度较高的控
制系统。近年来随着计算机技术的不断发展，生产中
普遍采用了先进的DCS集散型控制系统。对生产过程
的各种工艺参数和开停车实行监视、控制、管理， 从
而有效地提高了控制的可靠性。
但是，现阶段仍有较多的中小合成氨企业，由于规
模小、建厂早，受资金限制，一直未进行大规模的技
术改造。大量还是靠手动操作，人机接触相对紧密，
岗位工作环境差，劳动强度大，极易导致事故的发生。
为此《国务院安委会办公室出台了关于进一步加强危
险化学品安全生产工作的指导意见》（安委办
[2008]26号，指导意见中明确要求，对涉及危险化工
工艺的生产企业，要制订计划、落实措施、加快推进，
力争在2010年底前完成生产装置的自动化改造工作。
以提高生产装置的本质安全水平，促进企业安全生产
条件的进一步改善。各级安监部门要严格安全许可审
查条件，把好安全准入关，并将其纳入颁发（换发）
安全生产许可证的条件要求之一。
在危险化学品生产中，不同的化学反应有不同的工
艺条件，不同的化工过程有不同的操作规程。正确理
解和掌握这些典型的化学反应和相应的安全技术，对
危险化学品生产的安全管理是非常重要的。
2、安全在危险化学品生产中的重要地位
安全是人类赖以生存和发展的最基本需要之一。
在讲企业管理时，马斯洛的需要层次理论中，它把人
类的各种各样的需要分成五种不同的需要，并按其优
先次序，排成阶梯式的需要层次：自我实现的需要、
尊重需要、归属需要、安全的需要和生理需要。其中
生理需要（吃、穿、住、用、行等）是人类生存最基
本的需要，其次就是希望得到安全，没有伤亡、疾病
和不受外界威胁。可见安全是人的最基本和低层次的
需要。
危险化学品生产由于具有上述的特点，发生事故的
可能性及其后果比其他行业一般来说要大的多，而发
生事故必将威胁着人身的安全和健康，有的甚至给社
会带来灾难性破坏。例如：1984年12月3日发生在印度
博帕尔市农药厂的毒气泄露事故，由于储罐上安全装
置有缺陷，管理上也存在问题，致使55吨甲基异氰酸
酯几乎全部泄露，造成20多万人受到不同程度的中毒，
死亡数千人，生态环境也遭到严重破坏。
我国化工行业也曾发生过多起重大的恶性事故。血
的教训充分说明在危险化学品生产中如果没有完善的
安全防护设施和严格的安全管理，即使拥有先进的生
产技术，现代化的设备，也难免发生事故。因此，安
全在危险化学品生产中有着非常重要的作用，安全是
危险化学品生产的前提和关键，没有安全作保障，生
产就不能顺利进行，同时安全也是和谐社会的重要组
成部分。随着社会的发展，人类文明程度的提高，人
们对安全的要求也越来越高，企业各级领导、管理干
部、工程技术人员和操作工人都必须做到“安全第一，
预防为主”，把安全生产始终放在一切工作的首位。
3、危险化学品生产中的事故特点
（1）火灾、爆炸、中毒事故比例大
根据有关统计资料，危险化学品生产中的火灾、
爆炸事故的死亡人数占因工死亡总人数的%，居第
一位；中毒窒息事故致死人数为死亡总人数的12%，
占第二位；高空坠落和触电，分别占第三位、第四位。
（2）正常生产时事故的多发性
正常生产活动时发生事故造成死亡的占因工死亡
总数的%，而非正常生产活动时仅占12%。
① 危险化学品生产中有许多副反应发生，有些反
应机理尚不完全清楚；有些反应则是在危险边缘（如
爆炸极限）附近进行生产的，例如下面要讲的典型氧
化工艺——乙烯氧化制环氧乙烷、甲醇氧化制甲醛、
氨氧化制硝酸等，生产条件稍有波动就会发生严重事
故。
② 危险化学品生产工艺中影响各种参数的干扰因素
很多，设定的参数很容易发生偏移，而参数的偏移是
事故发生的根源之一。即使在自动调节过程中也会产
生失调或失控现象，人工调节更易发生事故。
③ 由于人的素质或人机工程设计欠佳，往往会造成
误操作，如看错仪表、开错阀门等。特别是现在的化
工生产中，人是通过控制台进行操作的，发生误操作
的机会更多。
（3）材质、加工缺陷以及腐蚀危害
危险化学品生产的工艺设备一般都是在苛刻的生
产条件下运行的。腐蚀介质的作用，振动、压力波动
造成的疲劳，高低温对材质性质的影响等都可造成安
全问题。生产设备的破损与应力腐蚀裂纹有很大关系；
设备材质受到制造时的残余应力和运转时拉伸应力的
作用，在腐蚀的环境中就会产生裂纹并发展扩大。在
特定条件下，如压力波动、严寒天气就会引起脆性破
裂，可能造成灾难性事故。
（4）危险化学品生产中事故的多发期
危险化学品生产常遇到事故多发、连续发生的情
况，给生产带来被动，这并不奇怪，是很自然的事情。
危险化学品生产装置中的许多关键设备，特别是高负
荷的塔、压力容器、反应釜、经常开闭的阀门等，运
转一定时间后，常会出现多发故障的情况，这是因为
设备进入到寿命周期的衰老阶段，是事故的多发期。
对待多发事故必须采取预防措施，加强设备检测和监
护措施，及时更换到期设备，杜绝设备超期服役 。
二、与危险化学品生产项目设计密切相关的两个常用的设计规范
《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008
《爆炸.和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
1.《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008
本规范刚修订过，于2008-12-30发布，2009-07-01
实施，在旧规范实施时，有人认为该规范不适用于以
煤为原料的化工项目，但本次修订后，在总则条
条文说明中明确了“以煤为原料的煤化工工程，除煤
的运输、储存、处理等以外，后续加工过程与石油化
工相同，可参照执行本规范”。在本次修订中，为了
突出对人员的保护，贯彻“以人为本”的理念，引入
了全厂性重要设施这个概念。
全厂性重要设施
发生火灾时，影响全厂生产或可能造成重大人身
伤亡的设施。分为以下两类：
第一类：发生火灾时可能造成重大人身伤亡的设
施。主要指全厂性的办公楼、中央控制室、化验室、
消防站、电信站等。
第二类：发生火灾时影响全厂生产的设施。主要指
全厂性的锅炉房和自备电站、变电所、空压站、新鲜
水加压泵房、循环水场的冷却塔等。
本规范对这两类设施分别制定了更大的防火间距和
较大的防火间距。
2530丙
3035乙
3540甲
第二类第一类
