高壓洗滌器爆炸原因分析及預(yù)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(yù)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(yù)防措施,確保系統(tǒng)安全運(yùn)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(chǎn)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(shí)為防止尿素設(shè)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(guò)程中未反應(yīng)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(fā)生爆炸。本文主要從高壓洗滌器爆炸的情況進(jìn)行分析,要求工藝操作如何控制,確保系統(tǒng)安全運(yùn)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(jìn)入高壓洗滌器上部的防爆空腔進(jìn)行緩沖,然后導(dǎo)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(nèi)并流上升進(jìn)行吸收。氣體中的氨和二氧化碳,用低壓甲銨冷凝器來(lái)的甲銨液冷凝吸收,然后經(jīng)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(shù)量的氨氣,自高壓洗滌器頂部排出高壓系統(tǒng),進(jìn)入低壓吸收塔經(jīng)洗滌吸收后,尾氣通過(guò)放空筒排入大氣,液體進(jìn)入常壓吸收塔作吸收劑。

高壓洗滌器上部是為預(yù)防爆炸而充滿惰性氣體的球形空腔;中部為裝有鮑爾環(huán)填料的吸收段,在填料吸收段的圓筒外壁上設(shè)有爆破的淺槽,當(dāng)洗滌后的氣體發(fā)生爆炸時(shí),可使淺槽縱向破裂泄壓,并通過(guò)球內(nèi)的保護(hù)氣體而得到緩沖,從而保證設(shè)備本身和整個(gè)裝置的安全;吸收段下方設(shè)有集液漏斗,并與管式換熱器中心管連通,使循環(huán)液直接進(jìn)入洗滌器的下管箱,從而強(qiáng)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(fā)生爆炸,一般發(fā)生在系統(tǒng)開(kāi)停車或系統(tǒng)負(fù)荷大幅度波動(dòng)時(shí),系統(tǒng)的工藝指標(biāo)發(fā)生嚴(yán)重偏離,以下分別就各種情況給以介紹。

2.1 停車時(shí)發(fā)生爆炸

某廠尿素工序系統(tǒng)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(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷,同時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)人員將高壓系統(tǒng)排放關(guān)系處理暢通;通知現(xiàn)場(chǎng)人員停氨泵;總控崗位關(guān)閉液氨的電磁閥;將高壓調(diào)溫水夾套蒸汽與高壓甲銨冷凝器殼程的蒸汽閥打開(kāi),保持高壓洗滌器的出液溫度120℃左右”

(2)總控人員關(guān)合成塔出液調(diào)節(jié)閥、關(guān)汽提塔出液調(diào)節(jié)閥;將高壓洗滌器出氣調(diào)節(jié)閥保持5%開(kāi)度;現(xiàn)場(chǎng)人員通過(guò)排放雙閥,排放高壓洗滌器內(nèi)物料。

(3)現(xiàn)場(chǎng)人員啟動(dòng)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(jié)束后,操作人員重新確認(rèn)了高壓洗滌器出氣切斷閥的開(kāi)度,隨后聽(tīng)到高壓洗滌器內(nèi)部發(fā)生異常聲響。

2.1.1 原因分析

系統(tǒng)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(kāi)氣相管線閥門(mén)時(shí),高壓的混合氣體突然泄放,可能引發(fā)了靜電,引爆了爆炸性混合氣體。

2.1.2 預(yù)防措施

①系統(tǒng)在停車時(shí),首先切斷液氨進(jìn)料,CO2氣要繼續(xù)加入系統(tǒng)10～15min,盡可能增加合成塔尾氣的惰性氣體含量,如果系統(tǒng)在停車前,液氨過(guò)多,停車時(shí)CO2氣要晚停10～15min。

②停車后高壓洗滌器的放空調(diào)節(jié)閥要有一定的開(kāi)度(一般5%),以保證空間內(nèi)可爆炸性氣體緩慢發(fā)出,不積聚在高壓洗滌器內(nèi)。

③沖洗高壓洗滌器出氣管道時(shí),時(shí)間要適宜,一般在10min以內(nèi),同時(shí)嚴(yán)禁開(kāi)關(guān)高壓洗滌器出氣切斷閥,同時(shí)總控人員要將調(diào)節(jié)閥在原閥位開(kāi)度上增加1%～2%即可。

2.2 開(kāi)車時(shí)發(fā)生爆炸

某廠因前系統(tǒng)原因,尿素系統(tǒng)保壓保液停車。在開(kāi)車投料時(shí),啟動(dòng)甲銨泵首先向系統(tǒng)最慢速加水,發(fā)現(xiàn)高壓洗滌器出液溫度上升2℃,隨后總控啟動(dòng)氨泵投料,氨泵投料后,總控發(fā)現(xiàn)高壓系統(tǒng)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(diào)溫水換熱器可能堵塞。于是緩慢提高壓調(diào)溫水溫度,同時(shí)降低投料的CO2負(fù)荷。但高壓壓力迅速升高,現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)到高壓洗滌器內(nèi)發(fā)生異常響聲,系統(tǒng)采取停車處理。

2.2.1 停車拆檢發(fā)現(xiàn)的情況

①組織對(duì)高壓洗滌器進(jìn)行拆檢,發(fā)現(xiàn)高壓洗滌器出液管線部分堵塞,僅在進(jìn)入高壓噴射器前有1m長(zhǎng)管線未堵塞,但管道內(nèi)甲銨液結(jié)晶硬度不大,可以疏通。

②拆檢高壓洗滌器循環(huán)冷卻器時(shí),發(fā)現(xiàn)換熱器列管堵塞較為嚴(yán)重,2/3的列管內(nèi)存有甲銨液結(jié)晶。

2.2.2 原因分析

①由于系統(tǒng)是短期停車,高壓系統(tǒng)保壓較高11.5MPa。在開(kāi)車時(shí)系統(tǒng)先投入少量甲銨液,水與系統(tǒng)內(nèi)的液氨迅速反應(yīng)放熱。同時(shí)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(tǒng)正常。于是隨后投入液氨。

②在系統(tǒng)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(dǎo)致大量物料從合成塔出料后,高壓洗滌器內(nèi)無(wú)法吸收,高壓壓力迅速上升,導(dǎo)致高壓洗滌器防爆板內(nèi)外壓力不平衡,防爆板受壓過(guò)大,產(chǎn)生爆炸。

2.2.3 預(yù)防措施

①開(kāi)車前要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn),一般短期停車后開(kāi)車,要啟動(dòng)高壓沖洗水泵對(duì)高壓洗滌器出液管線進(jìn)行試通,確認(rèn)壓力下降明顯。

②開(kāi)車前要對(duì)高壓洗滌器及高壓洗滌器循環(huán)冷卻器設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)?？偪卮蜷_(kāi)高壓洗滌器出氣調(diào)節(jié)閥15%左右,看高壓壓力是否下降,如果壓力還不下降,繼續(xù)打開(kāi)閥門(mén)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(huán)冷卻器可能堵塞。

高壓洗滌器的操作對(duì)于尿素系統(tǒng)生產(chǎn)至關(guān)重要,如果系統(tǒng)發(fā)生爆炸,需要更換防爆板,生產(chǎn)短期內(nèi)不容易恢復(fù)。開(kāi)車前要對(duì)高壓洗滌器逐項(xiàng)進(jìn)行確認(rèn),保證安全運(yùn)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(chǎn)技術(shù)管理工作。