尿素低壓吸收塔高氧分壓操作論述

侯立業

（中海石油華鶴煤化有限公司尿素生產部，黑龍江鶴崗 154110）

合成氨與尿素Ammonia and Urea

尿素低壓吸收塔高氧分壓操作論述

侯立業

（中海石油華鶴煤化有限公司尿素生產部，黑龍江鶴崗 154110）

華鶴尿素裝置自開車以來，低壓吸收塔尾氣排放中氧含量值波動比較大，甚至有時超過了斯塔米卡幫公司設計的安全限值4%。采用CO2汽提法工藝的尿素裝置，該指標的波動極易進入爆炸區間，影響生產穩定運行和人員安全，為此結合本裝置生產實際情況對氧含量超出設計值是否會發生爆炸進行針對性的論述。

低壓吸收塔；爆炸區間；氧含量

1 尿素低壓吸收塔氣體分析

尿素低壓吸收塔作為高壓系統尾氣排放的末端，我廠對該設備氣相設有專門的取樣點，表1是2016年三個月尿素低壓吸收塔放空氣體取樣全分析數據，并且對組分數據進行了爆炸極限及含氧量安全限值的計算分析。

表1 尿素低壓吸收塔放空氣體取樣全分析數據

1.1 采用5月3日氧含量為最高時舉例計算分析

計算情況：

幾種可燃物在空氣與O2中的爆炸極限（見表2）：

表2 幾種可燃物在空氣與O2中的爆炸極限為

放空氣可燃物總含量∑ F%=H2+NH3+CH4=3.43+0.16+0.98 =4.57

以可燃物為基準：H2%含量為：H2∕∑F=75.1

NH3含量為：NH3∕∑F=3.5

CH4%含量為：CH4∕∑F=21.4

算得：LLA=4.34%，LHA=4.30%，LHO=83.75%

（上式中：LLA，LHA 分別表示可燃混合氣在空氣中的爆炸下限和上限。LLO，LHO 分別表示可燃性混合氣在氧氣中的爆炸下限與上限。）

1.2 爆炸范圍三元相圖

據此作出 F（可燃物）N（惰性組分）、O（氧）的三元正三角形相圖如圖1：

圖1 爆炸范圍三元相圖

1.3 實際組分爆炸分析

圖中U2代表在氧氣中爆炸上限 83.75%，L2代表在氧氣中爆炸下限 4.30%，U1代表在空氣中爆炸上限 39.24%，L1代表在空氣中爆炸下限 4.34%，FA 為空氣線，由 U2、U1、L 點圍成的三角形區域為爆炸范圍，CL 為臨界氧濃度線，即若氧氣濃度低于臨界值，則可燃氣燃燒所需氧濃度不足，無法形成爆炸，該組分下臨界氧濃度為 8.5%。由于組分中 O2濃度為6.05%，低于臨界氧濃度，因此屬于不可爆炸范圍。雖然尿素系統的低壓放空組分不在可爆范圍之內，但爆炸極限隨溫度、壓力以及惰性組分變化會發生變化，并不是一個常量，因此必須加強監測。

2 低氧濃度操作尿素需要采取的防爆措施建議

2.1 嚴格控制 O2含量

理論上只要氣相出口 O2含量小于等于 4%，則混合氣不會發生爆炸。尿素高壓系統采用 Safurex?材料，較傳統雙相鋼耐甲銨尿液腐蝕有較大提高，Stamicarbon 公司提供了無氧操作和有氧操作方式。為系統安全可靠運行，目前尿素采取有氧操作方式。根據材料特殊性，尿素可采取較低氧加入方式操作。

2.2 嚴格控制和消除激發能源

（1）低氧操作要要嚴格檢查靜電接地措施；

（2）要嚴格火源管理；

（3）要防止物理爆炸，防止撞擊產生激發能源，進而引起連鎖化爆炸；

（4）要加強現場管理，消除杜絕跑冒滴漏等；

（5）操作控制上要力求避免大幅度地開關閥門，加減量不可太猛，停開車時及大減量時尤應注意。

2.3 增大惰化作用

增加低壓吸收塔氣項中 N2、CO2等惰性氣體含量，對縮減爆炸范圍有明顯作用。

3 低壓吸收塔放空管理

1）嚴格控制常壓吸收塔中氧組分攜帶入低壓吸收塔，避免提高氧臨界濃度。如：開蒸發真空破壞閥，空氣帶入常壓吸收塔，再進入低壓吸收塔；

2）保持低壓吸收塔任何時刻壓力必須大于大氣壓力，防止放空管著火倒引至低壓吸收塔；

3）嚴格控制塔內O2＜4%；

4）避免任何可能將氧組分攜帶進入尿素系統的可能。

4 結論

終上所述，尿素裝置嚴控氧組分攜帶進入量，及時監測低壓放空氣體數據，加強對低壓及常壓系統放空的監測，及時分析可燃氣體的爆炸極限范圍是否安全，確保尿素常壓吸收塔及整套裝置的安全運行。

[1] 任韶然.惰性及特種可燃氣體對甲烷爆炸特性的影響實驗及分析[J].石油化工生產技術，2013，（10）.

[2] 池永慶.尿素生產技術[M].北京：化學工業出版社，2006.

T h e P a r t i a l P r e s s u r e o f O x y g e n o n t h e O p e r a t i o n o f U r e a L o w P r e s s u r e A b s o r p t i o n

Hou Li-ye

Since the start-up device Eco-ego urea，low oxygen content in tail gas absorption tower value fl uctuation is relatively large，sometimes even more than the safety limit of 4% for tower m card design company.The urea device adopts CO2stripping process，the index fl uctuation can easily enter the explosion range，affects the production of stable operation and safety of personnel，according to the actual situation of production device on oxygen content will exceed the design value for this explosion.

low pressure absorption tower；explosion zone；oxygen content

TQ441.41

B

1003-6490（2017）08-0001-02

2017-06-14

侯立業（1989—），男，遼寧丹東人，助理工程師，主要從事化工生產技術工作。