全厂重要设施
火灾类别
在使用或产生甲类气体或甲、乙A类液体的工艺装置、
系统单元和储运设施区内，应按区域控制和重点控制相结
合的原则，设置可燃气体报警系统。
条文说明：本条是根据国外经验和国内众多石油化工
企业的事故教训制定的。例如某厂液化石油气罐区管道泄
露出大量液化石油气，直到天亮才被发觉，幸好附近无明
火，未酿成重大事故；1999年我省某化肥厂合成循环机厂
房，因仪表管线（单引）焊缝振裂，造成氮氢气大量泄露，
未即时被发现，充满整个厂房，当巡检操作人员发现后，
违反操作规程，不是打开窗户先尽快通风，而是急于倒机，
当按下备机现场启动按扭（不防爆）时，产生火花，造成
厂房空间爆炸，这位操作工当场被炸死，将整个人贴在墙
上，现场很惨；
同时由于厂房卸压面积不够，造成厂房屋顶砼盖
板蹋落，整个厂房摧毁，周边建筑物玻璃振碎，造成
全厂长时间的停产。这些事故若能及时发现并采取措
施，就可能避免火灾和爆炸，减小事故的危害程度。
因此，在可能泄露可燃气体的设备区，设置可燃气体
报警系统，可及时得到危险信号并采取措施，以防火
灾爆炸事故的发生。
通常，可燃气体报警系统一般由探测器和报警器
组成，也可以是专用的数据采集系统与探测器组成。
可燃气体报警信号不仅要送到控制室（有人值守），
也应该在现场就地发出声/光报警信号，以警告现场人
员和车辆及时采取必要的措施，防止事态扩大。
装置的控制室、机柜间、变配电所、化验室、办
公室等不得与设有甲、乙A类设备的房间布置在同一建
筑物内。装置的控制室与其它建筑物合建时，应设置
独立的防火分区。
条文说明：装置的控制室、机柜间、变配电所、化
验室、办公室等为装置内人员集中场所或重要设施，
且又可能是点火源，因此其与发生火灾爆炸事故几率
较高的甲、乙A类设备的房间不应布置在同一建筑物内，
应独立布置。
装置的控制室、化验室、办公室等宜布置在装
置外，并宜与全厂性或区域性统一设置。当装置的控
制室、机柜间、变配电所、化验室、办公室等布置在
装置内时，应布置在装置的一侧，位于爆炸危险区范
围以外，并宜位于可燃气体、液化烃和甲B、乙A类设
备全年最小频率风向的下风侧。
条文说明：装置的控制室、化验室、办公室是装
置的重要设施，是人员集中场所，为保护人员安全，
要求将其集中布置在装置外，从集中控制管理理念出
发，提倡全厂或区域统一考虑设置。若生产要求上述
设施必须布置在装置内时，也应布置在装置内相对安
全的位置。
布置在装置内的控制室、机柜间、变配电所、化
验室、办公室等的布置应符合下列规定：
1.控制室宜设在建筑物的底层；
2.平面布置位于附加2区的办公室、化验室室地面
及控制室、机柜间、变配电所的设备层地面应高于室
外地面，且高差不应小于；
3.控制室、机柜间面向有火灾危险性设备侧的外墙
应为无门窗、洞口、耐火极限不低于3h的不燃烧材料
实体墙；
4.化验室、办公室等面向有火灾危险性设备侧的
外墙宜为无门厂洞口不燃烧材料的实体墙。当确需设
置门窗时，应采用防火门窗；
5.控制室或化验室的室内不得安装可燃气体、液
化烃和可燃液体的在线分析仪器。
条文说明：本条第2款规定的“高差不应小于
”是爆炸危险场所附加2区的高度范围，附加2区的
水平范围是距释放源15～30m的范围。
第3款是为了防止装置发生事故时能有效的保护室
内设备及人员安全。“耐火极限不低于3h的不燃烧材
料实体墙”是按照现行防火墙的定义要求制定的。
第4款的化验室、办公室是人员集中工作的场所，
由于布置在装置区内，一旦周围设备发生火灾事故就
有可能危及人员生命，为了保护室内人员安全，面向
有火灾危险性设备侧的外墙应尽量采用无门窗洞口的
不燃烧材料实体墙。
第5款的制定是因为，在人员集中的房间设置可燃
介质的设备和管道存在安全隐患。
该规范中涉及氨的条文：
氨的安全阀排放气应经处理后放空。
条文说明：氨气就地排放达到一定浓度易发生燃
烧爆炸，并使人员中毒，易造成群死群伤事故，故应
经处理后再排放。常见氨排放气处理措施有：用水或
稀酸吸收以降低排放气浓度。
液氨储罐间的防火间距要求应与液化烃储罐
相同。
全压力式或半冷冻式储罐 有事故排放至火炬的措
施
无事故排放至火炬的措施
全冷冻式储罐
全压力式、半冷冻式液氨储罐的防火堤和隔堤的
设置同液化烃储罐的要求。
储罐组宜设不高于的防火堤，防火堤内堤脚
线距储罐不应小于3m，堤内应采用现浇混凝土地面，
并应坡向外侧，防火堤内的隔堤不宜高于 m；
条文说明：设置防火堤的目的是：1.作为限界防
止无关人员进入罐组（方便管理）；2.防火堤较低，对
少量泄露的氨气便于扩散；3.一旦泄露量较多，堤内必
有部分液氨积聚，可由堤内设置的可燃气体浓度报警
器报警，有利于及时发现，及时处理；4.其竖向布置坡
向外侧是为了防止泄露的液氨在储罐附近滞留。
全冷冻式液氨储罐应设防火堤，堤内有效容积应
不小于一个最大储罐容积的60%。
条文说明：参照美国凯洛格公司标准的规定。石
化企业引进合成氨厂低汽液氨储罐的防火堤内容积取
最大储罐容积的60%，经多年的实践，已证明此规定
是安全经济的。
液氨储罐的储存系数不应大于（通常装填系数
取）
条文说明：不应大于是为了避免在储存过程中，
因环境温度上升、膨胀、升压而危及储罐安全所采取
的必要措施。
液氨储罐应设液位计（远传、就地）、压力表
（远传、就地）和安全阀；低温液氨储罐尚应设温度
指示仪 。
全压力式及半冷冻式液氨储罐宜采用固定式水
喷雾系统和移动式消防冷却水系统，冷却水供给强度
不宜小于6l/min·m2，其它消防要求与全压力式及半冷
冻式液化烃储罐相同。（本条我掌握的情况只有天脊
中化4060项目做到）。
查氨的饱和蒸汽压表可知，气氨在常压下，冷却
到℃的温度成为液氨。在40℃时，氨的饱和蒸汽
压为。我国各地夏季气温一般不超过40℃，
故以前液氨贮槽的操作压力选用16Kgf/cm2表压。
液氨的贮存按照温度和压力条件划分，通常有以
下两种贮存方式：
（1）加压常温贮存
（2）常压冷冻贮存（低温贮存）
原则上贮存温度在℃—43℃之间。小合成氨
厂中的液氨贮存通常是加压常温贮存，压力为～
。配有尿素装置的，贮存压力在左右。
而大装置贮存压力较低，利于驰放气的释放，更加安
全。
2、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
