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(yè)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(yè)股份有限公司化工分公司，青海格爾木 816000）

著重對(duì)高壓洗滌器因結(jié)晶堵塞造成防爆筒破裂事故產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的處理措施。

結(jié)晶堵塞；調(diào)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(guò)程中發(fā)現(xiàn)合成系統(tǒng)壓力及高壓洗滌器氣液相溫度出現(xiàn)異常。合成系統(tǒng)壓力通過(guò)放空調(diào)節(jié)閥（HV1035）進(jìn)行泄壓控制，裝置被迫排塔停車處理，后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)由于高壓洗滌器U型管線結(jié)晶堵塞造成防爆筒破裂。本文主要就該事故出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象、原因分析及處理過(guò)程進(jìn)行介紹并提出相應(yīng)地防范措施建議。

1 高壓洗滌器流程簡(jiǎn)介

來(lái)自尿素合成塔來(lái)的氣相經(jīng)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(lái)壓力為15.5 MPa的并經(jīng)中心管至洗滌器下端的甲銨液并流進(jìn)入浸沒(méi)式冷凝器，大部分氨和二氧化碳在其中反應(yīng)生成甲銨，其反應(yīng)熱由洗滌器調(diào)溫水帶走回收利用。反應(yīng)后的甲銨液經(jīng)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(guò)調(diào)節(jié)閥（HV1031）將洗滌器內(nèi)少量未冷凝的氨、CO2以及防腐空氣等減壓控制遠(yuǎn)離混合氣的爆炸區(qū)間后送入4 bar吸收系統(tǒng)回收利用。高壓洗滌器工藝流程如圖1所示。

2 事故現(xiàn)象及判斷處

2013年4月11日21時(shí)，因前系統(tǒng)斷液氨，裝置進(jìn)行緊急封塔停車處理。外操對(duì)高壓洗滌器的U型管排放管線沖洗檢查發(fā)現(xiàn)該管線結(jié)晶堵塞，隨后對(duì)該管線進(jìn)行處理，于13日凌晨處理暢通后根據(jù)封塔后開車作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行封塔后開車。凌晨1點(diǎn)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(tǒng)投氨。正常情況下，投料后約半小時(shí)，高壓調(diào)溫水逐漸的出現(xiàn)溫差且出口溫度大于進(jìn)口溫度，但這次情況異常，主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

1）洗滌器調(diào)溫水溫差在0.2－0.4℃之間，這一現(xiàn)象表明高壓洗滌器無(wú)冷凝放熱且沒(méi)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(fù)至155℃以上，而這次出液溫度只降不升高且最低溫度達(dá)到22.97℃，這一現(xiàn)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(tǒng)壓力在通常情況下應(yīng)該在13.5－14.0 MPa，系統(tǒng)減壓閥（HV1031）開度在50%左右且放空閥（HV1035）可完全關(guān)閉狀態(tài)，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(tǒng)壓力迅速升高，在合成系統(tǒng)尾氣閥（HV1031）閥全開的情況下，還必須通過(guò)放空閥（HV1035）來(lái)控制系統(tǒng)壓力。

4）因CO2壓縮機(jī)機(jī)組（離心式）存在設(shè)計(jì)問(wèn)題，其輸送CO2氣量隨系統(tǒng)壓力升高而逐漸下降，當(dāng)合成系統(tǒng)壓力超過(guò)14.5 MPa后，壓縮機(jī)的輸送量達(dá)不到尿素裝置的最低生產(chǎn)負(fù)荷70%要求。

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

6）將CO2、甲銨液、液氨三物料導(dǎo)入到高壓系統(tǒng)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(dá)156.5℃。

分析認(rèn)為有4種可能：①高壓甲銨泵送來(lái)的甲銨液在高壓洗滌器內(nèi)未經(jīng)正常工藝流程進(jìn)入出液管，而是在高壓甲銨洗滌器內(nèi)部短路后直接進(jìn)入了0.4 MPa的吸收系統(tǒng)；②設(shè)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(méi)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(jié)晶堵塞；④工藝操作原因，如停車時(shí)未按《作業(yè)指導(dǎo)書》進(jìn)行稀釋排放或高壓洗滌器調(diào)溫水溫度控制不當(dāng)，造成其下部浸沒(méi)式冷凝器列管及U型管線（見圖1黑粗線）結(jié)晶堵塞被結(jié)晶堵塞；⑤高壓洗滌器內(nèi)防爆筒破裂，合成氣相未經(jīng)洗滌器換熱段直接通過(guò)減壓閥進(jìn)入0.4 MPa吸收系統(tǒng)。

因該設(shè)備實(shí)際使用時(shí)間不到3個(gè)月，故不存在設(shè)備損壞導(dǎo)致下液管、列管堵塞的問(wèn)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(dòng)后5－10 min內(nèi)就會(huì)發(fā)生變化，而這次半小時(shí)后仍幾乎無(wú)變化，但只要一打開高壓系統(tǒng)減壓閥，0.4 MPa吸收系統(tǒng)滿液、嚴(yán)重超壓，致使無(wú)法繼續(xù)開車。

