化肥活性檢測(cè)中催化劑使用危險(xiǎn)性分析

錢戰(zhàn) 許保強(qiáng)

摘 要：化肥催化劑活性檢測(cè)具有活性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)較高、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、高溫與高壓、以非標(biāo)設(shè)備為主、拆裝多且溫度浮動(dòng)大、自動(dòng)化程度比較高、包含的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)較多等特征。在進(jìn)行化肥催化劑活性檢測(cè)過(guò)程中，會(huì)存在較大的危險(xiǎn)性，表現(xiàn)為原料氣具有易燃易爆的性質(zhì)、高溫操作產(chǎn)生的危險(xiǎn)性、高壓環(huán)境產(chǎn)生的危險(xiǎn)性等。

關(guān)鍵詞：化肥;活性檢測(cè);催化劑;危險(xiǎn)性

化肥是農(nóng)業(yè)種植中不可缺少的重要組成部分，我國(guó)農(nóng)業(yè)的逐步發(fā)展也推動(dòng)了我國(guó)化肥工業(yè)的不斷前進(jìn)。現(xiàn)階段，我國(guó)已經(jīng)建立的化肥生產(chǎn)廠家有80多家，能夠生產(chǎn)的化肥品種也有40余種，產(chǎn)品型號(hào)更是超過(guò)了290種，年均化肥產(chǎn)量為114 kt。為了確保化肥產(chǎn)品的品質(zhì)，應(yīng)加強(qiáng)化肥生產(chǎn)全過(guò)程的監(jiān)督和檢測(cè)、提高化肥催化劑產(chǎn)品品質(zhì)，許多單位在原有實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造或者重新構(gòu)建新型化肥催化劑活性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所以及設(shè)備。從現(xiàn)階段的使用狀況來(lái)看，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備的使用狀況良好，并在改善化肥催化劑產(chǎn)品品質(zhì)上發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了化肥催化劑產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提升。然而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中仍然存在較多的問(wèn)題，給安全生產(chǎn)埋下了較大的隱患。因此，本研究重點(diǎn)分析了化肥催化劑活性檢測(cè)的特征，探究了化肥催化劑在進(jìn)行活性檢測(cè)中存在的危險(xiǎn)因素，指出了活性檢測(cè)設(shè)備需要達(dá)到的安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為保障化肥催化劑活性檢測(cè)過(guò)程的安全性提供了幫助。

1 ? ?化肥催化劑活性檢測(cè)特征

1.1 ?活性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)較高、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)

在進(jìn)行化肥催化劑活性檢測(cè)的過(guò)程中，保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性非常重要。因此，在開(kāi)展實(shí)際檢測(cè)工作時(shí)，需要全面落實(shí)相關(guān)產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，對(duì)檢測(cè)環(huán)節(jié)中的溫度、壓力、濕度以及原材料等方面因素進(jìn)行控制[1]。假如在活性檢測(cè)過(guò)程中，許多因素的狀態(tài)不穩(wěn)定，則必須對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化，直到各項(xiàng)因素都處于穩(wěn)定狀態(tài)。此外，相比于其他類型的化工產(chǎn)品，化肥催化劑的檢測(cè)時(shí)間非常長(zhǎng)，在十分順利的情形下，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程最少需要耗時(shí)50 h，而最長(zhǎng)可能會(huì)達(dá)到115 h。如果在檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，還需要延長(zhǎng)檢測(cè)時(shí)間。

1.2 ?高溫與高壓

當(dāng)下化肥催化劑的類型較多，而絕大多數(shù)催化劑在活性檢測(cè)時(shí)，都必須要在高溫與高壓的環(huán)境下進(jìn)行，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性[2]。比如在進(jìn)行天然氣一段與二段催化劑檢測(cè)過(guò)程中，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定了催化劑活性檢測(cè)的溫度以及壓力，即末端位置的溫度要達(dá)到（815±3）℃，開(kāi)端位置溫度要達(dá)到（795±3）℃，內(nèi)部環(huán)境壓力要達(dá)到（2.80±0.04）MPa;在進(jìn)行氨合成催化劑活性檢測(cè)過(guò)程中，根據(jù)規(guī)定，需要在檢測(cè)過(guò)程中保證活性溫度處于450 ℃左右，耐熱溫度要能夠達(dá)到525 ℃，內(nèi)部環(huán)境壓力要達(dá)到14.5 MPa。從這些示例中可以看出，催化劑活性檢測(cè)的溫度與壓力要求非常高，給活性檢測(cè)設(shè)備以及控制裝置帶來(lái)了較大的挑戰(zhàn)。

