尿素裝置液氨過濾器濾芯堵塞原因分析及解決方案

武鋼 李輝 陳峰

（1.中國石油烏魯木齊石化公司設備檢驗檢測院 新疆烏魯木齊 830019）

(2.中國石油塔里木油田石化分公司 新疆 庫爾勒 841000)

一、概述

來自合成氨裝置的液氨，經(jīng)液氨過濾器過濾掉從合成帶來的觸媒灰后進入氨回收塔并收集在氨受槽，經(jīng)氨升壓泵加壓到2.25MPa(G)，一部分液氨被送到中壓吸收塔，另一部分進入高壓合成回路。液氨經(jīng)高壓氨泵加壓到23MPa(G)，經(jīng)氨預熱器預熱后作為高壓噴射器抽吸甲銨的動力。液氨和甲銨混合后進入尿素合成塔底部，在此與CO2壓縮機送來的15.8MPa（G）二氧化碳反應。

由于液氨過濾器選用的是合成纖維濾芯，在試車過程中多次發(fā)生濾芯堵塞液氨流量不足導致高壓氨泵跳車事故。技術人員經(jīng)過與專利商SNAM技術人員的溝通，經(jīng)過計算與重新選型，在辦理了相應變更手續(xù)后，對濾芯進行了改造，改造后至今運行良好。

二、原液氨過濾器的設計、制造及使用情況

按照SNAM工藝包文件的設計要求，液氨過濾器的最小過濾粒徑為0.01mm，濾芯阻力壓差清潔時為0.02MPa，污、臟情況下為0.1MPa。制造廠按照此要求選用的過濾器內(nèi)徑為1200mm，內(nèi)有40根∮57*910的濾芯，為了滿足最小過濾粒徑為0.01mm的要求，濾芯的濾材選用合成纖維多層包扎。

在試車過程中，高壓氨泵多次跳車。經(jīng)過檢查液氨過濾器壓差PDIA 1027指示，當時顯示為滿量程，遠遠大于要求污、臟情況下的0.1MPa，最終判定是液氨過濾器堵塞，進入高壓氨泵的液氨量不足，導致泵抽空跳車。打開液氨過濾器后，發(fā)現(xiàn)由氨合成塔來的液氨中含有大量的觸媒灰，這些觸媒灰被濾芯過濾掉的同時，附著在濾芯的合成纖維濾材表面，嚴重堵塞液氨的通過，導致高壓氨泵多次跳車。合成纖維濾材上附著的觸媒灰無法清理，并且遇見空氣后自燃導致濾材大量破壞。

同時，由于濾芯的龍骨選用的是0.75mm厚的304L不銹鋼板卷制而成，當外部被堵塞，內(nèi)外壓差導致龍骨嚴重變形甚至焊縫開裂。造成許多粒徑較大的觸媒灰通過開裂處進入氨受槽V-105，最后吸入高壓氨泵入口，嚴重時將導致高壓氨泵葉輪沖蝕、口環(huán)磨損及機封損壞，甚至由于濾芯堵塞影響液氨通過導致泵抽空后竄軸造成高壓氨泵的嚴重損壞。

三、采取的處理措施

發(fā)現(xiàn)問題后，技術人員與來現(xiàn)場指導開車的專利商SNAM公司專家溝通，經(jīng)過充分討論，大家一致認為：由于過濾器選型是不帶反沖洗的圓筒過濾器，內(nèi)部的過濾元件是40根濾芯，這造成了該過濾器所過濾的氨合成塔觸媒灰必然集結在濾芯的外表面并堵塞濾材的內(nèi)部微孔，由于該濾芯不能清洗，不能重復利用，必須對濾芯進行更換。

1.濾材的選擇

結合合成氨裝置已運行了近一個月，氨合成塔觸媒層已基本運行穩(wěn)定，到S-102的觸媒灰已開始減少，經(jīng)過與專利商SNAM公司專家溝通，最終決定用可以進行清理的316L不銹鋼絲網(wǎng)代替不可清理的合成纖維濾芯，經(jīng)查閱《QJ 3309－2008不銹鋼纖維過濾器和濾芯規(guī)范》，最終決定使用600目濾網(wǎng)雙層包扎來制作濾芯，該濾網(wǎng)最小過濾粒徑為0.023mm，基本可以滿足高壓氨泵的要求。

2.龍骨的選擇

鑒于0.75mm厚的304L不銹鋼板卷制濾芯的龍骨大量損壞，經(jīng)過計算，將龍骨改用3mm厚的304L不銹鋼板卷制，保證了龍骨的強度。

四、使用效果分析

自2010年10月改造完成后，再沒有因過濾器堵塞而造成停車事故。技術人員密切關注過濾器壓差，剛開始運行時壓差為0.005 MPa，至2011年8月，過濾器壓差達到0.1593 MPa，倒換過濾器后，對運行時間長的過濾器濾芯進行了檢查，發(fā)現(xiàn)濾芯龍骨完好，圓度符合要求，但全部濾芯表面結上了一層濾餅，影響液氨通過，對濾芯表面的濾餅進行了清理，同時用高壓水自濾芯內(nèi)向外進行了沖洗，清除了堵塞濾芯微孔的觸媒灰，回裝后投入運行，壓差為0.012 MPa，效果良好。

結論

對于液氨過濾器的選用，不但要考慮過濾的要求，還必須考慮龍骨的強度及過濾后附著在濾材表面的雜質的清洗，否則不但起不到過濾的作用，還會導致機泵由于抽空造成的嚴重損壞。

[1]QJ3309－2008不銹鋼纖維過濾器和濾芯規(guī)范.

[2]JB-T 5240-1991柴油機柴油濾清器紙質濾芯 技術條件.