介绍这个规范，主要是让大家熟悉在爆炸性气体环境
中“电气设备的选择”（防爆结构如何选择），目前，爆
炸危险区域内的电气设备不防爆，在全国小氮肥行业是个
普遍存在的共性问题，给换（发）证工作带来了很大的困
难。
几个相关的名词解释：
（1）爆炸性气体混合物——大气条件下气体、蒸汽、
薄雾状的易燃物质与空气的混合物，点燃后燃烧将在
全范围内传播。
（2）爆炸性气体环境——含有爆炸性气体混合物的
环境。
（3）爆炸危险区域——爆炸性混合物出现的或预期
可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安
装和使用采取预防措施的区域。
第条 在爆炸性气体环境中应采取下列防止爆炸的措施：
一、首先应使爆炸的条件同时出现的可能性减到最小程
度。
二、工艺设计中应采取消除或减少易燃物质的产生及集
聚的措施：
1.工艺流程中宜采取较低的压力和温度，将易燃物质限
制在密闭容器内；
2.工艺布置应限制和缩小爆炸危险区域的范围，并宜将
不同等级的爆炸危险区，或爆炸危险区与非爆炸危险区分隔
在各自的厂房或界区内；
3.在设备内可采用以氮气或其它惰性气体覆盖的措施；
4.宜采取安全联锁或事故时加入聚合反应阻聚剂等化学
药品的措施。
三、防止爆炸性气体混合物的形成，或缩短爆炸性气
体混合物滞留时间，宜采取下列措施：
1.工艺装置宜采取露天或开敞式布置；
2.设置机械通风装置；
3.在爆炸危险环境内设置正压室。
4.对区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设
置自动测量仪器装置，当气体或蒸汽浓度接近爆炸下限
50%时，应能可靠地发出信号或切断电源。
四、在区域内应采取消除或控制电气设备线路产生火
花、电弧或高温的措施。
条文说明：第条 在防止产生气体、蒸汽爆炸的
条件的措施中，在采取电气预防以前首先提出了诸如工
艺流程及布置等措施，即称之为“第一次预防措施”。
第条 爆炸性气体环境应根据爆炸性气体混合物出现的
频繁程度和持续时间，按下列规定进行分区：
一、0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环
境。
二、1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的
环境。
三、2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物
的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物
的环境。
注：正常运行是指正常的开车、运转、停车，易燃物
质产品的装卸，密闭容器盖的开闭，安全阀、排放阀以及
所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。
第条 爆炸危险区域的划分按释放源级别和通风条件确定，并
应符合下列规定：
一、首先应按下列释放源的级别划分区域：
1.存在连续释放源的区域可划为0区；
2.存在第一级释放源的区域可划为1区；
3.存在第二级释放源的区域可划为2区。
二、其次应根据通风条件调整区域划分：
1.当通风良好时，应降低爆炸危险区域等级；当通风不良时应
提高爆炸危险区域等级。
2.局部机械通风在降低爆炸危险性气体浓度方面比自然通风和
一般机械通风更为有效时，可采用局部机械通风降低爆炸危险区
域等级。
3.在障碍物、凹坑和死角处，应局部提高爆炸危险性区域等级。
4.利用堤或墙等障碍物，限制比空气重的爆炸性气体混合物的
扩散，可缩小爆炸危险区域的范围。
第条 爆炸性气体环境电气设备的选择应符合下列
规定：
一、根据爆炸危险区域的分区、电气设备的种类
和爆炸结构的要求，应选择响应的电气设备。
二、选用的防爆电气设备的级别和组别，不应低
于该爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组
别。当存在两种以上易燃性物质形成的爆炸性气体混
合物时，应按危险程度较高的级别和组别选用防爆电
气设备。
三、爆炸危险区域内的电气设备，应符合周围环
境内化学的、机械的、热的、霉菌以及风沙等不同环
境条件对电气设备的要求。电气设备结构应满足电气
设备在规定的运行条件下不降低防爆性能的要求。
第条 各种电气设备防爆结构的选型应符合下列规
定：
一、旋转电机防爆结构的选型应符合表-1的规
定；
二、低压变压器防爆结构的选型应符合表-2的
规定；
三、低压开关和控制器类防爆结构的选型应符合表
-3的规定；
四、灯具类防爆结构的选型应符合表-4的规定；
五、信号报警装置等电气设备防爆结构的选型应符
合表-5的规定。
第条 变、配电所和控制室的设计应符合下列要求：
一、变电所、配电所（包括配电室，下同）和控制
室应布置在爆炸危险区域范围以外，当为正压室时，
可布置在1区、2区内。
二、对于易燃物质比空气重的爆炸性气体环境，位
于1区、2区附近的变电所、配电所和控制室的地面，
应高出室外地面。
（三）合成氨工艺
1.工艺简介
氨的合成是整个合成氨生产流程中的核心部分。
其任务就是将精致合格的氢氮气合成为氨，并采用冷
冻的办法将生成的氨冷凝，使之从系统中分离出来而
得到液氨产品。氨合成反应属于气固催化反应，是个
典型的放热和体积缩小并有催化的可逆反应，反应方
程式如下：
3H2 + N2 → NH3 + Q
反应通常在高温、高压（一般为400—450℃，15
—30MPa）并有催化剂作用下进行的，由于反应后气
体中氨含量不高，一般为20%左右，故需将分离氨后
的氢氮气循环使用。
2.工艺危险特点
安全问题之所以在合成氨企业受到如此重视，以致
被列为首批重点监管的危险化工工艺，是基于合成氨
生产过程的如下危险特点：
（1）高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽，气体
物料一旦过氧（亦称透氧），极易在设备和管道内发
生爆炸；（爆炸范围随气体混合物的温度和压力而变
化，温度升高使爆炸范围扩展，例如：0℃时CO爆炸
范围为17～70%；400℃时为～%，使上限升
高，下限降低，爆炸可能性增大。压力升高，也会使