1.3 ?以非標(biāo)設(shè)備為主，拆裝多且溫度浮動(dòng)大

化肥催化劑活性檢測(cè)裝置涵蓋多個(gè)組成部分，比如壓縮機(jī)、計(jì)量泵、收集器等。在這些單體設(shè)備中，只有一些電機(jī)以及泵站等屬于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施，其余的均是非標(biāo)設(shè)備，都必須要根據(jù)實(shí)際使用工況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，設(shè)備的兼容性較差[3]。與此同時(shí)，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，往往還需要對(duì)設(shè)施中的反應(yīng)器以及凈化器等進(jìn)行多次拆裝，很容易對(duì)其中的密封件造成損壞，縮短密封件的使用壽命。此外，檢測(cè)設(shè)備的內(nèi)部環(huán)境溫度浮動(dòng)較大，循環(huán)往復(fù)地升溫和降溫，也會(huì)對(duì)設(shè)備本體部分以及焊縫位置產(chǎn)生較大影響，縮短設(shè)備的使用壽命。

1.4 ?自動(dòng)化程度較高

在進(jìn)行化肥催化劑活性檢測(cè)過(guò)程中，包含的參數(shù)類型非常多，比如壓力、溫度、時(shí)間、流量、試劑分析等。這些參數(shù)之間有著較大的關(guān)聯(lián)性，如果通過(guò)人工來(lái)控制，會(huì)產(chǎn)生比較大的控制誤差，因此在開(kāi)展化肥催化劑活性檢測(cè)時(shí)，一般都是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)完成各項(xiàng)操作和調(diào)整，避免產(chǎn)生不必要的誤差，確保獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性與真實(shí)性。

1.5 ?包含的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)較多

開(kāi)展化肥催化劑活性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅有檢測(cè)必備的原料氣，也有試劑分析過(guò)程中所需要的不同化學(xué)試劑與輔助材料，甚至還有檢測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的各種廢氣與廢液。盡管這些廢棄物的總量不是非常龐大，但是均具有一定的毒性，存在易燃、易爆的風(fēng)險(xiǎn)以及較強(qiáng)的腐蝕性[4]。

2 ? ?化肥活性檢測(cè)中催化劑的危險(xiǎn)性分析

化肥催化劑的活性檢測(cè)過(guò)程具有非常顯著的特征，導(dǎo)致在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中存在許多隱性的危險(xiǎn)源，比如易發(fā)生火災(zāi)與爆炸事件，也可能會(huì)出現(xiàn)中毒、高溫灼燒以及窒息等危險(xiǎn)。所以，要善于發(fā)現(xiàn)化肥催化劑活性檢測(cè)中的隱藏問(wèn)題，并采取有效措施來(lái)預(yù)防，確保催化劑活性檢測(cè)過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性。

2.1 ?原料氣具有易燃易爆的性質(zhì)

由于化肥催化劑活性檢測(cè)中的原料氣種類繁多，并且許多氣體具有易燃易爆的特性，常見(jiàn)的可燃性氣體有氫氣、硫化氫氣體、氨氣、一氧化碳?xì)怏w、甲醇?xì)怏w以及甲烷氣體等，每種氣體的爆炸極限有著較大的區(qū)別，必須要全面了解并建立正確的認(rèn)知[5]。多種可燃?xì)怏w的爆炸極限如表1所示。

