尿素合成塔泄漏事故分析及處理

王培寶

山東華魯恒升化工股份有限公司

尿素合成塔泄漏事故分析及處理

王培寶

山東華魯恒升化工股份有限公司

在尿素生產(chǎn)的過程中，尿素合成塔是重要的生產(chǎn)設(shè)備。一旦合成塔出現(xiàn)泄漏問題，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)尿素生產(chǎn)裝置的安全、高效和穩(wěn)定運(yùn)行受到影響。所以，出現(xiàn)泄漏事故后，設(shè)備維護(hù)管理人員還要做好泄漏原因的分析，以便尋求科學(xué)的處理措施進(jìn)行事故的處理?；谶@種認(rèn)識(shí)，在對(duì)尿素合成塔結(jié)構(gòu)展開分析的基礎(chǔ)上，對(duì)一種尿素合成塔泄漏事故的原因和處理問題展開了分析，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

尿素；合成塔；泄露；分析；處理

引言

尿素合成塔是尿素生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀況直接影響整個(gè)尿素裝置的安全、穩(wěn)定、高效的長(zhǎng)周期運(yùn)行，由于其造價(jià)昂貴、制造周期長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)不易安裝，一旦塔內(nèi)不銹鋼襯里發(fā)生腐蝕泄漏，將給企業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。所以，尿素合成塔襯里的腐蝕檢查及日常維護(hù)是一項(xiàng)重要的工作。

1、尿素合成塔結(jié)構(gòu)分析

從結(jié)構(gòu)上來看，尿素合成塔是由上下封頭、多個(gè)筒節(jié)、出料管和進(jìn)料管構(gòu)成，而筒節(jié)采取的則是多層包扎結(jié)構(gòu)。在各個(gè)筒節(jié)中，耐腐蝕層襯里、不銹鋼盲層和碳鋼層板將按照由內(nèi)向外的持續(xù)分布。由于尿素合成塔內(nèi)含有大量的氨、二氧化碳、水和尿素介質(zhì)，所以容易形成具有較強(qiáng)腐蝕性的甲胺溶液。該溶液的濃度越高，對(duì)設(shè)備的腐蝕也會(huì)越強(qiáng)。就目前來看，尿素合成塔遭受的腐蝕形式有封頭針孔腐蝕、出液管線部件腐蝕、襯里焊縫腐蝕、封頭冷凝腐蝕和環(huán)隙沖刷腐蝕等等。而這些腐蝕問題的出現(xiàn)，都會(huì)導(dǎo)致尿素合成塔發(fā)生泄漏事故。

2、尿素合成塔發(fā)生泄露的原因分析

2.1 設(shè)備的缺陷

由于塔內(nèi)的蓋板在安裝時(shí)寬度不夠，僅僅蓋住了檢漏孔的邊緣，進(jìn)而經(jīng)過設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，不同程度會(huì)出現(xiàn)一點(diǎn)腐蝕的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致有微量的尿液通過蓋板的邊緣滲入到檢漏孔內(nèi)。

2.2 襯里的腐蝕

合成塔出現(xiàn)泄露的主要原因是塔內(nèi)襯里腐蝕，然而導(dǎo)致腐蝕最主要原因?yàn)樗?nèi)壓力、溫度控制。溫度在超操作溫度后，會(huì)加劇對(duì)襯里的腐蝕。尿素合成塔壓力控制在萬一，倘若壓力過高，會(huì)使溫度進(jìn)而升高，同時(shí)導(dǎo)致合成塔襯里腐蝕，壓力若控制過低則會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降，達(dá)不到生產(chǎn)要求。然而對(duì)于溫度的控制，除壓力高導(dǎo)致外，合成塔底部溫度的控制尤為重要，底部入口物料溫度一般控制在一度之間，底部溫度直接影響著頂部溫度變化，控制好底部溫度在壓力恒定的情況下，就可以很好的控制住合成塔頂部溫度，影響底部溫度的主要因素則是蒸汽的加入量以及入口甲胺液、氣氨的溫度，不僅不可以超溫，還要盡可能地恒定。

