化肥活性檢測中催化劑使用危險性分析

錢戰(zhàn) 許保強

摘 要：化肥催化劑活性檢測具有活性檢測標準較高、檢測時間長、高溫與高壓、以非標設(shè)備為主、拆裝多且溫度浮動大、自動化程度比較高、包含的危險化學(xué)物質(zhì)較多等特征。在進行化肥催化劑活性檢測過程中，會存在較大的危險性，表現(xiàn)為原料氣具有易燃易爆的性質(zhì)、高溫操作產(chǎn)生的危險性、高壓環(huán)境產(chǎn)生的危險性等。

關(guān)鍵詞：化肥;活性檢測;催化劑;危險性

化肥是農(nóng)業(yè)種植中不可缺少的重要組成部分，我國農(nóng)業(yè)的逐步發(fā)展也推動了我國化肥工業(yè)的不斷前進?，F(xiàn)階段，我國已經(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)品型號更是超過了290種，年均化肥產(chǎn)量為114 kt。為了確?；十a(chǎn)品的品質(zhì)，應(yīng)加強化肥生產(chǎn)全過程的監(jiān)督和檢測、提高化肥催化劑產(chǎn)品品質(zhì)，許多單位在原有實驗室的基礎(chǔ)上進行改造或者重新構(gòu)建新型化肥催化劑活性檢測實驗場所以及設(shè)備。從現(xiàn)階段的使用狀況來看，各個實驗室與設(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，促進了化肥催化劑產(chǎn)品質(zhì)量的進一步提升。然而在實際生產(chǎn)過程中仍然存在較多的問題，給安全生產(chǎn)埋下了較大的隱患。因此，本研究重點分析了化肥催化劑活性檢測的特征，探究了化肥催化劑在進行活性檢測中存在的危險因素，指出了活性檢測設(shè)備需要達到的安全規(guī)范標準，為保障化肥催化劑活性檢測過程的安全性提供了幫助。

1 ? ?化肥催化劑活性檢測特征

1.1 ?活性檢測標準較高、檢測時間長

在進行化肥催化劑活性檢測的過程中，保障檢測結(jié)果的準確性非常重要。因此，在開展實際檢測工作時，需要全面落實相關(guān)產(chǎn)品實驗方法以及實驗標準中的規(guī)定，對檢測環(huán)節(jié)中的溫度、壓力、濕度以及原材料等方面因素進行控制[1]。假如在活性檢測過程中，許多因素的狀態(tài)不穩(wěn)定，則必須對相關(guān)參數(shù)進行不斷優(yōu)化，直到各項因素都處于穩(wěn)定狀態(tài)。此外，相比于其他類型的化工產(chǎn)品，化肥催化劑的檢測時間非常長，在十分順利的情形下，整個檢測過程最少需要耗時50 h，而最長可能會達到115 h。如果在檢測過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，還需要延長檢測時間。

1.2 ?高溫與高壓

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

1.3 ?以非標設(shè)備為主，拆裝多且溫度浮動大

化肥催化劑活性檢測裝置涵蓋多個組成部分，比如壓縮機、計量泵、收集器等。在這些單體設(shè)備中，只有一些電機以及泵站等屬于標準設(shè)施，其余的均是非標設(shè)備，都必須要根據(jù)實際使用工況進行專門設(shè)計和開發(fā)，設(shè)備的兼容性較差[3]。與此同時，在實際檢測過程中，往往還需要對設(shè)施中的反應(yīng)器以及凈化器等進行多次拆裝，很容易對其中的密封件造成損壞，縮短密封件的使用壽命。此外，檢測設(shè)備的內(nèi)部環(huán)境溫度浮動較大，循環(huán)往復(fù)地升溫和降溫，也會對設(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 ?自動化程度較高

在進行化肥催化劑活性檢測過程中，包含的參數(shù)類型非常多，比如壓力、溫度、時間、流量、試劑分析等。這些參數(shù)之間有著較大的關(guān)聯(lián)性，如果通過人工來控制，會產(chǎn)生比較大的控制誤差，因此在開展化肥催化劑活性檢測時，一般都是通過計算機系統(tǒng)來完成各項操作和調(diào)整，避免產(chǎn)生不必要的誤差，確保獲得的實驗數(shù)據(jù)具有較高的準確性與真實性。

1.5 ?包含的危險化學(xué)物質(zhì)較多

開展化肥催化劑活性檢測實驗時，不僅有檢測必備的原料氣，也有試劑分析過程中所需要的不同化學(xué)試劑與輔助材料，甚至還有檢測過程中產(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、易爆的風險以及較強的腐蝕性[4]。

2 ? ?化肥活性檢測中催化劑的危險性分析

化肥催化劑的活性檢測過程具有非常顯著的特征，導(dǎo)致在實際檢測過程中存在許多隱性的危險源，比如易發(fā)生火災(zāi)與爆炸事件，也可能會出現(xiàn)中毒、高溫灼燒以及窒息等危險。所以，要善于發(fā)現(xiàn)化肥催化劑活性檢測中的隱藏問題，并采取有效措施來預(yù)防，確保催化劑活性檢測過程的安全性和穩(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，常見的可燃性氣體有氫氣、硫化氫氣體、氨氣、一氧化碳氣體、甲醇氣體以及甲烷氣體等，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知[5]。多種可燃氣體的爆炸極限如表1所示。

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

對表1中的數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)合上述計算公式，可以得到各種氣體的爆炸危險系數(shù)。這6種可燃性氣體中，氫氣的危險系數(shù)最高，達到了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過程中采取的原料氣有氫氣與氮氣混合氣體、半水煤氣體等，對其爆炸極限進行分析和計算，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)生的危險性

在進行化肥催化劑活性檢測的過程中，當操作溫度過高時，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，當空氣泄漏進設(shè)備中，就會引發(fā)混合氣體的燃燒和爆炸。（3）高溫環(huán)境已經(jīng)超過了一些氣體的可燃點，當出現(xiàn)氣體泄露時，高溫氣體與空氣接觸便會立即燃燒。（4）長期處于高溫環(huán)境下，設(shè)備中金屬材料的金相組織會發(fā)生變化，降低材料的耐腐蝕性能和設(shè)備強度，由此產(chǎn)生較大的安全風險。（5）當氣體處于高溫環(huán)境下時，自身的爆炸極限也會變大。比如煤氣在正常環(huán)境下的爆炸極限為20%左右，而當將煤氣加熱到100 ℃時，爆炸極限就上升到25%左右。爆炸極限越大，相應(yīng)的危險系數(shù)也就越高。

2.3 ?高壓環(huán)境產(chǎn)生的危險性

化肥催化劑的類型較多，不同催化劑的活性檢測條件也大不相同，許多催化劑需要在高溫環(huán)境下開展活性檢測工作，比如氨催化劑的活性檢測壓力為14.8 MPa、合成甲醇催化劑的活性檢測壓力為11.2 MPa等。因為高壓環(huán)境對設(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)備長期處于高壓環(huán)境下，抗腐蝕性會降低，設(shè)備機械強度也會越來越低。高壓環(huán)境下可燃氣體的爆炸極限也會提高，特別是對上限的影響非常大。比如在正常壓力環(huán)境下，甲烷氣體的爆炸上限是13.8%，當壓力達到13 MPa時，爆炸上限會增長至46.8%，導(dǎo)致發(fā)生爆炸事故的概率大大提升。

3 ? ?結(jié)語

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

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