經(jīng)查封塔停車期間操作記錄，高壓洗滌器經(jīng)過(guò)加水稀釋后由于排放管線堵塞而未進(jìn)行排放處理，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)高壓洗滌器U型管線（見圖一黑粗線）溫度接近環(huán)境溫度。同時(shí)調(diào)取DCS洗滌器調(diào)溫水進(jìn)口溫度的歷史變化曲線時(shí)發(fā)現(xiàn)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(jié)晶堵塞這一點(diǎn)。所以，在列管外用高壓調(diào)溫水加熱同時(shí)向洗滌器內(nèi)加入高溫水并對(duì)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(jié)晶快速進(jìn)行溶解。

U型管線結(jié)晶堵塞情況下，當(dāng)合成系統(tǒng)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(shí)，已經(jīng)表明高壓洗滌器防爆筒由于內(nèi)外壓差過(guò)大已破裂。

3 原因分析及造成后果

3.1 原因分析

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

（1）按照尿素裝置封塔停車《作業(yè)指導(dǎo)書》的作業(yè)程序進(jìn)行操作，但由于洗滌器U型管線排放閥內(nèi)漏致使排放管線結(jié)晶堵塞而無(wú)法進(jìn)行稀釋后的排放工作。

（2）按照封塔停車《作業(yè)指導(dǎo)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(shí)間較短，使高壓甲銨洗滌器內(nèi)的甲銨液未及時(shí)稀釋。

（3）經(jīng)查從DCS調(diào)取實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線，12日9∶51因更換墊片0.88 MPa蒸汽飽和器設(shè)備墊片，致使高壓調(diào)溫水10 m夾套無(wú)加熱蒸汽，從而導(dǎo)致高壓調(diào)溫水溫度降至46.6℃，根據(jù)NH3—CO2—H2O三組分液固平衡相圖查到當(dāng)洗滌器調(diào)溫水溫度低于90℃時(shí)，高壓洗滌器內(nèi)甲銨液處于結(jié)晶區(qū)，并隨著溫度的降低結(jié)晶速度加快。

（4）開車后未及時(shí)檢查高壓洗滌器運(yùn)行狀況，在U型管線結(jié)晶堵塞的情況系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行致使防爆筒由于內(nèi)外壓差過(guò)大致使設(shè)備損壞，致使事故進(jìn)一步擴(kuò)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(méi)有操作該工藝經(jīng)驗(yàn)故沒(méi)有工藝操作和事故判斷處理經(jīng)驗(yàn)。

3.2 造成后果

此次事故的后果造成高壓洗滌防爆筒內(nèi)部焊口撕裂約30 cm兩道，防爆筒嚴(yán)重變形無(wú)法使用，需對(duì)其更換處理，致使裝置直接經(jīng)濟(jì)損失30余萬(wàn)元。

4 防范措施及建議

為防止重復(fù)發(fā)生這類事故，建議如下：

1）嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)指導(dǎo)書。強(qiáng)化停車時(shí)對(duì)高壓洗滌器內(nèi)甲銨液的稀釋及排放操作意識(shí)，若排放管線結(jié)晶堵塞且不能及時(shí)處理暢通，則一定要沖洗高壓甲銨泵45 min，并通過(guò)洗滌器出液管線上的排放閥進(jìn)行排放處理。

2）高壓洗滌器底部排放閥處于常關(guān)狀態(tài)，排放管線上的DN20導(dǎo)淋在停車時(shí)排放關(guān)閉而在開車前打開，為防止關(guān)不到位或擔(dān)心內(nèi)漏，一般用“F”扳手加力關(guān)閉，這樣容易使閥頭或閥座密封面變形產(chǎn)生內(nèi)漏，致使高濃度、高結(jié)晶度甲銨液漏入排放管線造成結(jié)晶堵塞，因此在關(guān)閉該閥門時(shí)盡量不使用“F”扳手進(jìn)行操作；若巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)該排放閥內(nèi)漏，應(yīng)及時(shí)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(yán)格監(jiān)控洗滌調(diào)溫水溫度在130－131℃左右。

4）若巡檢發(fā)現(xiàn)高壓洗滌器底部排放管線結(jié)晶堵塞則應(yīng)及時(shí)處理，以保證該管線暢通。

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

6）加強(qiáng)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(qiáng)員工工藝事故的判斷處理能力培訓(xùn)以及對(duì)排放高壓洗滌器甲銨液重要性的認(rèn)識(shí)。

8）加強(qiáng)管理，嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律和作業(yè)指導(dǎo)書，按規(guī)定程序操作，這對(duì)于防止重復(fù)性發(fā)生洗滌器列管及U型管線被甲銨結(jié)晶堵塞事故和防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大具有不可或缺的作用。

9）開車前必須對(duì)系統(tǒng)全面檢查，尤其是高壓調(diào)溫水溫度控制檢查，U管線溫度檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)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(xué)本科，注冊(cè)安全工程師，助理工程師，從事技術(shù)管理工作?，F(xiàn)任職于青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司總工辦。