合成氨裝置液氮洗低壓燃料氣管道凍堵的處理

郭志強(qiáng)（兗礦貴州開陽(yáng)化工有限公司，貴州　開陽(yáng)550306）

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合成氨裝置液氮洗低壓燃料氣管道凍堵的處理

郭志強(qiáng)
（兗礦貴州開陽(yáng)化工有限公司，貴州開陽(yáng)550306）

摘要分析了造成合成氨裝置液氮洗低壓燃料氣管道凍堵的原因，即低壓燃料氣壓力控制閥優(yōu)化移位后未跟進(jìn)相應(yīng)操作措施、系統(tǒng)停車后工藝處理失當(dāng)、止回閥密封性變差。通過(guò)修改液氮洗停車方案、經(jīng)常拆檢止回閥等相應(yīng)處理措施，避免了類似事故的再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞合成氨；液氮洗；低壓燃料氣管道；堵塞；措施

某500 t/a大型合成氨裝置，副產(chǎn)硫磺21 t/a。凈化系統(tǒng)包括變換、甲醇洗、液氮洗等，從甲醇洗來(lái)原料氣經(jīng)液氮洗液氮洗滌、配氮后，CO體積分?jǐn)?shù)≤3× 10-6，H2、N2體積比3：1精制氣送往合成系統(tǒng)。

液氮洗低壓燃料氣來(lái)自氫氣分離器V4002，從分離器底部通過(guò)TV4039排出，其CO、H2、N2、CH4、Ar的體積分?jǐn)?shù)分別為19.92％、0.17％、78.08％、0.03％、1.81％，經(jīng)過(guò)2#原料氣冷卻器E4006、1#原料氣冷卻器E4005和高壓氮?dú)饫鋮s器E4004這3臺(tái)板式換熱器復(fù)熱至15℃后與氨吸收排放的含氨燃料氣合并一起送往氣化，為氣化熱烘爐提供燃料。

在一次開車接氣過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)液氮洗接氣后長(zhǎng)時(shí)間不合格，冷量不足，且氮洗塔塔頂溫度持續(xù)上升。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)氫氣分離器V4002底部通過(guò)原料氣進(jìn)氮洗塔溫度調(diào)節(jié)閥TV4039排除的低壓燃料氣壓力一度達(dá)到0.6 MPa（設(shè)計(jì)為0.2 MPa），而經(jīng)過(guò)3臺(tái)板翅式換熱器后壓力顯示為0.1 MPa，形成約0.5 MPa的壓差，明顯高于正常壓差0.1 MPa，管道阻力大，堵塞現(xiàn)象明顯。

液氮洗系統(tǒng)被迫停車、排液、復(fù)熱，再進(jìn)行降溫積液，接氣后運(yùn)行正常。

1　原因分析

1.1前期低壓燃料氣管道改造

液氮洗裝置設(shè)計(jì)原本為用低壓燃料氣壓力自調(diào)閥PV4012控制低壓燃料氣閥前壓力，通過(guò)PV4012的低壓燃料氣一路被送往氣化裝置，一路連接火炬放空，見圖1。

圖1 原設(shè)計(jì)低壓燃料氣壓力控制Fig 1 The original design of low pressure fuel gas pressure control

由于氣化消耗量較低，約3 000 m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），液氮洗實(shí)際產(chǎn)量13 000 m3/h，故大部分低壓燃料氣被放空。為保證燃料氣入氣化壓力，現(xiàn)場(chǎng)操作工需頻繁調(diào)節(jié)PV4012閥后手動(dòng)放空閥開度，該閥為DN450的手動(dòng)閘閥，開關(guān)極不方便。為解決該問(wèn)題，制定了優(yōu)化方案，即將PV4012自調(diào)閥移至放空管，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制送往氣化的低壓燃料氣壓力，見圖2。