H2、NH3、CH4等气体爆炸范围扩展，因此，高压工序
的爆炸危险性要比中低压工序大。）
（2）高温、高压气体物料从设备管线泄漏时会迅
速膨胀与空气混合形成爆炸性混合物，遇到明火或因
高流速物料与裂（喷）口处摩擦产生静电火花引起着
火和空间爆炸；
（3）气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润
滑油挥发裂解，在附近管道内造成积炭，可导致积炭
燃烧或爆炸；
（4）高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、
改变金相组织，还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀及
渗氮，加剧设备的疲劳腐蚀，使其机械强度减弱，引
发物理爆炸；
（5）液氨大规模事故性泄漏会形成低温云团引起
大范围人群中毒，遇明火还会发生空间爆炸。
事故原因统计：
分析统计大型合成氨装置开车和操作过程中发生
的事故和故障表明，设计错误占事故总数的10～15%
，施工和设备安装错误占14～16%，设备、机械、管
道组成件、控制计量仪表等方面的缺陷占56～61%，
操作人员的错误占13～15%。多数事故、火灾和爆炸
（80%）是由各种工艺设备泄漏出可燃气体造成的。
为保证合成氨装置安全运转，必须对事故和为排
除事故而采取的措施进行全面分析，以便于采取补充
措施，不断提高设计、设备、机械、管道组成件、控
制计量仪表、设备安装及安全器材的质量。
● 高压气体外泄的常见主要部位及原因
（1）合成塔出口到废锅这段管子（压力管道，
GC1级），由于目前广泛使用提温型内件，塔出口温
度达350℃，如果选用材质不当或管道、法兰、螺栓的
缺陷，管材焊接质量不合格，加之长期使用受到腐蚀
和高流速气体冲刷，均可能发生设备管线损坏、气体
外泄。
案例分析：合成塔出口管道断裂爆炸事故
爆炸时厂区上空腾起浓烟、火光（1）
爆炸时厂区上空腾起浓烟、火光（2）
爆炸时厂区上空腾起浓烟、火光（3）
合成塔出口管道在爆炸中断裂
爆炸后，附近商铺卷帘门变形（1）
爆炸后，附近商铺卷帘门变形（2）
事故经过：
今年3月23日中午12点53分，云南省昭通市水富县，
云天化合成氨装置合成塔出口管道发生断裂，高温、
高压气体外泄，引起爆炸，形成强烈冲击波，导致事
发中心现场7名员工受伤，附近居民10多人受轻伤，同
时造成民房受损，许多门窗的玻璃被震碎，部分商铺
的卷帘门弯曲变形（见图片）。
合成塔这段出口管线，运行条件比较苛刻，材料
易发生氢脆、氮化等，设计压力15MPa，设计温度
550℃，国内目前选用材质10MoWVNb，为高温抗氢
管材，国外采用10CrMo910，云天化这套装置为国外
引进，Kellogg流程，1980年投产。
关于这根管线，说实在话设计单位也比较头痛，
目前先进的设计理念，已经取消了这根管线，采用氨
合成塔出口和换热器直接相连，例如瑞士卡莎利公司
的设计。
管子材质选用：在合成氨高压管设计时，
GB/T6479-2000《高压化肥设备用无缝钢管》标准规定
了9种材料可以选用。分别是10、20G、16Mn、
12CrMo、15CrMo、1Cr5Mo、12Cr2Mo、15MoV、
10MoWVNb。 当工作温度小于200℃时管子选用20G
；大于200℃而小于等于300℃时管子选用15CrMo；在
温度高于300℃时管子选用10MoWVNb。
法兰材质选用：在-50-200℃时选用35号钢，当温度高
于200℃时，法兰的材质选用35CrMo。
螺栓和螺母材质选用：在H16-67《管道用双头螺
栓》标准中，规定材料按H3-67选用，即在-50-200℃
时螺栓选用40号钢，螺母选用25号钢；当温度高于
200℃时，螺栓选用35CrMo，螺母为20CrMn。
（2）氨循环机是合成工段主要运转设备，由于操
作不当，H2/N2波动或塔内压差增大，加之运转部件受
震动，管道的腐蚀、阀门及管件的缺陷，加之开、停、
倒车操作失误，均有可能使大量高压气体外泄。
（3）合成氨冷器，由于它属低温设备（其操作温
度在-10℃左右），高压管道长期受低温腐蚀，易破裂
而产生泄漏。
（4）合成塔大盖上的电极焊盖，由于更换电炉、
经常检查、拆装，易产生气体外泄。
（5）循环机跳闸，发现处理不及时系统超压严重，
引起局部管道爆裂或容器、法兰泄漏。
（6）合成操作工违章作业或合成系统温度下降，
处理不及时、不果断，造成系统超温超压，引起局部
管道爆裂，设备法兰泄漏。
从目前小合成氨厂常见情况来看，以循环机操作失
误造成的事故较多。
● 高压气体大量外泄特点及危害性
（1）着火
主要部位：合成塔出口，合成塔小盖，管径较小的
管道如压力表接管等。
特点：着火快（H2的引燃能量小）；温度高，超过1000℃
（H2热值高）；火力强（压力高）；不易被扑灭（多
数在气体烧完后方才熄灭）。
主要危险性：人员被烧伤，甚至死亡。电气、仪表
及设施烧坏。
（2）有毒气体外泄
主要危险性在：氨冷器放氨。
原因：阀门损坏，氨管线破裂。
特点：短时间不会着火或爆炸，但由于液氨蒸发速
度极快（压力高更快），1kg液氨蒸发后成为1316L氨
气，迅速占据空间，使操作人员不能及时处理关闭阀
门，被迫撤离现场，严重时，液氨会灼伤人皮肤，氨
气会使人眼睛和呼吸道受伤。
（3）爆炸
主要部位：循环机及管道
特点：
a.由于管道或阀门等部位损坏处破口较大，大量高
压气体冲出后，未及时着火，大量可燃气体充满空间，
引起爆炸。
b.由于高压气体温度较低，或气体中N2和NH3含量
相对高一点（N2不燃，NH3爆炸下限比H2高），或高
压状态的液氨突然减压后，气体体积迅速扩大，使混
合气中氨成分增多，减少了着火的可能性。
c.高压气体大量冲出，产生特别巨大的晌声，使人有
恐惧感。
d.由于气体中含有大量的氨气，对人伤害特别大。
主要危害性：大量高压气体外泄，在短时间内未着
火，如果外泄不能得到及时控制，其发生空间爆炸的
可能性极大。发生重大爆炸，其车间厂房、设备、管
道等全部被毁，人员如不能及时撤离，性命难保，后
果非常严重。
● 突发性气体大量泄漏的预防
（1）操作人员应严格按照操作规程进行操作，防止因检
查不周或失误而造成事故。
（2）严格执行工艺指标，严禁超压、超温运行。
