合成氨装置的防爆等级

① 什么是合成氨

合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，为一种基本无机化工流程。现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。

合成氨反应的机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。

(1)合成氨装置的防爆等级扩展阅读：

合成氨的主要初始原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。

1、天然气制氨

天然气先经脱硫，通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.10.3体积，经甲烷化作用除去后，制的氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。

2、重质油制氨

重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。

3、煤（焦炭）制氨

以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。中国能源结构上存在多煤缺油少气的特点，煤炭成为主要的合成氨原料，天然气制氨工艺则受到严格限制。

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看一下防爆标准不就行了吗？GB3836就是国标的防爆标准，欧标的是IEC60079和EN60079

③ 设有10molN2(g)和20molH2(g)在合成氨装置中混合，反应后有5molNH3(g)生成

反应生成5molNH3，参与反应了2.5molN2和7.5molH2。
以
N2(g)+3H2(g)====2NH3(g)

式
表示反应进度为:5/2=2.5mol
以
2/1N2(g)+2/3H2(g)====NH3(g)
表示反应进度为:5/1=5mol

④ “仪表校验标准器”与“被测仪表”精度等级关系

单元仪表校准、试验技术措施
编制说明
115) 单台仪表的校准和试验传统称为一次调校，即仪表安装前的校验，它是在规定条件下，为确定测量仪器仪表或测量系统的示值、实物量具或标准物质所代表的值与相对应的由参考标准确定的量值之间关系的一组操作。其目的是：检查仪表在运输途中有无损伤；核对仪表的规格型号及功能是否符合设计文件的要求；仪表的精密度是否符合制造厂技术文件的规定。因此，它是一项技术含量高，工作要求细，范围比较广的工作。这一工作质量的好坏，将直接影响系统试验和装置的产品质量及运行安全，对评价仪表工程的施工质量具重大影响。为了保证单台仪表的校准和试验质量，特编制此方案。
116) 由于招标文件中未说明仪表的详细种类、规格、型号，故本方案仅着重说明智能变送器、旋转机械量仪表和一般装置常见仪表的校准。有关DCS、PLC系统试验前的功能测试和一些辅助仪表的校准，本方案不再阐述，特此说明。
编制依据
117) 《海洋石油化肥项目合成氨装置建筑、安装工程招标书》。
118) 《自动化仪表工程施工及验收规范》及其验评标准（GBJ93－86，GBJ131－90）。
119) 石油化工仪表工程施工技术规程（SH3521－1999）。
120) 公司质量体系文件。
121) 化学工业计量检定人员管理办法。
单台仪表校准、试验程序