圖2 優(yōu)化后低壓燃料氣壓力控制Fig2 Theoptimizeddesignoflowpressurefuelgaspressurecontrol

優(yōu)化方案在實(shí)際運(yùn)行中確實(shí)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定去氣化低壓燃料氣壓力的作用，但卻沒有考慮到液氮洗冷箱內(nèi)低壓燃料氣管道保壓?jiǎn)栴}，忽略了液氮洗停車泄壓存在串氣的隱患，且工藝改變后相應(yīng)操作沒有及時(shí)做出修改。

一旦生產(chǎn)系統(tǒng)停車，操作工仍然按照以往操作方法關(guān)閉氫氣分離器V4002底部排液閥TV4039和低壓燃料氣壓力自調(diào)閥PV4012，這就導(dǎo)致管網(wǎng)內(nèi)燃料氣與與液氮洗冷箱低壓燃料氣管直接相通。1#原料氣冷卻器E4005與2#原料氣冷卻器E4006間操作溫度為-120℃，E4006與V4002間操作溫度溫度-190℃，NH3在E4005與TV4039管段直接凝固，凍堵冷箱內(nèi)低壓燃料氣管道，見圖3。造成正常開車后冷量不足，指標(biāo)長(zhǎng)時(shí)間不合格。

圖3 液氮洗低壓燃料氣流程Fig 3 Process of liquid nitrogen wash the low pressure fuel gas

1.2系統(tǒng)停車后工藝處理失當(dāng)

系統(tǒng)檢修時(shí)，液氮洗按照計(jì)劃停車、泄壓、排液，但由于時(shí)間不允許，無(wú)法按照預(yù)期進(jìn)行復(fù)熱，此時(shí)液氮洗處于常壓狀態(tài)，低壓燃料氣去氣化手動(dòng)閥亦未關(guān)閉，如此致使低壓燃料氣管網(wǎng)含氨氣體倒串入冷箱致使板式換熱器和管道發(fā)生凍堵。

按照一貫?zāi)Ｊ讲僮饕旱赐＼嚕瑓s沒有充分考慮到PV4012改管后的隱患，也沒有認(rèn)真檢查低壓燃料氣管網(wǎng)具體連接情況，才導(dǎo)致該次事件的發(fā)生。

1.3止回閥密封性變差

低壓燃料氣主管道上的止回閥密封性變差，導(dǎo)致內(nèi)漏加劇，使含氨燃料氣從管網(wǎng)直接倒入冷箱。

2　整改措施

2.1修改液氮洗停車方案

短期停車，保證氫氣分離器V4002液位，不排液，同時(shí)關(guān)閉低壓燃料氣壓力自調(diào)閥PV4012，低壓燃料氣系統(tǒng)保壓。當(dāng)?shù)蛪喝剂蠚庀到y(tǒng)壓力下降時(shí)，通過(guò)稍開原料氣進(jìn)氮洗塔溫度調(diào)節(jié)閥TV4039釋放少量氣體保壓。

長(zhǎng)期停車，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)關(guān)閉去氣化手動(dòng)閥后，燃料氣系統(tǒng)才可以泄壓，排液后必須進(jìn)行復(fù)熱。

2.2經(jīng)常拆檢止回閥

遇到長(zhǎng)期停車機(jī)會(huì)，拆檢止回閥，檢查修復(fù)密封面，防止泄漏或降低泄漏。止回閥密封性良好，為低壓燃料氣管線再增加一道安全鎖。

3　結(jié)束語(yǔ)

凍堵事故造成生產(chǎn)系統(tǒng)停車約50 h，影響合成氨產(chǎn)量約1 600 t（按氣化單爐計(jì)），損失嚴(yán)重。吸取教訓(xùn)，舉一反三，嚴(yán)格排查可能造成液氮洗凍堵的任何可能性，修訂中、低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)、循環(huán)氫氣管網(wǎng)操作規(guī)定及注意事項(xiàng)，并對(duì)以后的技改方案嚴(yán)格論證、嚴(yán)格審批。自此，無(wú)論短期停車還是長(zhǎng)期停車，液氮洗系統(tǒng)均未再發(fā)生管道凍堵事故。

中圖分類號(hào)TQ025.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼BDOI 10.3969/j.issn.1006-6829.2016.01.014

收稿日期：2015-12-15