（3）各设备的压力表、安全阀等安全装置要灵活可靠，
定期校验。
（4）压力容器、设备不准使用玻璃管、玻璃板式液位计，
应使用全封闭磁翻板液位计。
（5）合成岗位要有防止高压气体串低压系统的措施。
（6）加强设备管理，认真做好设备、管道、阀门的检查
工作，对不能保证安全生产的设备、管道、阀门要及时进行
修理或更换。
（7）及时消除设备管道的振动，防止因振动、摩擦而造
成事故。
（8）严禁带压紧螺栓。
3.重点监控单元（或设备）
合成塔、压缩机、氨储存系统。
（1）合成塔
氨合成塔是合成氨行业中最复杂和最关键的设备，
为三类反应容器，任务是将氢、氮气在触媒作用下合
成为氨，为重点控制的高风险设备。
案例分析：合成塔内件损坏亡人事故
事故经过：
1992年9月15日7点30分，合成塔中心管损坏断裂，
大量铁触媒漏入后部工序，被迫停车抢修。在抽出合
成塔触媒的过程中，两名操作工氮气窒息，其中一人
抢救无效死亡。此次事故造成装置停产40天，间接经
济损失4000万元。
事故原因：
① 设备材质缺陷
② 升温速度过快，造成合成塔中心管断裂。
③ 防护面罩软管接头脱落，造成员工氮气窒息
事故教训：
① 定期检查防护面罩；
② 教育员工做任何工作都要制定一套完整的方案，
并进行风险评价。
（2）压缩机
压缩机是化肥生产中必不可少的关键设备之一，
有全厂“心脏”之称，为连续运转设备。
案例分析：
2007年7月11日23时50分，山东省德州市平原县德
齐龙化工集团有限公司一分厂16万吨/年氨醇、25万吨
/年尿素改扩建项目试车过程中发生爆炸事故，造成9
人死亡、1人受伤。
事故单位基本情况：
德齐龙化工集团有限公司成立于2004年，系原地
方国有的平原县化肥厂改制后成立的民营股份制企业。
该公司现有总资产约20亿元，职工约2800人，有2个生
产分厂。主要产品年生产能力为：合成氨75万吨，尿
素100万吨，甲醇30万吨，碳酸氢铵24万吨，三聚氰胺
3万吨。
事故发生在一分厂16万吨/年氨醇改扩建生产线试
车过程中，该生产线由造气、脱硫、脱碳、净化、压
缩、合成等工艺单元组成，发生爆炸的是压缩工序2号
压缩机七段出口管线。
事故简要经过：
该公司一分厂16万吨/年氨醇、25万吨/年尿素生
产线，于2007年6月开始单机试车，7月5日单机调试完
毕，由企业内部组织项目验收。7月10日2号压缩机单
机调试、空气试压(试压至18MPa)、二氧化碳置换完
毕。7月11日15时30分，开始正式投料试车，先开2号
压缩机组，引入工艺气体（N2、H2混合气体），逐级
向2号压缩机七段（工作压力24MPa）送气试车。23时
50分，2号压缩机七段出口管线突然发生爆炸，气体泄
漏引发大火，造成8人当场死亡，一人因大面积烧伤抢
救无效于14日凌晨0时10分死亡，一人轻伤。事故还造
成部分厂房顶棚坍塌和仪表盘烧毁。
经调查，事故发生时先后发生两次爆炸。经对事
故现场进行勘查和分析，一处爆炸点是在2号压缩机七
段出口油水分离器之后、第一角阀前1米处的管线，另
一处爆炸点是在2号压缩机七段出口两个角阀之间的管
线（第一角阀处于关闭状态，第二角阀处于开启状态）。
事故原因初步调查分析：
（1）事故发生的直接原因
事故发生后，山东省德州市人民政府组成事故调
查组对事故有关情况进行调查，经初步分析判断，排
除了化学爆炸和压缩机出口超压的可能，爆炸为物理
爆炸。事故发生的直接原因是2号压缩机七段出口管线
存在强度不够、焊接质量差、管线使用前没有试压等
严重问题，导致事故的发生。
（2）管理上存在的主要问题
① 建设项目未经设立安全审查。该公司将16万吨
/年氨醇、25万吨/年尿素改扩建项目（总投资9724万
元），拆分为“化肥一厂造气、压缩工序技术改造项
目（投资4868万元）”和“化肥一厂合成氨及尿素生
产技术改造项目（投资4856万元）”两个项目，分别
于2006年4月26日和5月30日向山东省德州市经济委员
会备案后即开工建设，未向当地安全监管部门申请建
设项目设立安全审查，属违规建设项目。
② 建设项目工程管理混乱。该项目无统一设计，
仅根据可行性研究报告就组织项目建设，有的单元采
取设计、制造、安装整体招标，有的单元采取企业自
行设计、市场采购、委托施工方式，有的直接按旧图
纸组织施工。与事故有关的2号压缩机由沈阳金博气体
压缩机制造有限公司制造，并负责压缩机出口阀前的
辅助管线设计。项目没有按照《建设工程质量管理条
例》有关规定选择具有资质的施工、安装单位进行施
工和安装。试车前没有制定周密的试车方案，高压管
线投用前没有经过水压试验。
③ 拒不执行安全监管部门停止施工和停止试车的
监管指令。2007年1月，德州市和平原县安全监管部门
发现该公司未经建设项目安全设立许可后，责令其停
止项目建设，该公司才开始补办危险化学品建设项目
安全许可手续，但没有停止项目建设。7月7日，由德
州市安全监管局组织专家组对该项目进行了安全设立
许可审查，明确提出该项目的平面布置和部分装置之
间距离不符合要求，责令企业抓紧整改，但企业在未
进行整改、未经允许的情况下，擅自进行试车，试车
过程中发生了爆炸。
有关要求：
① 要从源头上严把危险化学品建设项目准入关。
新建、改建和扩建危险化学品生产、储存建设项目必
须严格按照《危险化学品安全管理条例》（国务院令
第344号）及《危险化学品建设项目安全许可实施办法
》（国家安全监管总局令第8号，以下简称《实施办法
》）、《国家安全监管总局关于危险化学品建设项目
安全许可和试生产（使用）方案备案工作的意见》
（安监总危化〔2007〕121号）等法规、规章文件的规
定和要求，进行设立安全审查、安全设施设计审查、
安全设施竣工验收和试生产（使用）方案备案。
危险化学品生产、储存建设项目必须依法进行安
全评价。要加大《实施办法》及配套文件的宣传力度，
使危险化学品建设单位和施工单位、工业园区（包括
化工集中区）的管理部门了解危险化学品生产、储存
建设项目设立安全审查、安全设施设计审查、安全设
施竣工验收和试生产（使用）方案备案的程序、内容
和要求，严把危险化学品生产、储存建设项目安全准
入关。
② 加强危险化学品建设项目工程管理和试车安全管
理。危险化学品建设项目设计、施工必须由相应资质单
位进行设计、施工，建设单位要认真核实设计、施工单