校准、试验方法及质量要求
一般规定
122) 试验环境条件：
仪表的校准和试验（不含执行器）应在试验室内进行。试验室应具备下列条件：
a) 室内清洁、安静，光线充足，无振动，无对仪表及线路的电磁场干扰。
b) 室内温度保持在10~35℃。
c) 电源电压稳定，交流电源及60V以上的直流电源电压波动不应超过±10%。60V以下的直流电源电压波动不应超过±5%。
d) 气源应清洁、干燥，露点比最低环境温度低10℃以上，气源压力稳定，调压设施完备。
仪表校准和试验用的标准仪器仪表，应具备有效的计量检定合格证明，其基本误差的绝对值不宜超过被校准仪表基本误差绝对值的1/3。
仪表校准和试验的条件、项目、方法应符合制造厂技术文件的规定和设计文件要求，并应使用制造厂已提供的专用工具和试验设备。
从事校准和试验工作的人员，应具备相应的资质和省级以上化工主管部门颁发的检定证件，并能熟练地掌握试验项目的操作技能，正确使用、维护所用计量器具。
单台仪表校准点应在全量程范围内的均匀选取，一般不应少于5点。
仪表校准和试验前应对仪表进行外观检查，其内容应包括：
a) 仪表的型号、规格、材质、防爆级别等应符合设计文件要求。
b) 无变形、损伤、油漆脱落、零件丢失等缺陷，外形主要尺寸、连接螺纹符合设计要求。
c) 铭牌标志、附件、备件齐全。
d) 产品技术文件和质量证明书齐全。
仪表经校准和试验后，应达到下列要求：
a) 基本误差、回差应符合仪表的允许误差。
b) 仪表零位正确，偏差值不超过允许误差的1/2。
c) 报警、联锁设定偏差不超过仪表允许误差，其设定值符合设计文件要求。
d) 指针在整个行程中无抖动、摩擦和跳动现象。
e) 可调部件应留有再调整的余地。
f) 数字显示仪表无闪烁现象。
g) 记录仪表划线或打字应清晰，记录纸移动正常。记录误差符合仪表精度要求。
仪表校准试验后，应及时填写校验记录，并要求数据真实、项目齐全、字迹清晰、签字完备，并在表体明显位置贴上“产品合格”标识和标注位号。
校准合格的仪表应按公司物质贮存程序的有关要求妥善保管。经调整不合格的仪表应通报设备计划员和工号工程师会同监理、业主等有关人员检查、确认后，退库处理。
温度仪表
123) 双金属温度计、压力式温度计应进行示值校准，一般校验点不少于两点。如被校仪表已指示环境温度，可将环境温度当作一个校准点，另取一个点即可。在二个校准点中，若有一点不合格，则应判被校表不合格。该试验的操作要点是将温包或双金属温度计的感温元件与标准水银温度计的感温液置于同一环境温度中，注意控制被测介质温度的变化缓慢而均匀。如多支双金属温度计或压力式温度计同时校准，应按正、反顺序检测两次，取其平均值。
124) 热电偶、热电阻应作导通和绝缘检查，并应进行常温下mv、电阻测试，一般不再进行热电性能试验。如业主坚持对装置中主要检测点和有特殊要求的检测点的热电偶、热电阻进行热电性能试验，原则上不超过总量的10%。热电偶、热电阻热电特性的允许误差分别见表
常用热电偶允许误差表
分度号 级别 使用温度范围（℃） 允 许 偏 差（℃） 技术标准号
S Ⅰ 0~1000 ±1 JJG141-83
1100~1600 ±[1+(t-1100)×0.003]
Ⅱ 0~600 ±1.5
600~1600 ±0.25%t
K Ⅰ -40~1100 ±1.5℃或±0.75%t GB2614-85
Ⅱ -40~1300 ±2.5或±0.4%t
Ⅲ -200~40 ±2.5或±1.5%t
E Ⅰ -40~800 ±1.5或±0.4%t GB4993-85
Ⅱ -40~900 ±2.5或±0.75%t
Ⅲ -200~40 ±2.5或±1.5%t
T Ⅰ -40~350 ±0.5或±0.4%t GB2903-82
Ⅱ -40~350 ±1.0或±0.75%t
Ⅲ -200~40 ±1.0或±1.5%t
J Ⅰ -40~750 ±1.5或±0.4%t GB4994-85
Ⅱ -40~750 ±2.5或±0.75%t
注：1、t为被测温度；
2、允许偏差以℃或实际温度的百分数表示，应采用其中计算数值较大的值（分度号为S的热电偶除外）。
常用热电阻允许误差值
名称 级别 分度号 R0（Ω） 允许误差（℃）
铂热电阻 A级 Pt10 10 ±(0.15+0.002|t|)
Pt100 100 ±(0.15+0.002|t|)
B级 Pt10 10 ±(0.30+0.005|t|)
Pt100 100 ±(0.30+0.005|t|)
铜热电阻 Cu50 50 ±(0.30+0.006|t|)
Cu100 100 ±(0.30+0.006|t|)
注：1、R0为0℃时的标准电阻；
2、t为被测温度；
数字温度指示调节仪：
a) 仪表的试验项目应包括：指示基本误差、稳定度误差、设定点误差及PID特性试验等。
b) 指示基本误差试验宜采用输入基准法校准，但需重复试验两次，取其最大差值作为被校仪表在该点的误差。
c) 仪表稳定度试验包括显示波动量和示值漂移量的测定，做为评价仪表品质的参数，一般仪表显示波动量不得大于其分辨力，1小时内示值漂移量不得大于仪表允许误差的1/4。
d) 带调节功能的仪表，应在量程的10%、50%、90%附近，试验校准设定点偏差及比例积分微分功能的检定，设定点的偏差应不大于仪表允许误差，实际比例带应在刻度值的±25%的范围内，积分时间固定的仪表，实际积分时间应在（1±0.5）Ti范围内。积分微分时间可调的仪表，实际积分微分时间与积分微分时间刻度值的允许偏差为±50%。
温度变送器：
a) 按照仪表铭牌标志的输入、输出信号范围和类型进行输入、输出特性的校准和试验，其校准接线方法应符合制造厂技术文件要求。
b) 与感温元件一体化的温变校准和试验时，应断开感温元件，并由此输入模拟信号。
压力仪表

