高压洗涤器防爆筒破裂事故分析及建议

李 霞，丁有莲

（青海盐湖工业股份有限公司化工分公司，青海格尔木 816000）

高压洗涤器防爆筒破裂事故分析及建议

李 霞，丁有莲

（青海盐湖工业股份有限公司化工分公司，青海格尔木 816000）

着重对高压洗涤器因结晶堵塞造成防爆筒破裂事故产生的原因进行分析并提出相应的处理措施。

结晶堵塞；调温水；防爆筒

0 引 言

尿素装置在2013年4月13日1∶23分封塔后开车过程中发现合成系统压力及高压洗涤器气液相温度出现异常。合成系统压力通过放空调节阀（HV1035）进行泄压控制，装置被迫排塔停车处理，后经检查发现由于高压洗涤器U型管线结晶堵塞造成防爆筒破裂。本文主要就该事故出现的异常现象、原因分析及处理过程进行介绍并提出相应地防范措施建议。

1 高压洗涤器流程简介

来自尿素合成塔来的气相经高压洗涤器上部球形防爆空间后送入其下部，与高压甲铵泵送来压力为15.5 MPa的并经中心管至洗涤器下端的甲铵液并流进入浸没式冷凝器，大部分氨和二氧化碳在其中反应生成甲铵，其反应热由洗涤器调温水带走回收利用。反应后的甲铵液经溢流堰排出高压洗涤器至高压甲铵喷射器与加压后的液氨混合后去高压甲铵冷凝。为防止形成爆炸性混合气，通过调节阀（HV1031）将洗涤器内少量未冷凝的氨、CO2以及防腐空气等减压控制远离混合气的爆炸区间后送入4 bar吸收系统回收利用。高压洗涤器工艺流程如图1所示。

2 事故现象及判断处

2013年4月11日21时，因前系统断液氨，装置进行紧急封塔停车处理。外操对高压洗涤器的U型管排放管线冲洗检查发现该管线结晶堵塞，随后对该管线进行处理，于13日凌晨处理畅通后根据封塔后开车作业指导书进行封塔后开车。凌晨1点23分，按照投料的先后顺序先投CO2、再投甲铵液，最后向高压合成系统投氨。正常情况下，投料后约半小时，高压调温水逐渐的出现温差且出口温度大于进口温度，但这次情况异常，主要表现在如下几点：

1）洗涤器调温水温差在0.2－0.4℃之间，这一现象表明高压洗涤器无冷凝放热且没有工作。

2）封塔后的开车，在高压甲铵泵向高压洗涤器送甲铵液后，高压洗涤器的出液温度通常情况下先下降5～20℃然后逐步恢复至155℃以上，而这次出液温度只降不升高且最低温度达到22.97℃，这一现象表明高压甲铵洗涤器出液量极少。

图1 高压洗涤器工艺流程

3）尿素合成系统压力在通常情况下应该在13.5－14.0 MPa，系统减压阀（HV1031）开度在50%左右且放空阀（HV1035）可完全关闭状态，但这次由于高压洗涤器未正常工作，致使在收小HV1035阀后系统压力迅速升高，在合成系统尾气阀（HV1031）阀全开的情况下，还必须通过放空阀（HV1035）来控制系统压力。

4）因CO2压缩机机组（离心式）存在设计问题，其输送CO2气量随系统压力升高而逐渐下降，当合成系统压力超过14.5 MPa后，压缩机的输送量达不到尿素装置的最低生产负荷70%要求。

5）高压系统减压阀（HV1031）打开，0.4 MPa吸收系统就满液且严重超压。

6）将CO2、甲铵液、液氨三物料导入到高压系统后压力由11.2 MPa突升至12.6 MPa。

7）正常情况下高压洗涤器出气温度为110－120℃，而此次则高达156.5℃。

分析认为有4种可能：①高压甲铵泵送来的甲铵液在高压洗涤器内未经正常工艺流程进入出液管，而是在高压甲铵洗涤器内部短路后直接进入了0.4 MPa的吸收系统；②设备原因如气液分布器及填料支撑损坏堵塞出液管或下部浸没式冷凝器列管堵塞等。③高压洗涤器出液管和高压喷射器结晶堵塞；④工艺操作原因，如停车时未按《作业指导书》进行稀释排放或高压洗涤器调温水温度控制不当，造成其下部浸没式冷凝器列管及U型管线（见图1黑粗线）结晶堵塞被结晶堵塞；⑤高压洗涤器内防爆筒破裂，合成气相未经洗涤器换热段直接通过减压阀进入0.4 MPa吸收系统。

因该设备实际使用时间不到3个月，故不存在设备损坏导致下液管、列管堵塞的问题。封塔后的开车，高压洗涤器出液温度通常在高压甲铵泵启动后5－10 min内就会发生变化，而这次半小时后仍几乎无变化，但只要一打开高压系统减压阀，0.4 MPa吸收系统满液、严重超压，致使无法继续开车。