位的资质证明材料，防止个人和单位盗用合法机构的名
义承揽工程的设计、施工。要建立健全建设项目设备、
材料采购的质量保证体系，严把采购质量关，杜绝采用
不按设计要求和质量不合格的原材料。项目建设过程中
要加强施工质量监理。建设项目试车前，制定严密的试
车方案和应急处置预案；严格按照化工生产建设项目试
车程序、要求进行；要高度重视压力容器和压力管道质
量验收工作，未经检测检验合格，不得投入使用；组织
和参与试车的人员都要经过安全技术培训，熟悉生产工
艺、操作方法和紧急处置措施。
③ 各级安全监管部门要加强对危险化学品建设项
目和试生产的安全监管。各级安全监管部门要按照
《国家安全监管总局关于开展化工企业安全生产整治
工作的通知》（安监总危化〔2007〕84号）的要求，
认真普查本地区在建和拟建危险化学品建设项目的情
况，建立档案，分类监督。对未经设立安全审查的在
建危险化学品建设项目，一律依法责令建设单位停止
建设，并予以处罚，责令建设单位限期补办设立安全
审查手续；设立安全审查中，发现不符合安全要求的
在建危险化学品建设项目，一律予以取缔；对未经试
生产（使用）备案的试生产项目，一律依法责令停止
试生产活动并予以处罚。
④ 扎实推进化工行业安全生产隐患排查治理专项
行动。各级安全监管部门要按照《国务院办公厅关于
在重点行业和领域开展安全生产隐患排查治理专项行
动的通知》的要求，对照国务院安委会办公室印发的
指导意见的要求，对本地区化工企业安全生产隐患自
查自改情况进行督导和检查。要重点检查中小氮肥厂
安全生产隐患自查自改情况。要组织专家深入中小化
工企业，帮助企业查找安全生产隐患，制定整改方案
和措施，提高企业安全管理水平。
（3）氨储存系统
为全厂重大危险源，应加强管理，配置如下的安
全设施（合成氨生产企业安全标准化实施指南
AQ/T3017—2008）：
1) 罐区电气设备符合防火防爆要求；
2）应设置液氨储罐远传监控、超限报警装置；
3）超过100 m3 的液氨储罐应设双安全阀，安全阀
排气应引至回收系统或火炬排放燃烧系统；
4）液氨储罐进出口管线应设置双切断阀，其中一
只出口切断阀为紧急切断阀；
5）液氨储罐区应设置防火堤、备用事故氨罐、气
氨回收、应急喷淋及清净下水回收等设施；
案例分析：
2008年3月17日4时左右，湖北省随州市大地化工
有限公司液氨罐区发生氨气泄漏事故，造成约50人被
紧急疏散，3人呼吸道不适住院观察治疗。氨气具有强
烈的刺激性，氨气泄漏事故影响大、危害重，易造成
严重后果。
事故简要情况：
大地化工公司原为随县化肥厂（始建于1966年），
2004年被收购重组成立。该公司主要产品的生产能力
为合成氨6万吨/年，碳酸氢铵20万吨/年；液氨罐区有
2个贮罐(1、2号贮罐)，容积各为100m3，设计压力为
。事故发生时，1号罐为空罐，2号罐内贮存约
40m3液氨，贮罐内的驰放气不定期送至氨回收系统回
收。驰放气系统正常工作压力为。
3月16日下午，维修人员在对氨回收系统进行常
规检修时,更换了2号贮罐驰放气管道连接法兰的石棉
垫片；3月17日凌晨，氨回收和驰放气系统相继投入使
用；投用半小时后约4时许，2号贮罐驰放气管道连接
法兰处发生氨气泄漏。3名操作人员未佩戴任何防护用
具，就试图关闭驰放气控制阀，因现场氨气浓度太大，
未能成功，立即报警求援。消防人员和厂部救援人员
赶到现场后，进行紧急救援处置。5时40分，驰放气控
制阀被关闭，成功消除漏点。事故造成约2m3氨气泄漏，
因呼吸道不适送往医院观察治疗的3人已痊愈出院。
事故发生的原因及暴露出的问题：
经初步调查分析，事故发生的原因：一是在更换
驰放气管道连接法兰的石棉垫片时，未按要求对角把
紧法兰螺栓，造成石棉垫片受力不均，密封不严；二
是更换石棉垫片后，未对驰放气管道系统进行压力和
气密性试验；三是现场应急器材配备不够，应急处置
能力差。
该起事故的发生，暴露出大地化工公司安全生产
隐患排查治理工作不到位：安全生产责任制不落实，
检维修安全技术规程执行不严格，检维修后的生产设
施的投用没有严格执行有关规定，应急管理存在漏洞，
职工操作技能和安全意识薄弱等问题。
有关要求：
为认真吸取此次事故教训，有效防止同类事故的
发生，特提出以下要求：
① 各地安全监管部门要高度重视并切实加强对涉
及有毒、刺激性气体化工和危险化学品生产企业的安
全监管。要把辖区内涉及氨、氯及氯化物、硫化物气
体等有毒、刺激性气体的化工和危险化学品生产企业
做为安全监管工作的重中之重，加大监督检查的力度，
督促指导有关企业强化安全意识，建立健全企业内部
安全管理体制机制，完善安全管理规章制度，加大安
全投入，强化人员培训，加强应急管理，提高安全生
产水平，严防有毒、刺激性气体泄漏事故的发生。
② 合成氨、氯碱、炼油、硫酸等涉氨、涉氯、涉
及硫化物气体等有毒、刺激性气体的生产经营企业，
要加强工艺、设备的安全管理，严格工艺操作和严格
执行检维修安全技术规程；设备、管道投用前，要严
格按要求进行压力和气密性试验。要加强有毒、刺激
性气体贮存单元的安全管理，完善安全监控措施和安
全管理制度，及时消除事故隐患，完善应急措施，严
防事故发生。
③ 要切实提高应急处置能力。要针对涉氨、涉氯、
涉及硫化物气体等有毒物质的生产装置特点，制定专
门的事故应急预案。对可能发生的泄漏，要有完善的
事故应急处置措施，准备必要的应急救援设备和器材。
要进行应急预案演练，一旦发生事故，能够快速有效
进行处置。
④ 要进一步加强安全生产隐患排查治理工作，认
真贯彻落实《国务院办公厅关于进一步开展安全生产
隐患排查治理工作的通知》精神，按照国家安全监管
总局的统一部署，切实加强组织领导，对可能导致发
生较大以上事故的重大隐患，必须采取切实有效措施，
明确督办责任人，监督企业制定整改措施；明确整改
责任人，落实整改时限和整改资金，按时销号。各企
业要在认真排查治理隐患的基础上，完善定期排查治
理隐患的工作制度，建立隐患排查治理长效机制，确
保生产安全。
4.典型工艺介绍（主要介绍我省涉及到的生产工艺）
（1）节能AMV法
此法以天然气为原料生产合成氨，由英国帝国化
学工业公司ICI负责工艺设计，德国伍德(UHDE)公司负
责工程设计。AMV采用了凯洛格和布朗工艺的部分先
进技术，如改变一段、二段蒸汽转化条件，二段转化
