高壓洗滌器爆炸原因分析及預防措施

竇懷云 王克立

(兗礦魯南化肥廠,山東 滕州 2775277)

高壓洗滌器爆炸原因分析及預防措施

竇懷云 王克立

(兗礦魯南化肥廠,山東 滕州 2775277)

分析了高壓洗滌器的爆炸原因,并提出了預防措施,確保系統安全運行。

高壓洗滌器;煤炸;原因;措施

0 引 言

采用CO2氣提工藝的尿素生產裝置中,原料氣CO2純度一般為 96%～98%(V),其中通常含有0.6%～1.0%(V)的 H2、CH4等氣體。同時為防止尿素設備的腐蝕,一般采取在原料CO2氣中加入空氣。這樣在尿素合成過程中未反應的 NH3與O2、H2、CH4等易形成爆炸性混合物,在遇到靜電、摩擦、火源等可能發生爆炸。本文主要從高壓洗滌器爆炸的情況進行分析,要求工藝操作如何控制,確保系統安全運行。

1 高壓洗滌器的工藝流程

尿素合成塔頂部的氣體首先進入高壓洗滌器上部的防爆空腔進行緩沖,然后導入下部的管式換熱器與中心管流下的甲銨液在底部相混合,在列管內并流上升進行吸收。氣體中的氨和二氧化碳,用低壓甲銨冷凝器來的甲銨液冷凝吸收,然后經高壓甲銨冷凝器再返回合成塔,不冷凝的惰性氣體和一定數量的氨氣,自高壓洗滌器頂部排出高壓系統,進入低壓吸收塔經洗滌吸收后,尾氣通過放空筒排入大氣,液體進入常壓吸收塔作吸收劑。

高壓洗滌器上部是為預防爆炸而充滿惰性氣體的球形空腔;中部為裝有鮑爾環填料的吸收段,在填料吸收段的圓筒外壁上設有爆破的淺槽,當洗滌后的氣體發生爆炸時,可使淺槽縱向破裂泄壓,并通過球內的保護氣體而得到緩沖,從而保證設備本身和整個裝置的安全;吸收段下方設有集液漏斗,并與管式換熱器中心管連通,使循環液直接進入洗滌器的下管箱,從而強化了吸收洗滌的作用。

2 高壓洗滌器爆炸情況分析

高壓洗滌器的防爆空間發生爆炸,一般發生在系統開停車或系統負荷大幅度波動時,系統的工藝指標發生嚴重偏離,以下分別就各種情況給以介紹。

2.1 停車時發生爆炸

某廠尿素工序系統因外界原因需要停車,主要停車步驟為:

(1)操作人員將逐步降低系統生產負荷,同時通知現場人員將高壓系統排放關系處理暢通;通知現場人員停氨泵;總控崗位關閉液氨的電磁閥;將高壓調溫水夾套蒸汽與高壓甲銨冷凝器殼程的蒸汽閥打開,保持高壓洗滌器的出液溫度120℃左右”

(2)總控人員關合成塔出液調節閥、關汽提塔出液調節閥;將高壓洗滌器出氣調節閥保持5%開度;現場人員通過排放雙閥,排放高壓洗滌器內物料。

(3)現場人員啟動高壓沖洗水泵沖洗液氨管線,然后沖洗高壓洗滌器甲銨液管線,在沖洗結束后,操作人員重新確認了高壓洗滌器出氣切斷閥的開度,隨后聽到高壓洗滌器內部發生異常聲響。

2.1.1 原因分析

系統停車后,操作工用高壓沖洗水沖洗甲銨液管線及高壓洗滌器出氣管線,溶液中大部分的NH3被水吸收,不容易被吸收的惰性氣CO2、H2、CH4比例增大,在操作工打開氣相管線閥門時,高壓的混合氣體突然泄放,可能引發了靜電,引爆了爆炸性混合氣體。

2.1.2 預防措施

①系統在停車時,首先切斷液氨進料,CO2氣要繼續加入系統10～15min,盡可能增加合成塔尾氣的惰性氣體含量,如果系統在停車前,液氨過多,停車時CO2氣要晚停10～15min。

②停車后高壓洗滌器的放空調節閥要有一定的開度(一般5%),以保證空間內可爆炸性氣體緩慢發出,不積聚在高壓洗滌器內。

③沖洗高壓洗滌器出氣管道時,時間要適宜,一般在10min以內,同時嚴禁開關高壓洗滌器出氣切斷閥,同時總控人員要將調節閥在原閥位開度上增加1%～2%即可。

2.2 開車時發生爆炸

某廠因前系統原因,尿素系統保壓保液停車。在開車投料時,啟動甲銨泵首先向系統最慢速加水,發現高壓洗滌器出液溫度上升2℃,隨后總控啟動氨泵投料,氨泵投料后,總控發現高壓系統壓力上升較快,高壓洗滌器出液溫度基本不上升,初步分析高壓調溫水換熱器可能堵塞。于是緩慢提高壓調溫水溫度,同時降低投料的CO2負荷。但高壓壓力迅速升高,現場聽到高壓洗滌器內發生異常響聲,系統采取停車處理。

2.2.1 停車拆檢發現的情況

①組織對高壓洗滌器進行拆檢,發現高壓洗滌器出液管線部分堵塞,僅在進入高壓噴射器前有1m長管線未堵塞,但管道內甲銨液結晶硬度不大,可以疏通。

②拆檢高壓洗滌器循環冷卻器時,發現換熱器列管堵塞較為嚴重,2/3的列管內存有甲銨液結晶。

2.2.2 原因分析

①由于系統是短期停車,高壓系統保壓較高11.5MPa。在開車時系統先投入少量甲銨液,水與系統內的液氨迅速反應放熱。同時由于高壓洗滌器出液管線未完全堵塞,高壓洗滌器出液管線溫度上升,操作工判斷系統正常。于是隨后投入液氨。

②在系統大量投入物料后,但由于高壓洗滌器冷卻器列管及出液管道堵塞,導致大量物料從合成塔出料后,高壓洗滌器內無法吸收,高壓壓力迅速上升,導致高壓洗滌器防爆板內外壓力不平衡,防爆板受壓過大,產生爆炸。

2.2.3 預防措施

①開車前要對系統進行確認,一般短期停車后開車,要啟動高壓沖洗水泵對高壓洗滌器出液管線進行試通,確認壓力下降明顯。

②開車前要對高壓洗滌器及高壓洗滌器循環冷卻器設備進行確認。總控打開高壓洗滌器出氣調節閥15%左右,看高壓壓力是否下降,如果壓力還不下降,繼續打開閥門30%左右,如果壓力不下降,則判斷高壓洗滌器及高壓洗滌器循環冷卻器可能堵塞。

高壓洗滌器的操作對于尿素系統生產至關重要,如果系統發生爆炸,需要更換防爆板,生產短期內不容易恢復。開車前要對高壓洗滌器逐項進行確認,保證安全運行。

Existing Problems and Treatment for Total Recyle Urea Transformation

DOU Huai-yun,ZHANGLei,WANG Ke-li
(Yankuang L unam Fertilizer Factory,Tengzhou277527,China)

This article describes the existing problems and countermeasures for total recyle urea transformation.

hydrous solution;expansion;commissioning problem;measure

TQ441.41

A

1003-6490(2010)03-0027-02

2010-05-09

竇懷云(1969.6-),男,工程師,從事尿素生產技術管理工作。