高压洗涤器爆炸原因分析及预防措施

窦怀云 王克立

(兖矿鲁南化肥厂,山东 滕州 2775277)

高压洗涤器爆炸原因分析及预防措施

窦怀云 王克立

(兖矿鲁南化肥厂,山东 滕州 2775277)

分析了高压洗涤器的爆炸原因,并提出了预防措施,确保系统安全运行。

高压洗涤器;煤炸;原因;措施

0 引 言

采用CO2气提工艺的尿素生产装置中,原料气CO2纯度一般为 96%～98%(V),其中通常含有0.6%～1.0%(V)的 H2、CH4等气体。同时为防止尿素设备的腐蚀,一般采取在原料CO2气中加入空气。这样在尿素合成过程中未反应的 NH3与O2、H2、CH4等易形成爆炸性混合物,在遇到静电、摩擦、火源等可能发生爆炸。本文主要从高压洗涤器爆炸的情况进行分析,要求工艺操作如何控制,确保系统安全运行。

1 高压洗涤器的工艺流程

尿素合成塔顶部的气体首先进入高压洗涤器上部的防爆空腔进行缓冲,然后导入下部的管式换热器与中心管流下的甲铵液在底部相混合,在列管内并流上升进行吸收。气体中的氨和二氧化碳,用低压甲铵冷凝器来的甲铵液冷凝吸收,然后经高压甲铵冷凝器再返回合成塔,不冷凝的惰性气体和一定数量的氨气,自高压洗涤器顶部排出高压系统,进入低压吸收塔经洗涤吸收后,尾气通过放空筒排入大气,液体进入常压吸收塔作吸收剂。

高压洗涤器上部是为预防爆炸而充满惰性气体的球形空腔;中部为装有鲍尔环填料的吸收段,在填料吸收段的圆筒外壁上设有爆破的浅槽,当洗涤后的气体发生爆炸时,可使浅槽纵向破裂泄压,并通过球内的保护气体而得到缓冲,从而保证设备本身和整个装置的安全;吸收段下方设有集液漏斗,并与管式换热器中心管连通,使循环液直接进入洗涤器的下管箱,从而强化了吸收洗涤的作用。

2 高压洗涤器爆炸情况分析

高压洗涤器的防爆空间发生爆炸,一般发生在系统开停车或系统负荷大幅度波动时,系统的工艺指标发生严重偏离,以下分别就各种情况给以介绍。

2.1 停车时发生爆炸

某厂尿素工序系统因外界原因需要停车,主要停车步骤为:

(1)操作人员将逐步降低系统生产负荷,同时通知现场人员将高压系统排放关系处理畅通;通知现场人员停氨泵;总控岗位关闭液氨的电磁阀;将高压调温水夹套蒸汽与高压甲铵冷凝器壳程的蒸汽阀打开,保持高压洗涤器的出液温度120℃左右”

(2)总控人员关合成塔出液调节阀、关汽提塔出液调节阀;将高压洗涤器出气调节阀保持5%开度;现场人员通过排放双阀,排放高压洗涤器内物料。

(3)现场人员启动高压冲洗水泵冲洗液氨管线,然后冲洗高压洗涤器甲铵液管线,在冲洗结束后,操作人员重新确认了高压洗涤器出气切断阀的开度,随后听到高压洗涤器内部发生异常声响。

2.1.1 原因分析

系统停车后,操作工用高压冲洗水冲洗甲铵液管线及高压洗涤器出气管线,溶液中大部分的NH3被水吸收,不容易被吸收的惰性气CO2、H2、CH4比例增大,在操作工打开气相管线阀门时,高压的混合气体突然泄放,可能引发了静电,引爆了爆炸性混合气体。

2.1.2 预防措施

①系统在停车时,首先切断液氨进料,CO2气要继续加入系统10～15min,尽可能增加合成塔尾气的惰性气体含量,如果系统在停车前,液氨过多,停车时CO2气要晚停10～15min。

②停车后高压洗涤器的放空调节阀要有一定的开度(一般5%),以保证空间内可爆炸性气体缓慢发出,不积聚在高压洗涤器内。

③冲洗高压洗涤器出气管道时,时间要适宜,一般在10min以内,同时严禁开关高压洗涤器出气切断阀,同时总控人员要将调节阀在原阀位开度上增加1%～2%即可。

2.2 开车时发生爆炸

某厂因前系统原因,尿素系统保压保液停车。在开车投料时,启动甲铵泵首先向系统最慢速加水,发现高压洗涤器出液温度上升2℃,随后总控启动氨泵投料,氨泵投料后,总控发现高压系统压力上升较快,高压洗涤器出液温度基本不上升,初步分析高压调温水换热器可能堵塞。于是缓慢提高压调温水温度,同时降低投料的CO2负荷。但高压压力迅速升高,现场听到高压洗涤器内发生异常响声,系统采取停车处理。

2.2.1 停车拆检发现的情况

①组织对高压洗涤器进行拆检,发现高压洗涤器出液管线部分堵塞,仅在进入高压喷射器前有1m长管线未堵塞,但管道内甲铵液结晶硬度不大,可以疏通。

②拆检高压洗涤器循环冷却器时,发现换热器列管堵塞较为严重,2/3的列管内存有甲铵液结晶。

2.2.2 原因分析

①由于系统是短期停车,高压系统保压较高11.5MPa。在开车时系统先投入少量甲铵液,水与系统内的液氨迅速反应放热。同时由于高压洗涤器出液管线未完全堵塞,高压洗涤器出液管线温度上升,操作工判断系统正常。于是随后投入液氨。

②在系统大量投入物料后,但由于高压洗涤器冷却器列管及出液管道堵塞,导致大量物料从合成塔出料后,高压洗涤器内无法吸收,高压压力迅速上升,导致高压洗涤器防爆板内外压力不平衡,防爆板受压过大,产生爆炸。

2.2.3 预防措施

①开车前要对系统进行确认,一般短期停车后开车,要启动高压冲洗水泵对高压洗涤器出液管线进行试通,确认压力下降明显。

②开车前要对高压洗涤器及高压洗涤器循环冷却器设备进行确认。总控打开高压洗涤器出气调节阀15%左右,看高压压力是否下降,如果压力还不下降,继续打开阀门30%左右,如果压力不下降,则判断高压洗涤器及高压洗涤器循环冷却器可能堵塞。

高压洗涤器的操作对于尿素系统生产至关重要,如果系统发生爆炸,需要更换防爆板,生产短期内不容易恢复。开车前要对高压洗涤器逐项进行确认,保证安全运行。

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

窦怀云(1969.6-),男,工程师,从事尿素生产技术管理工作。