炉加入过量空气，采用燃气透平以外，其主要特点是
采用新开发的低温低压下活性好的氨合成催化剂，操
作压力为。脱除过量氮也是采用深冷分离法，
但冷箱配置不像布朗流程设置在氨合成回路以前、甲
烷化工序之后，而是设置在氨合成回路中。
（2）德士古水煤浆加压气化法
由美国德士古公司(Taxaco)开发，以煤为原料制
成水煤浆进行加压气化，配耐硫变换、低温甲醇洗脱
硫脱碳净化工艺，应用厂家有山东鲁南化肥厂、陕西
渭河化肥厂、安徽淮南化肥厂、黑龙江浩良河化肥厂
等厂家均采用德士古水煤浆气化技术。
（3）凯洛格法
由美国凯洛格公司（Kellogg）开发，也是以天然
气为原料生产合成氨，分传统工艺、MEAP工艺和
TEC工艺几种，我国在上世纪引进近二十套。
（4）甲醇与合成氨联合生产的联醇法
此法系以煤为原料的中小合成氨厂广泛采用的方
法。传统联醇工艺是以合成氨生产中需要清除的CO、
CO2及原料气中H2为原料，合成有较高经济价值的化
工产品甲醇。增设联醇后，提高原料气中CO、CO2含
量可节省变换与脱碳的能耗，醇后气中CO、CO2含量
下降又可降低原料气精制消耗，这样合成氨的成本有
明显降低，所以联醇工艺是合成氨工艺发展中的一种
优化的净化组合工艺。近十多年来湖南安淳公司开发
了双甲、醇烃化工艺；南京国昌公司近年研发了非等
压醇烷化工艺。
（5）纯碱与合成氨联合生产的联碱法
该法以合成氨厂的产品NH3，副产品CO2为原料，
配以NaCl，同时生产纯碱Na2CO3和肥料NH4Cl。联碱
法将合成氨厂与碱厂的联合生产，既使两厂的原料得
以综合利用，又使两厂的生产加工设备相对简化。我
国科学家侯德榜于1924年提出了联合制碱法，称为“
侯氏制碱法”。 上世纪九十年代末，由我国制碱专家、
中国工程院院士周光耀领队开发了新型变换气制碱技
术，其节能减排功效显著。此工艺是联碱法生产中典
型的中国特色新工艺。（我省丰喜集团稷山分公司）
（6）采用变换催化剂、氧化锌脱硫剂和甲烷催化
剂的“三催化”气体净化法等。
该法以焦炉气为原料，我省目前有山焦集团化肥
厂、丰喜华瑞公司。
5.重点监控的工艺参数
合成塔、压缩机、氨储存系统的运行基本控制参
数，包括温度、压力、液位、物料流量及比例等。具
体操作要点如下：
（1）催化剂床层热点温度的控制
根据合成塔进口气体成分及生产负荷的变化，及
时调节各冷激阀、冷副阀、系统近路阀及循环机回路
阀等有关调节阀，稳定催化剂床层热点温度，温度波
动范围在±5℃以内。当发生催化剂床层温度猛降时，
应立即判明原因，采取相应措施，进行调节。
（2）氨冷器温度的调节
及时调节氨冷器液位和液氨蒸发压力，控制好氨冷
温度-5℃～-15℃，以降低合成塔进口气体中的氨含量。
并严防氨冷器的液氨带入氨压缩机。
（3）循环量及循环气中惰性气体含量的控制
根据催化剂活性及生产负荷的大小，并考虑产量
与动力消耗的关系，确定合理的循环气流量及循环气
中惰性气体含量，以达到最好的经济效果。
如果氢氮比较长时间不合格或循环气中惰性气体
含量高而引起系统压力超指标时，除要求造气工段调
整氢氮比，此外可稍开合成塔塔前或塔后放空阀，使
系统压力控制在工艺指标范围内。
（4）防止跑气和漏气
氨分离器及冷交换器底部放氨时，应严防高压气
体窜入液氨贮槽和液氨带入循环机或合成塔。
（5）废热锅炉液位及水质的控制
及时调节废热锅炉补水量，保持液位稳定在工艺
指标要求范围内，力求减少蒸汽压力波动。液位不能
过高或过低，以防引起液击或损坏废热锅炉。
严格控制废热锅炉补水量，按水质要求及时排污，
确保水质达到工艺指标要求。
（6）氢氮比的控制
氢氮比过高或过低会使触媒层温度迅速下降，压
力升高，因此将氢氮比尽可能的维持在～之间，
甲烷含量根据压力及触媒活性情况调节，以防系统温
度或压力波动过大。
（7）液位的控制
放氨液位必须保持正常，过高会使液体带入合成
塔，过低会使贮槽超压。
（8）压力的控制
在生产中不允许压力猛升猛降，应力求稳定，升
降压速率应在
（9）控制氨合成塔塔壁温度≤120℃；液氨贮槽充装
量严禁超过贮槽容积的85％。
6.安全控制的基本要求
合成氨装置温度、压力报警和联锁；物料比例控
制和联锁；压缩机的温度、分离器液位、压力报警联
锁；紧急冷却系统；紧急切断系统；安全泄放系统；
可燃、有毒气体检测报警装置。
● 人工手动控制的危险有害因素
据初步调查，我省部分中小氮肥企业的生产装置，
仍以人工手动控制为主要操作手段。从化工生产的特
点分析，人空手动控制的危险有害因素有：
(1) 现场人工操作用人多，一旦发生事故将直接造
成人员伤亡。
(2) 人的不安全行为是事故发生的重要原因。在温
度、压力、液位、进料量的控制中，阀门开关错误或
指挥错误将会导致事故的发生。
(3) 人工手动控制很难严格控制工艺参数。稍有不
慎即会出现投料比控制不当和超温、超压等异常现象，
引发溢料，火灾甚至爆炸事故。
(4) 作业环境对人体健康的影响不容忽视，很容易
造成职业危害。
(5) 设备和环境的不安全状态及管理缺陷，增加了
现场人员机械伤害、触电、灼伤、高处坠落及中毒等
事故的发生，直接威胁现场人员安危。
自动化操作不仅能严格控制工艺参数、避免手动
操作的不安全隐患，还能降低劳动强度、改善作业环
境，而且能更好的实现高产、优质、长周期的安全运
行。
总之，对危险化工工艺装置，在不能消除固有的
危险有害因素，又不能彻底避免人为失误的情况下，
采用隔离、远程自动控制等方法是最有效的安全措施。
● 合成氨生产企业安全标准化实施指南要求：
1）应设置氢氮压缩机一段入口压力低限声光报
警；
2）应设置氨冷却器或闪蒸槽、液氨槽液位高低
报警及联锁冰机停车设施；
3）应设置液氨蒸发器、液氨储槽的压力高限报
警设施；
4）应设置压缩机润滑油系统油压低限报警、联
锁装置；
5）应设置合成系统的氨分离器、冷交高低限液
位报警装置。
7.宜采用的控制方式
将合成氨装置内温度、压力与物料流量、冷却系
统形成联锁关系；将压缩机温度、压力、入口分离器
液位与供电系统形成联锁关系；紧急停车系统。
合成单元自动控制还需要设置以下几个控制回路：
⑴氨分、冷交液位；⑵废锅液位；⑶循环量控制；
⑷废锅蒸汽流量；⑸废锅蒸汽压力。
安全设施，包括安全阀、爆破片、紧急放空阀、
液位计、单向阀及紧急切断装置等。
（四）氧化工艺
1.工艺简介
