中壓吸收塔塔盤泄漏故障原因分析和處理

張小雄

摘 要：本文對我公司一套尿素生產裝置中的中壓吸收塔塔盤泄漏故障原因從工藝和設備方面進行分析，采取有效的處理解決了故障，收到良好效果。

關鍵詞：中壓吸收塔；塔盤變形；泄漏；滿焊

1.簡介

我公司八五計劃項目期間建設的一套日產400噸粒子尿素的生產裝置，采用斯納姆氨汽提工藝。該尿素生產系統中，中壓吸收塔是系統的關鍵設備，中壓分解氣中的二氧化碳全部由該設備吸收返回合成塔，因此該設備運行的好壞，直接影響尿素消耗和整個系統的穩定運行，該系統原始開車過程非常順利，僅用不到三天時間就生產處優質尿素。但是，在此后的生產過程中，各種問題接踵而來。主要問題在氨升壓泵（雙機封離心泵，入口壓力1.8MPa，出口壓力2.3 MPa），氣化頻繁，機械密封泄漏嚴重，中壓系統操作困難，經多方查找，最后確定問題在中壓吸收塔，當時中壓吸收塔頂部超溫，無法控制，系統被迫停車大檢修。

2.中壓吸收塔概述

中壓吸收塔是用于未反應的氨的精餾和二氧化碳的吸收，是中壓系統的重要設備，塔高9000mm，直徑950mm，容積6061MPa，工作溫度頂部45℃，底部75℃。此塔屬于泡罩塔，氛圍四層塔盤，煤層16個泡罩。因甲胺易結晶，故塔盤上設有三個沖洗水管。企業相混合的進口在塔底部，上面均勻分布有小支管。塔盤部分高度為600*3=1800mm，材質為316L.

3.故障原因分析

停車后打開人孔進入塔內檢查，塔底情況良好，而塔盤自下而上變形嚴重，塔盤周圍的勾頭螺栓脫落，塔盤向上鼓起，嚴重影響了精餾效果。

檢查后對原始開車過程和塔盤故障現象分析，得出以下結論：

工藝問題：原始開車過程中，人員操作經驗不足，在高壓放中壓過程中速度過快，流量過大，造成塔盤上下壓差過大，引起塔盤變形。

設備問題：塔盤太薄，厚度只有3mm，不能承受過大壓力。塔盤與塔體的連接，使用M10勾頭螺栓，螺栓強度不夠，受力易變形，不能將塔盤牢固的固定在塔體上。

塔盤分塊太多，導致密封點太多，密封困難。煤層塔盤由砌塊組成，除塔盤平面下的兩塊堰板外，主要起密封作用的有五塊。塔盤與塔體、塔盤與塔盤間的密封使用格爾公司產10mm寬的聚四氟乙烯軟密封帶密封。勾頭螺栓和塔盤固定共39條也需要密封。

產生后果：二氧化碳氣體因為不能完全被吸收而上竄，中壓吸收塔頂部溫度居高不下，氣液相組分均達不到工藝指標，后系統負荷加重，操作困難。二氧化碳上竄后進入氨冷器，與氨反應生成甲胺，堵塞氨升壓泵的入口過濾器，造成該泵氣化，引起高壓氨泵因入口壓力過低而跳車，全系統緊急停車。并且甲胺還與氨升壓泵的機械密封的零件發生反應，使機械密封失效，泄漏嚴重。

4.塔盤泄漏的處理

當時，有些同類型尿素生產廠家也遇到同樣的問題，他們采取的檢修方法是將四層塔盤都滿焊于塔內，一勞永逸。但存在的問題就是一旦塔盤部分出現問題，將無法檢修。除非是將塔盤從塔體上割下，這樣會很麻煩，而且需要很長時間。

我們采取的解決方法是，自下而上，將第一層塔盤滿焊在塔體上，因為這一層受到的壓力最大，滿焊既可以保證強度又可以保證密封，塔盤以下的分布器和進口管，可以從下人孔進入來檢修。

第二層塔盤，除中間的4#塔盤以外，其他的都焊在塔體上。這樣保證了塔盤的強度，不易變形。如果最下面一層塔盤有問題，也可以通過拆開4#塔盤來檢修。

第三層塔盤，只將1#塔盤與塔體焊接，2#、3#、4#三塊塔盤焊為一個整體，可拆裝，這樣可以留有更大的空間進行下面兩層的檢修。

第四層塔盤，只將2#、3#、4#塔盤焊為一體，主要是為了便于下三層的檢修。

效果：

工藝生產穩定性大幅提高，再也沒有因中壓吸收塔的設備問題造成生產被動停車，完全達到了工藝生產要求。大大提高了系統長周期運行的周期。

同時，設備檢修的工作量和檢修難度也大大降低，工期大大縮短，從拆人孔通風置換到檢修完成最多需要三天，檢修質量也能夠保證。

近些年來，除每次大檢修打開檢查外，塔盤未做過其他檢查，吸收塔的工況一直很穩定，改造效果非常好。

參考文獻：

[1]郝木明.機械密封技術及應用.中國石化出版社，2010

[2]王濤玉.中國化工貿易，2011年第11期