高壓洗滌器防爆筒破裂事故分析及建議

李 霞，丁有蓮

（青海鹽湖工業股份有限公司化工分公司，青海格爾木 816000）

高壓洗滌器防爆筒破裂事故分析及建議

李 霞，丁有蓮

（青海鹽湖工業股份有限公司化工分公司，青海格爾木 816000）

著重對高壓洗滌器因結晶堵塞造成防爆筒破裂事故產生的原因進行分析并提出相應的處理措施。

結晶堵塞；調溫水；防爆筒

0 引 言

尿素裝置在2013年4月13日1∶23分封塔后開車過程中發現合成系統壓力及高壓洗滌器氣液相溫度出現異常。合成系統壓力通過放空調節閥（HV1035）進行泄壓控制，裝置被迫排塔停車處理，后經檢查發現由于高壓洗滌器U型管線結晶堵塞造成防爆筒破裂。本文主要就該事故出現的異常現象、原因分析及處理過程進行介紹并提出相應地防范措施建議。

1 高壓洗滌器流程簡介

來自尿素合成塔來的氣相經高壓洗滌器上部球形防爆空間后送入其下部，與高壓甲銨泵送來壓力為15.5 MPa的并經中心管至洗滌器下端的甲銨液并流進入浸沒式冷凝器，大部分氨和二氧化碳在其中反應生成甲銨，其反應熱由洗滌器調溫水帶走回收利用。反應后的甲銨液經溢流堰排出高壓洗滌器至高壓甲銨噴射器與加壓后的液氨混合后去高壓甲銨冷凝。為防止形成爆炸性混合氣，通過調節閥（HV1031）將洗滌器內少量未冷凝的氨、CO2以及防腐空氣等減壓控制遠離混合氣的爆炸區間后送入4 bar吸收系統回收利用。高壓洗滌器工藝流程如圖1所示。

2 事故現象及判斷處

2013年4月11日21時，因前系統斷液氨，裝置進行緊急封塔停車處理。外操對高壓洗滌器的U型管排放管線沖洗檢查發現該管線結晶堵塞，隨后對該管線進行處理，于13日凌晨處理暢通后根據封塔后開車作業指導書進行封塔后開車。凌晨1點23分，按照投料的先后順序先投CO2、再投甲銨液，最后向高壓合成系統投氨。正常情況下，投料后約半小時，高壓調溫水逐漸的出現溫差且出口溫度大于進口溫度，但這次情況異常，主要表現在如下幾點：

1）洗滌器調溫水溫差在0.2－0.4℃之間，這一現象表明高壓洗滌器無冷凝放熱且沒有工作。

2）封塔后的開車，在高壓甲銨泵向高壓洗滌器送甲銨液后，高壓洗滌器的出液溫度通常情況下先下降5～20℃然后逐步恢復至155℃以上，而這次出液溫度只降不升高且最低溫度達到22.97℃，這一現象表明高壓甲銨洗滌器出液量極少。

圖1 高壓洗滌器工藝流程

3）尿素合成系統壓力在通常情況下應該在13.5－14.0 MPa，系統減壓閥（HV1031）開度在50%左右且放空閥（HV1035）可完全關閉狀態，但這次由于高壓洗滌器未正常工作，致使在收小HV1035閥后系統壓力迅速升高，在合成系統尾氣閥（HV1031）閥全開的情況下，還必須通過放空閥（HV1035）來控制系統壓力。

4）因CO2壓縮機機組（離心式）存在設計問題，其輸送CO2氣量隨系統壓力升高而逐漸下降，當合成系統壓力超過14.5 MPa后，壓縮機的輸送量達不到尿素裝置的最低生產負荷70%要求。

5）高壓系統減壓閥（HV1031）打開，0.4 MPa吸收系統就滿液且嚴重超壓。

6）將CO2、甲銨液、液氨三物料導入到高壓系統后壓力由11.2 MPa突升至12.6 MPa。

7）正常情況下高壓洗滌器出氣溫度為110－120℃，而此次則高達156.5℃。

分析認為有4種可能：①高壓甲銨泵送來的甲銨液在高壓洗滌器內未經正常工藝流程進入出液管，而是在高壓甲銨洗滌器內部短路后直接進入了0.4 MPa的吸收系統；②設備原因如氣液分布器及填料支撐損壞堵塞出液管或下部浸沒式冷凝器列管堵塞等。③高壓洗滌器出液管和高壓噴射器結晶堵塞；④工藝操作原因，如停車時未按《作業指導書》進行稀釋排放或高壓洗滌器調溫水溫度控制不當，造成其下部浸沒式冷凝器列管及U型管線（見圖1黑粗線）結晶堵塞被結晶堵塞；⑤高壓洗滌器內防爆筒破裂，合成氣相未經洗滌器換熱段直接通過減壓閥進入0.4 MPa吸收系統。