⑤ 关于合成氨

20世纪初发展出来来，由源大气中氮制氨的化学方法。是化学方法方面最重要的发明之一，因为它使大气中氮的固定成为可能，从而还能由将转化为硝酸来生产肥料（和炸药）所需的硝酸盐。哈伯（F.Haber）在理论的实验上证明，如何维持来自空气的氮和来自水中的氢在适当的温度和压力，并在有催化剂的情况下反应。博施（C.Bosch）还证明如何在工业规模上实现这种方法。总反应是3H2+n2=2NH3

⑥ 实验室合成氨

答案： 解析： (1)①干燥N2、H2②通过观察气泡速率，调控N2、H2的体积比 (2)N2、H2、NH3 (3)将湿润的红色版石蕊试纸置权于乙导管出口，红色石蕊试纸变蓝，证明有氨气生成(或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于乙导管出口，有大量白烟产生，则证明有氨气生成) 提示： 本题考查NH3的制法、检验．N2和H2反应合成氨的反应是一个可逆反应，因此反应不能完全生成氨，会有N2和H2剩余．检验氨气的方法有两种，一是用湿润的红色石蕊试纸变蓝检验，二是用蘸有浓盐酸的玻璃棒产生大量的白烟检验．

⑦ 液氨储存场所的电气设备防爆等级

ExⅡAT1 比如,若用隔爆复的为ExdⅡAT1
因为具有腐制蚀性且容易挥发，所以其化学事故发生率很高。
液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。氨作为一种重要的化工原料，为运输及储存便利，通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。氨易溶于水，溶于水后形成铵根离子NH4+、氢氧根离子OH-，呈碱性的碱性溶液。液氨多储于耐压钢瓶或钢槽中，且不能与乙醛、丙烯醛、硼等物质共存。

⑧ 合成氨生产工艺过程中的危险有害因素及重大危险源都有什么，要详细资料。。

1、高温高压的工作环境。

在400°C，压强超过200MPa时，不使用催化剂，氨便可以顺利合成。实际生产中，太大的压强需要的动力就大，对材料要求也会增高，这就增加了生产成本，因此，受动力材料设备影响，我国合成氨厂一般采用20MPa~50MPa。实际生产中，一般选用500°C。

2、有毒性催化剂的使用。

采用铁触媒（以铁为主，混合的催化剂），铁触媒在500°C时活性最大。对于合成氨反应中的铁催化剂，氧气，一氧化碳，二氧化碳和水蒸气等都能使催化剂中毒。

3、有毒性的产物。

原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO。

(8)合成氨装置的防爆等级扩展阅读

1、合成氨的主要初始原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。如天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。

2、氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12%。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。

⑨ 实验室氨气的原理,装置,收集及检验

加热固体铵盐和碱的混合物

反应原理：2NH₄Cl+Ca(OH)₂=加热= CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O

反应装置：固体+固体加热制气体装置。包括试管、酒精灯、铁架台（带铁夹）等。

净化装置（可省略）：用碱石灰干燥。

收集装置：向下排空气法，验满方法是用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。

尾气装置：收集时，一般在管口塞一团棉花球，可减少NH₃与空气的对流速度，收集到纯净的NH₃。

注意事项：

不能用NH₄NO₃跟Ca(OH)₂反应制氨气。硝酸铵受撞击、加热易爆炸，且产物与温度有关，可能产生NH₃、N₂、N₂O、NO。

实验室制NH₃不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)₂。因为NaOH、KOH是强碱，具有吸湿性(潮解)易结块，不易与铵盐混合充分接触反应。又KOH、NaOH具有强腐蚀性在加热情况下，对玻璃仪器有腐蚀作用，所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH))₂制NH₃。

