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，裝置設計產量為年產52萬噸尿素，裝置設計負荷為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，設備與甲銨介質接觸的部分，材質全部采用耐腐蝕不銹鋼。生產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系統的甲銨液，達到循環利用節省能耗的目的。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當萬一發生爆炸時，不損壞高壓筒體；③充分利用反應熱。高壓洗滌器運行中應特別注意采取措施消除事故發生的可能性， 從而達到預防事故發生的目的。

二、高壓洗滌器材料腐蝕分析

在CO2汽提法高壓設備中，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。阻止這種腐蝕形態嚴重發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。從工藝生產角度考慮，球形封頭更科學，并且全部采用帶極堆焊的耐蝕層可以消除襯里帶來的應力腐蝕問題，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接觸的耐蝕面宏觀檢查到。否則一旦出現哪怕針孔缺陷，也會造成大的設備事故。直筒形防爆空問雖有利于平時的檢查、檢測，但防爆空間直筒內襯(都是316L不銹鋼)經長期使用后會因脆化和應力腐蝕產生開裂。主要原因是由于設備運行過程中保溫不好，氣相襯里長期處于干、濕交替的腐蝕環境，并且在制造過程中，如果襯里焊縫的結構形式不當，也將嚴重影響使用壽命(少數裝置因此發生過停車事故)。

三、高壓洗滌器的安全運行及維護

高壓洗滌器殼側防爆板破裂現象包括殼側防爆板引出管噴出大量水和高壓調溫水壓力突降。出現這種現象的原因可能是高壓洗滌器列管發生泄漏或爆管，也可能是高壓調溫水壓力和溫度超標或者防爆板材質存在故障。操作失誤也會產生這種危險現象。預防與處理要點：①預熱高壓調溫水過程中應避免超溫、超壓、汽化；②生產過程中應嚴格控制高壓調溫水壓力，使調溫水在高壓洗滌器殼側的壓力高于水溫對應的飽和壓力，避免調溫水循環中斷而汽化超壓；③高壓洗滌器列管發生泄漏或爆管，尿素裝置緊急停車；設備搶修；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在處理殼側防爆板時，應注意調整高壓系統的操作壓力、高壓調溫水壓力和溫度及其他工藝參數。

高壓洗滌器防爆空間防爆板(泡罩)破裂，發生的時間有一定的規律，一般在停車和開車過程中的出料時刻，其發生往往與操作有很大關系。導致出現這種危險現象的因素有很多種，一般包括：高壓洗滌器尾氣(吸收后的氣體)發生爆炸，防爆板破裂；防爆板材質非尿素級不銹鋼，被腐蝕穿孔、破裂；高壓洗滌器浸沒段，列管發生結晶堵塞，高壓系統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生位移；高壓洗滌器在開停車過程，高壓調溫水溫度控制不當，尾氣閥開關過快，引發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，在再次開車打開尾氣閥過快導致爆炸；正常生產中高壓洗滌器的氣相組分進入爆炸區域，高速流動的氣流產生的靜電引發爆炸。

高壓洗滌器防爆空間防爆板(泡罩)破裂的預防與處理要點：①高壓調溫水溫度如果尚有1～3℃正溫差，并且通過加熱使高壓調溫水溫度尚可維持，證明防爆板破裂和泄漏不嚴重，但系統負荷受到一定限制，調整負荷后可以繼續運行；②防爆板破裂后，系統出現全面惡化，生產無法進行，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，在高壓洗滌器內只能吸收一定量的CO2和氨，其余的量要在中壓吸收塔內完成。操作時要注意控制好甲銨泵轉數，使之與生產負荷相適應。當轉數增加時，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。高壓洗滌器采用溫度較高的調溫水而不用溫度較低的循環冷卻水進行冷卻。采用高壓調溫水，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的強腐蝕性有關，也與設備制造工藝、設備材質的選用有一定聯系。但生產實踐表明，在同一制造廠、用同樣材質制造的設備，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。

【參考文獻】

[1]田國柱.高壓洗滌器爆炸原因及防爆措施的探討[J].氮肥技術.2007(02)

[2]高箭.防止CO2汽提尿素裝置高壓洗滌器尾氣爆炸的措施[J].中氮肥.2011(05)

[3]張虎明,王有.CO2汽提法尿素工藝高壓洗滌器防爆問題探討[J].氮肥技術.2011(04)