C O2汽提尿素裝置高壓洗滌器的運行及維護

高余力

（兗礦新疆煤化工有限公司832000）

兗礦新疆煤化工有限公司成立于2009年3月26日，尿素裝置采用二氧化碳汽提工藝，裝置設(shè)計產(chǎn)量為年產(chǎn)52萬噸尿素，裝置設(shè)計負荷為28888M3/h，最大負荷為30000M3/h，其中高壓洗滌器換熱面積為265.9M2。高壓洗滌器是一臺列管式鼓泡吸收設(shè)備，由上部球形封頭 填料洗滌段和下部換熱段三部分組成，設(shè)備與甲銨介質(zhì)接觸的部分，材質(zhì)全部采用耐腐蝕不銹鋼。生產(chǎn)過程中必要要做好高壓洗滌器的運行及維護管理工作。

一、高壓洗滌器運行要求

在 CO2汽提法尿素裝置中，高壓洗滌器的作用是通過高壓甲銨泵回收低壓循環(huán)系統(tǒng)的甲銨液，達到循環(huán)利用節(jié)省能耗的目的。近年來，CO2汽提法尿素裝置高壓洗滌器在短停后開車投料過程中發(fā)生防爆筒爆裂事故屢見不鮮。高壓洗滌器的作用是部分洗滌合成氣中的CO2與氨，然后將洗滌后的濃甲銨液經(jīng)高壓噴射器返回到高壓甲銨冷凝器、尿素合成塔。對高壓洗滌器的基本要求是：①有限度地吸收合成氣中的CO2與氨，使吸收后的氣體不形成爆炸性氣體；②當萬一發(fā)生爆炸時，不損壞高壓筒體；③充分利用反應(yīng)熱。高壓洗滌器運行中應(yīng)特別注意采取措施消除事故發(fā)生的可能性， 從而達到預(yù)防事故發(fā)生的目的。

二、高壓洗滌器材料腐蝕分析

在CO2汽提法高壓設(shè)備中，高壓洗滌器的主要用耐蝕材料為316L(尿素級)不銹鋼。由于該設(shè)備腐蝕嚴重部位是下部管口和耐蝕堆焊層等。阻止這種腐蝕形態(tài)嚴重發(fā)展的方法只有將管口剩余的露出管頭全部銑去至管角焊縫，再用平頭封焊(一定要盡量減小焊接的熱輸入)。用這種方法修理了高壓甲銨冷凝器上管口減薄和高壓洗滌器下管口腐蝕減薄嚴重的管頭，效果很好。

高壓洗滌器防爆空間有兩種形式。從工藝生產(chǎn)角度考慮，球形封頭更科學(xué)，并且全部采用帶極堆焊的耐蝕層可以消除襯里帶來的應(yīng)力腐蝕問題，但存在檢修不方便。在每次檢修過程中，最好要將所有與介質(zhì)接觸的耐蝕面宏觀檢查到。否則一旦出現(xiàn)哪怕針孔缺陷，也會造成大的設(shè)備事故。直筒形防爆空問雖有利于平時的檢查、檢測，但防爆空間直筒內(nèi)襯(都是316L不銹鋼)經(jīng)長期使用后會因脆化和應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生開裂。主要原因是由于設(shè)備運行過程中保溫不好，氣相襯里長期處于干、濕交替的腐蝕環(huán)境，并且在制造過程中，如果襯里焊縫的結(jié)構(gòu)形式不當，也將嚴重影響使用壽命(少數(shù)裝置因此發(fā)生過停車事故)。