经查封塔停车期间操作记录，高压洗涤器经过加水稀释后由于排放管线堵塞而未进行排放处理，经现场检查发现高压洗涤器U型管线（见图一黑粗线）温度接近环境温度。同时调取DCS洗涤器调温水进口温度的历史变化曲线时发现在12日下午16∶30分将至46.6℃，也佐证高压洗涤器列管及U型管线结晶堵塞这一点。所以，在列管外用高压调温水加热同时向洗涤器内加入高温水并对高压洗涤器U型管线用蒸汽加热，使所有列管和U型管线中甲铵结晶快速进行溶解。

U型管线结晶堵塞情况下，当合成系统压力由11.2 MPa突升至12.6 MPa以及洗涤器出气温度由91.3℃快速升至156.5℃时，已经表明高压洗涤器防爆筒由于内外压差过大已破裂。

3 原因分析及造成后果

3.1 原因分析

我们认为：造成高压洗涤器下部浸没式冷凝器的列管及U型管线甲铵结晶堵塞和封塔后开车防爆筒破裂的原因主要以下几点：

（1）按照尿素装置封塔停车《作业指导书》的作业程序进行操作，但由于洗涤器U型管线排放阀内漏致使排放管线结晶堵塞而无法进行稀释后的排放工作。

（2）按照封塔停车《作业指导书》的要求冲洗高压甲铵泵出口，一般要求冲洗45 min以上，或虽冲洗，但冲洗时间较短，使高压甲铵洗涤器内的甲铵液未及时稀释。

（3）经查从DCS调取实时监控曲线，12日9∶51因更换垫片0.88 MPa蒸汽饱和器设备垫片，致使高压调温水10 m夹套无加热蒸汽，从而导致高压调温水温度降至46.6℃，根据NH3—CO2—H2O三组分液固平衡相图查到当洗涤器调温水温度低于90℃时，高压洗涤器内甲铵液处于结晶区，并随着温度的降低结晶速度加快。

（4）开车后未及时检查高压洗涤器运行状况，在U型管线结晶堵塞的情况系统继续运行致使防爆筒由于内外压差过大致使设备损坏，致使事故进一步扩大。

（5）由于本装置为新建尿素装置，操作人员及部分管理人员均为新员工，且老员工也没有操作该工艺经验故没有工艺操作和事故判断处理经验。

3.2 造成后果

此次事故的后果造成高压洗涤防爆筒内部焊口撕裂约30 cm两道，防爆筒严重变形无法使用，需对其更换处理，致使装置直接经济损失30余万元。

4 防范措施及建议

为防止重复发生这类事故，建议如下：

1）严格执行作业指导书。强化停车时对高压洗涤器内甲铵液的稀释及排放操作意识，若排放管线结晶堵塞且不能及时处理畅通，则一定要冲洗高压甲铵泵45 min，并通过洗涤器出液管线上的排放阀进行排放处理。

2）高压洗涤器底部排放阀处于常关状态，排放管线上的DN20导淋在停车时排放关闭而在开车前打开，为防止关不到位或担心内漏，一般用“F”扳手加力关闭，这样容易使阀头或阀座密封面变形产生内漏，致使高浓度、高结晶度甲铵液漏入排放管线造成结晶堵塞，因此在关闭该阀门时尽量不使用“F”扳手进行操作；若巡检时发现该排放阀内漏，应及时加大该管线上的蒸汽冷凝液带走泄漏出的甲铵液。

3）在封塔停车期间严格监控洗涤调温水温度在130－131℃左右。

4）若巡检发现高压洗涤器底部排放管线结晶堵塞则应及时处理，以保证该管线畅通。

5）在系统运行期间则向高压洗涤器底部排放管线连续通入0.88 MPa蒸汽或蒸汽冷凝液并从该管线上的导淋排出，以防止排放管线因排放阀泄漏被结晶堵塞。

6）加强高压洗涤器底部排放管线的伴热保温，以确保排放管线保温效果良好。

7）加强员工工艺事故的判断处理能力培训以及对排放高压洗涤器甲铵液重要性的认识。

8）加强管理，严格执行工艺纪律和作业指导书，按规定程序操作，这对于防止重复性发生洗涤器列管及U型管线被甲铵结晶堵塞事故和防止事故进一步扩大具有不可或缺的作用。

9）开车前必须对系统全面检查，尤其是高压调温水温度控制检查，U管线温度检查，发现问题及时处理。

Explosion-proof tube rupture analysis and recommendations of high pressure scrubber

Li Xia,Ding You-lian
（The Chemical Branch Company of Qinghai Salt Lake Industry Co.，Ltd.，Golmud Qinghai 816000，China）

This article focuses on the high-pressure scrubber by crystallization blockage causes of accidents resulting explosion cylinder rupture analyze and propose appropriate action.

crystallization blockage；temperature controlling water；explosion-proof tube

TQ441.41

B

1003-6490（2015）03-030-03

2015－04－27

李霞，女（1983－），甘肃定西市人，大学本科，注册安全工程师，助理工程师，从事技术管理工作。现任职于青海盐湖工业股份有限公司化工分公司总工办。