因該設備實際使用時間不到3個月，故不存在設備損壞導致下液管、列管堵塞的問題。封塔后的開車，高壓洗滌器出液溫度通常在高壓甲銨泵啟動后5－10 min內就會發生變化，而這次半小時后仍幾乎無變化，但只要一打開高壓系統減壓閥，0.4 MPa吸收系統滿液、嚴重超壓，致使無法繼續開車。

經查封塔停車期間操作記錄，高壓洗滌器經過加水稀釋后由于排放管線堵塞而未進行排放處理，經現場檢查發現高壓洗滌器U型管線（見圖一黑粗線）溫度接近環境溫度。同時調取DCS洗滌器調溫水進口溫度的歷史變化曲線時發現在12日下午16∶30分將至46.6℃，也佐證高壓洗滌器列管及U型管線結晶堵塞這一點。所以，在列管外用高壓調溫水加熱同時向洗滌器內加入高溫水并對高壓洗滌器U型管線用蒸汽加熱，使所有列管和U型管線中甲銨結晶快速進行溶解。

U型管線結晶堵塞情況下，當合成系統壓力由11.2 MPa突升至12.6 MPa以及洗滌器出氣溫度由91.3℃快速升至156.5℃時，已經表明高壓洗滌器防爆筒由于內外壓差過大已破裂。

3 原因分析及造成后果

3.1 原因分析

我們認為：造成高壓洗滌器下部浸沒式冷凝器的列管及U型管線甲銨結晶堵塞和封塔后開車防爆筒破裂的原因主要以下幾點：

（1）按照尿素裝置封塔停車《作業指導書》的作業程序進行操作，但由于洗滌器U型管線排放閥內漏致使排放管線結晶堵塞而無法進行稀釋后的排放工作。

（2）按照封塔停車《作業指導書》的要求沖洗高壓甲銨泵出口，一般要求沖洗45 min以上，或雖沖洗，但沖洗時間較短，使高壓甲銨洗滌器內的甲銨液未及時稀釋。

（3）經查從DCS調取實時監控曲線，12日9∶51因更換墊片0.88 MPa蒸汽飽和器設備墊片，致使高壓調溫水10 m夾套無加熱蒸汽，從而導致高壓調溫水溫度降至46.6℃，根據NH3—CO2—H2O三組分液固平衡相圖查到當洗滌器調溫水溫度低于90℃時，高壓洗滌器內甲銨液處于結晶區，并隨著溫度的降低結晶速度加快。

（4）開車后未及時檢查高壓洗滌器運行狀況，在U型管線結晶堵塞的情況系統繼續運行致使防爆筒由于內外壓差過大致使設備損壞，致使事故進一步擴大。

（5）由于本裝置為新建尿素裝置，操作人員及部分管理人員均為新員工，且老員工也沒有操作該工藝經驗故沒有工藝操作和事故判斷處理經驗。

3.2 造成后果

此次事故的后果造成高壓洗滌防爆筒內部焊口撕裂約30 cm兩道，防爆筒嚴重變形無法使用，需對其更換處理，致使裝置直接經濟損失30余萬元。

4 防范措施及建議

為防止重復發生這類事故，建議如下：

1）嚴格執行作業指導書。強化停車時對高壓洗滌器內甲銨液的稀釋及排放操作意識，若排放管線結晶堵塞且不能及時處理暢通，則一定要沖洗高壓甲銨泵45 min，并通過洗滌器出液管線上的排放閥進行排放處理。

2）高壓洗滌器底部排放閥處于常關狀態，排放管線上的DN20導淋在停車時排放關閉而在開車前打開，為防止關不到位或擔心內漏，一般用“F”扳手加力關閉，這樣容易使閥頭或閥座密封面變形產生內漏，致使高濃度、高結晶度甲銨液漏入排放管線造成結晶堵塞，因此在關閉該閥門時盡量不使用“F”扳手進行操作；若巡檢時發現該排放閥內漏，應及時加大該管線上的蒸汽冷凝液帶走泄漏出的甲銨液。

3）在封塔停車期間嚴格監控洗滌調溫水溫度在130－131℃左右。

4）若巡檢發現高壓洗滌器底部排放管線結晶堵塞則應及時處理，以保證該管線暢通。

5）在系統運行期間則向高壓洗滌器底部排放管線連續通入0.88 MPa蒸汽或蒸汽冷凝液并從該管線上的導淋排出，以防止排放管線因排放閥泄漏被結晶堵塞。

6）加強高壓洗滌器底部排放管線的伴熱保溫，以確保排放管線保溫效果良好。

7）加強員工工藝事故的判斷處理能力培訓以及對排放高壓洗滌器甲銨液重要性的認識。

8）加強管理，嚴格執行工藝紀律和作業指導書，按規定程序操作，這對于防止重復性發生洗滌器列管及U型管線被甲銨結晶堵塞事故和防止事故進一步擴大具有不可或缺的作用。

9）開車前必須對系統全面檢查，尤其是高壓調溫水溫度控制檢查，U管線溫度檢查，發現問題及時處理。

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－），甘肅定西市人，大學本科，注冊安全工程師，助理工程師，從事技術管理工作。現任職于青海鹽湖工業股份有限公司化工分公司總工辦。