关于氧化还原反应的知识在初中化学中已有接触，
为重点掌握内容。氧化与还原总是同时发生而又不可
分开的两种反应，氧化有狭义的和广义的两种含义。
狭义的定义是物质与氧化合的反应是氧化。能氧
化其它物质而自身被还原的物质称做氧化剂，能还原
其它物质而自身被氧化的物质称做还原剂。
广义的定义是失去电子的过程是氧化，得到电子
的过程是还原，即一种物质失去电子，同时另一种物
质得到电子。失去电子的物质为还原剂，常用的还原
剂有C、H2、CO、活泼金属单质等。得到电子的物质
为氧化剂，常用的氧化剂有：空气、氧气、双氧水、
氯酸钾，高锰酸钾、硝酸盐等。氧化还原反应实际上
就是电子的转移传递，得失电子的数目相等。多数有
机化合物的氧化反应表现为反应原料得到氧或失去氢
的过程。
氧化反应需要加热，反应过程又会放热，特别是
催化气相氧化反应一般都是在250～600℃的高温下进
行。有些物质的氧化（如氨在空气中的氧化、甲醇蒸
汽在空气中的氧化），其物料配比接近于爆炸下限，
倘若配比失调，温度控制不当，极易爆炸起火。
2.工艺危险特点
（1）反应原料及产品具有燃爆危险性；
（2）反应气相组成容易达到爆炸极限，具有闪爆
危险；
（3）部分氧化剂具有燃爆危险性，如氯酸钾，高
锰酸钾、铬酸酐等都属于氧化剂，如遇高温或受撞击、
摩擦以及与有机物、酸类接触，皆能引起火灾爆炸；
（4）产物中易生成过氧化物，化学稳定性差，受
高温、摩擦或撞击作用易分解、燃烧或爆炸。
3.重点监控单元（或设备）
氧化反应釜——有卧式和立式两种，内部装填催
化剂，通常多采用立式。上段为反应器，下段为换热
器。
氨氧化炉是硝酸生产中的关键设备，氨气与空气
混合后进入炉内，在铂触媒作用下进行氧化反应，氨
气氧化生成一氧化氮，它是一种放热反应过程，工艺
要求反应温度为850±5 ℃。影响温度的主要因素是氨气
和空气的比值。当温度受扰动而变化时，均以改变氨
量来补偿。（结构简图附后）
4.典型工艺介绍（主要介绍我省涉及到的生产工艺）
（1）甲醇氧化制甲醛
甲醛，HCHO（formaldehyde），无色、具有特
殊气味的气体，沸点℃，在常温下冷却到-19℃时，
可得液体甲醛。甲醛有毒，在很低浓度时,就能刺激眼、
鼻粘膜，浓度很大时对呼吸道粘膜也有刺激作用。甲
醛易溶于水，可形成各种浓度的水溶液，通常是
%（Wt），称为甲醛水，俗称福尔马林。甲醛蒸
汽与空气能形成爆炸性混合物，爆炸范围为7～
73%（V）。
以甲醇为原料生产甲醛，工业上有两种方法。一
种是用银网或沉积银作催化剂，称为银催化法，这种
方法操作时原料中甲醇浓度高于爆炸上限（大于36
%），即在甲醇过量和较高温度下操作。另一种是用
铁、钼、钒等金属氧化物为催化剂，称为铁钼催化法，
这种方法操作时空气过量，在空气、甲醇混合气体中，
甲醇浓度低于爆炸下限（小于%），甲醇几乎全部
转化，得到低浓度甲醛产品。（流程见后）
以甲醇、空气与水蒸汽为原料，在催化剂上生成
甲醛的主要反应为：
CH3OH + 1/2O2 → HCHO + H2O
CH3OH → HCHO + H2 H2 + 1/2O2 → H2O
铁钼催化法甲醛生产工艺流程图
银催化法甲醛生产工艺流程图
（2）氨氧化制硝酸
工业上生产稀硝酸的方法几乎全部采用氨氧化法，即
将氨在以铂为主体的网状铂合金催化剂下接触氧化生成一
氧化氮，然后将一氧化氮进一步氧化成二氧化氮，最后用
水吸收二氧化氮而制成稀硝酸。其主要生成过程的反应如
下：
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + 216700 Cal (1-1-1)
2NO + O2 = 2NO2 + 29500 Cal (1-1-2)
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO + 17590 Cal (1-1-3)
由式（1-1-3）可知在生成HNO3的同时生成NO，NO
需再氧化为NO2，才能被水吸收，故吸收过程中亦存在着
NO再氧化的过程。
氧接触氧化生成稀硝酸的总反应（不计副反应）为：
NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O (1-1-4)
5. 重点监控的工艺参数
氧化反应釜内温度和压力；氧化反应釜内搅拌速
率；氧化剂流量；反应物料的配比；气相氧含量；过
氧化物含量等。
在催化氧化过程中，对于放热反应，应控制适宜
的温度、流量，防止超温、超压和混合气处于爆炸范
围。
以氨氧化制硝酸为例，氧化炉的正常运行是整个
硝酸生产的关键，应经常检查氧化炉温度；氨、空气
流量；氨、空气比值；混合气中氨浓度等参数。
6. 安全控制的基本要求
反应釜温度和压力的报警和联锁；反应物料的比
例控制和联锁及紧急切断动力系统；紧急断料系统；
紧急冷却系统；紧急送入惰性气体的系统；气相氧含
量监测、报警和联锁；安全泄放系统；可燃和有毒气
体检测报警装置等。
同样以氨氧化制硝酸为例，流程中应至少设置如
下3个快动遥控阀：R1——氨气快动切断阀；R2——
尾气放空快动阀；R3——二次空气放空快动阀。其操
作过程如下：
（1）当“三合一”或“四合一”压缩机组停车时，
氨快动阀R1切断氨，R2、R3自动开启；
（2）当氨/空气达%时报警，大于%时R1
关；
（3）氧化炉温度高于870℃时，R1阀关；
（4）废锅汽包液面低时报警后，R1阀关；
（5）过滤器出口氨气温度＜40℃时报警，低于
20℃时则R1阀关。
7.宜采用的控制方式
将氧化反应釜内温度和压力与反应物的配比和流
量、氧化反应釜夹套冷却水进水阀、紧急冷却系统形
成联锁关系，在氧化反应釜处设立紧急停车系统，当
氧化反应釜内温度超标或搅拌系统发生故障时自动停
止加料并紧急停车。配备安全阀、爆破片等安全设施。
为了防止氧化反应器在发生爆炸或燃烧时，危及
人身和设备安全，在反应器前后管道上应安装阻火器，
阻止火焰蔓延，防止回火，使燃烧不致影响其他系统。
再则为了防止反应器发生爆炸，应设有泄压装置，对
于工艺参数的控制，应尽可能采用自动控制或自动调
节，以及报警联锁装置。
合成工段流程（1）
合成工段流程（2）
硝酸工艺流程图（1）
硝酸工艺流程图（2）
液氨贮罐流程图（1）
液氨贮罐流程图（2）
鹤管（1）
鹤管（2）