三、高壓洗滌器的安全運行及維護

高壓洗滌器殼側(cè)防爆板破裂現(xiàn)象包括殼側(cè)防爆板引出管噴出大量水和高壓調(diào)溫水壓力突降。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是高壓洗滌器列管發(fā)生泄漏或爆管，也可能是高壓調(diào)溫水壓力和溫度超標或者防爆板材質(zhì)存在故障。操作失誤也會產(chǎn)生這種危險現(xiàn)象。預(yù)防與處理要點：①預(yù)熱高壓調(diào)溫水過程中應(yīng)避免超溫、超壓、汽化；②生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴格控制高壓調(diào)溫水壓力，使調(diào)溫水在高壓洗滌器殼側(cè)的壓力高于水溫對應(yīng)的飽和壓力，避免調(diào)溫水循環(huán)中斷而汽化超壓；③高壓洗滌器列管發(fā)生泄漏或爆管，尿素裝置緊急停車；設(shè)備搶修；④如果防爆板前有截止閥，確認列管未泄漏和爆管，可以關(guān)閉截止閥，更換防爆板后全開截止閥。尿素裝置不停車；⑤在處理殼側(cè)防爆板時，應(yīng)注意調(diào)整高壓系統(tǒng)的操作壓力、高壓調(diào)溫水壓力和溫度及其他工藝參數(shù)。

高壓洗滌器防爆空間防爆板(泡罩)破裂，發(fā)生的時間有一定的規(guī)律，一般在停車和開車過程中的出料時刻，其發(fā)生往往與操作有很大關(guān)系。導(dǎo)致出現(xiàn)這種危險現(xiàn)象的因素有很多種，一般包括：高壓洗滌器尾氣(吸收后的氣體)發(fā)生爆炸，防爆板破裂；防爆板材質(zhì)非尿素級不銹鋼，被腐蝕穿孔、破裂；高壓洗滌器浸沒段，列管發(fā)生結(jié)晶堵塞，高壓系統(tǒng)引氣或高壓洗滌器排氣后，防爆板上下壓差過大，將防爆板壓破；合成塔出氣帶液，已被腐蝕的防爆泡罩被沖擊發(fā)生位移；高壓洗滌器在開停車過程，高壓調(diào)溫水溫度控制不當，尾氣閥開關(guān)過快，引發(fā)防爆板上下壓差過大，將防爆板壓破；停車沖洗過程中，走水過多，且尾氣閥未留開度，造成氣相過度冷凝，氣相組分進入爆炸區(qū)，在再次開車打開尾氣閥過快導(dǎo)致爆炸；正常生產(chǎn)中高壓洗滌器的氣相組分進入爆炸區(qū)域，高速流動的氣流產(chǎn)生的靜電引發(fā)爆炸。

高壓洗滌器防爆空間防爆板(泡罩)破裂的預(yù)防與處理要點：①高壓調(diào)溫水溫度如果尚有1～3℃正溫差，并且通過加熱使高壓調(diào)溫水溫度尚可維持，證明防爆板破裂和泄漏不嚴重，但系統(tǒng)負荷受到一定限制，調(diào)整負荷后可以繼續(xù)運行；②防爆板破裂后，系統(tǒng)出現(xiàn)全面惡化，生產(chǎn)無法進行，裝置緊急停車；高壓洗滌器搶修。

此外，高壓洗滌器的操作主要控制出液溫度、進液組分和高壓調(diào)溫水的溫度。出液溫度一般控制在160～165℃，它能反映高壓洗滌器的操作情況。為了防止出口氣體進入爆炸范圍，在高壓洗滌器內(nèi)只能吸收一定量的CO2和氨，其余的量要在中壓吸收塔內(nèi)完成。操作時要注意控制好甲銨泵轉(zhuǎn)數(shù)，使之與生產(chǎn)負荷相適應(yīng)。當轉(zhuǎn)數(shù)增加時，要查找原因。甲銨液中含水量如果大于35%，也要查找是否有水漏入系統(tǒng)。高壓洗滌器采用溫度較高的調(diào)溫水而不用溫度較低的循環(huán)冷卻水進行冷卻。采用高壓調(diào)溫水，能使高壓洗滌器正常運行。

高壓洗滌器安全運行固然與介質(zhì)的強腐蝕性有關(guān)，也與設(shè)備制造工藝、設(shè)備材質(zhì)的選用有一定聯(lián)系。但生產(chǎn)實踐表明，在同一制造廠、用同樣材質(zhì)制造的設(shè)備，卻得到不同的腐蝕效果，這就充分說明日常運行及維護管理工作的影響是不能忽視的。

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