用试管收集氨气要堵棉花。因为NH₃分子微粒直径小，易与空气发生对流，堵棉花目的是防止NH₃与空气对流，确保收集纯净；减少NH₃对空气的污染。

实验室制NH₃除水蒸气用碱石灰，而不采用浓H₂SO₄和固体CaCl₂。因为浓H₂SO₄与NH₃反应生成(NH₄)₂SO₄。NH₃与CaCl₂反应能生成CaCl₂·8NH₃（八氨合氯化钙）。

(9)合成氨装置的防爆等级扩展阅读：

氨气的工业制法：

空气中的氮气加氢

随着大型化的发展，氨合成圈已成为降低合成氨能耗的主要单元之一。近代大型氨合成装置的代表设计有三种：

1、布朗的三塔三废锅氨合成圈

布朗三塔三废锅氨合成圈由3个合成塔和3个废锅组成。塔内有催化剂筐，气体由外壳与筐体的间隙从底部向上流过，再由上向下轴向流过催化剂床。三塔催化剂装填量比二塔多，最终出口氨含量可以从16.5%提高到21%以上，减少了循环气量，节省了循环压缩功。

合成塔控制系统非常简单，各塔设有旁路用阀门调节气体入塔温度。由于氨合成反应平衡的限制，决定了催化剂温度，不需要调节催化剂床层反应温度。

2、伍德两塔三床两废锅氨合成圈

伍德两塔三床两废锅氨合成圈采用两个较小的合成塔，3个催化剂床，两塔塔后各连一个废锅。这种结构使反应温度分布十分接近最优的反应温度，气体的循环量和压降小，投资和能耗节省，副产高压蒸汽多。

3、托普索两塔三床两废锅氨合成圈

托普索S-250系统采用无下部换热的S-200合成塔和S-50合成塔组成。

还包括：

（1）废锅和锅炉给水换热器回收废热；

（2）合成塔进出气换热器，水冷器，氨冷器和冷交换器，氨分离器及新鲜气氨冷器等。合成塔为径向流动催化剂床，采用1.5mm～3mm小催化剂，压降为0.3MPa。由S-200型塔出来的合成气，经废热锅炉回收热量，并保证入S-50型塔的合适温度，以提高单程合成率。

⑩ 合成氨工业的特点

①农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。世界人口不断增长给粮食供应带来压力，而施用化学肥料是农业增产的有效途径。氨水（即氨的水溶液）和液氨体本身就是一种氮肥；农业上广泛采用的尿素、硝酸铵、硫酸铵等固体氮肥，和磷酸铵、硝酸磷肥等复合肥料，都是以合成氨加工生产为主。
②与能源工业关系密切。合成氨生产通常以各种燃料为原料，同时生产过程还需燃料供给能量,因此,合成氨是一种消耗大量能源的化工产品。每吨液氨的理论能耗为 21.28GJ,实际能耗远比理论能耗多，随着原料、工厂规模、流程与管理水平不同而有差异。日产 1000t氨的大型合成氨装置生产液氨的实际能耗约为理论能耗的两倍（表2[ 大型氨厂生产合成氨的实际能耗]）。
③工艺复杂、技术密集。氨合成是在高压高温和催化剂存在下进行的，为气固相催化反应过程。由于氨合成催化剂（见无机化工催化剂）很易受硫的化合物、碳的氧化物和水蒸气毒害（见催化剂中毒），而从各种燃料制取的原料气中都含有不同数量的这些物质，故在原料气送往氨合成前，需将有害物质除去。因此合成氨生产总流程长，工艺也比较复杂，根据不同原料及不同的净化方法而有多种流程（见氨）。