可燃性氣體的危險(xiǎn)性大小與其對(duì)應(yīng)的爆炸質(zhì)量分?jǐn)?shù)下限成反比，即當(dāng)某種氣體的爆炸下限較低時(shí)，易燃易爆性較高;當(dāng)爆炸下限較高時(shí)，易燃易爆性較低。此外，氣體的危險(xiǎn)性大小還隨著爆炸范圍的擴(kuò)大而增大，兩者成正比，具體計(jì)算公式如下[6]：

對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合上述計(jì)算公式，可以得到各種氣體的爆炸危險(xiǎn)系數(shù)。這6種可燃性氣體中，氫氣的危險(xiǎn)系數(shù)最高，達(dá)到了17.7，是上述氣體中危害性最大的氣體。

氨合成催化劑以及高溫變換催化劑活性檢測(cè)過(guò)程中采取的原料氣有氫氣與氮?dú)饣旌蠚怏w、半水煤氣體等，對(duì)其爆炸極限進(jìn)行分析和計(jì)算，能夠得到兩種氣體的爆炸上限與下限，如表2所示。

2.2 ?高溫操作產(chǎn)生的危險(xiǎn)性

在進(jìn)行化肥催化劑活性檢測(cè)的過(guò)程中，當(dāng)操作溫度過(guò)高時(shí)，極易著火爆炸。出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是由以下原因造成 ? 的[7]：（1）高溫的外表面也具有非常高的溫度，一些易燃物質(zhì)與之接觸很容易引發(fā)火災(zāi)。（2）在高溫環(huán)境中存在許多易燃易爆的氣體混合物，當(dāng)空氣泄漏進(jìn)設(shè)備中，就會(huì)引發(fā)混合氣體的燃燒和爆炸。（3）高溫環(huán)境已經(jīng)超過(guò)了一些氣體的可燃點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)氣體泄露時(shí)，高溫氣體與空氣接觸便會(huì)立即燃燒。（4）長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下，設(shè)備中金屬材料的金相組織會(huì)發(fā)生變化，降低材料的耐腐蝕性能和設(shè)備強(qiáng)度，由此產(chǎn)生較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。（5）當(dāng)氣體處于高溫環(huán)境下時(shí)，自身的爆炸極限也會(huì)變大。比如煤氣在正常環(huán)境下的爆炸極限為20%左右，而當(dāng)將煤氣加熱到100 ℃時(shí)，爆炸極限就上升到25%左右。爆炸極限越大，相應(yīng)的危險(xiǎn)系數(shù)也就越高。

2.3 ?高壓環(huán)境產(chǎn)生的危險(xiǎn)性

化肥催化劑的類型較多，不同催化劑的活性檢測(cè)條件也大不相同，許多催化劑需要在高溫環(huán)境下開(kāi)展活性檢測(cè)工作，比如氨催化劑的活性檢測(cè)壓力為14.8 MPa、合成甲醇催化劑的活性檢測(cè)壓力為11.2 MPa等。因?yàn)楦邏涵h(huán)境對(duì)設(shè)備生產(chǎn)要求較高，不僅要使用特殊材質(zhì)，還給加工、管件閥的選用都造成了較大困難。另外，設(shè)備長(zhǎng)期處于高壓環(huán)境下，抗腐蝕性會(huì)降低，設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度也會(huì)越來(lái)越低。高壓環(huán)境下可燃?xì)怏w的爆炸極限也會(huì)提高，特別是對(duì)上限的影響非常大。比如在正常壓力環(huán)境下，甲烷氣體的爆炸上限是13.8%，當(dāng)壓力達(dá)到13 MPa時(shí)，爆炸上限會(huì)增長(zhǎng)至46.8%，導(dǎo)致發(fā)生爆炸事故的概率大大提升。

3 ? ?結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，化工企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中，必須要將安全放在第一位。在進(jìn)行化肥催化劑活性檢測(cè)過(guò)程中，需要充分了解化肥催化劑活性檢測(cè)的特征，充分掌握化肥催化劑活性檢測(cè)中的各項(xiàng)危險(xiǎn)因素，為企業(yè)的安全生產(chǎn)與穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，做到防患于未然。

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