3、對(duì)尿素合成塔泄露事故的處理

3.1 漏點(diǎn)查找

泄漏事故發(fā)生后，裝置及時(shí)停運(yùn)。合成塔搶修時(shí)間緊張，且塔內(nèi)工作環(huán)境惡劣。首先判斷出漏點(diǎn)的大概位置在第七、八筒節(jié)之間。停運(yùn)待工藝處理合格，拆下上部人孔及第八筒節(jié)以上塔盤，按規(guī)定要求進(jìn)入塔內(nèi)查漏，查漏采用氨滲透法。用0.1MPa的低壓蒸汽冷凝液將檢漏管內(nèi)的尿素和甲銨結(jié)晶沖洗干凈，然后在一個(gè)檢漏管上接氨氣，其余三個(gè)堵住，控制壓力為0.05MPa，在塔內(nèi)用酚酞試液噴灑第七、八筒節(jié)環(huán)焊縫蓋板及角焊縫，試液變紅的位置即為泄漏位置。

3.2 漏點(diǎn)消除

找到漏點(diǎn)后，請(qǐng)人員進(jìn)行補(bǔ)焊。首先用砂輪機(jī)對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行打磨，直到露出金屬本色，然后用非熔性鎢電極氬弧焊補(bǔ)焊了近7cm長(zhǎng)的焊層，補(bǔ)焊完畢后進(jìn)行氨滲漏實(shí)驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)酚酞試液變紅，漏點(diǎn)成功消除。然后使用酸洗膏酸洗5～30min，除去酸洗膏并用脫鹽水洗滌，再用鈍化膏鈍化4h以上，最后用脫鹽水洗滌至pH=7。漏點(diǎn)消除裝置恢復(fù)后，進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力分三個(gè)階段完成，即分為5、10、16.5MPa壓力段進(jìn)行，每個(gè)壓力階段都保持一段時(shí)間。經(jīng)過仔細(xì)查找再未發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，開車投料后，合成塔運(yùn)行正常。

4、對(duì)尿素合成塔的日常維護(hù)

4.1 拉伸器緊固原理及緊固油壓的計(jì)算

液壓拉伸器為尿素合成塔設(shè)備配置工具，據(jù)檔案記載，尿素合成塔封頭的緊固油壓為100MPa，由于此設(shè)備螺栓運(yùn)行多年，目前實(shí)際緊固油壓提高到105MPa。此次帶壓緊固為了保證安全，應(yīng)先計(jì)算出螺栓能夠承受的最大預(yù)緊力，進(jìn)而推算出拉伸器的最大油壓。

4.2 系統(tǒng)進(jìn)行降壓

把尿素合成塔操作壓力降到14.0MPa以下，這樣就降低了操作時(shí)螺栓的預(yù)緊力，增加了安全裕度。

4.3 加入足量的氧

尿素合成塔的腐蝕性是由溫度、物料組成(NH3、CO2、H2O、Ur)溶解氧濃度以及有害雜質(zhì)的存在與否而定，當(dāng)不銹鋼暴露在含甲胺的尿素溶液中時(shí)，只要有一定量氧，它就處于鈍化狀態(tài)，因此加入氧含量是防止設(shè)備腐蝕的重要措施。氧的作用不僅在于形成鈍化膜，而且還起著保護(hù)鈍化膜的作用。如果加入的氧量足以補(bǔ)充連續(xù)破壞的氧化膜需要，則鈍化狀態(tài)即可長(zhǎng)期保持下去。

4.4 對(duì)關(guān)鍵設(shè)備按期檢查

尿素合成塔是尿素生產(chǎn)中關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行好壞直接影響到整個(gè)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。應(yīng)制定尿素合成塔運(yùn)行臺(tái)賬，嚴(yán)格控制合成塔工藝指標(biāo)在可控范圍之內(nèi)。開停車期間，由于襯里材料的膨脹系數(shù)約為殼體碳鋼材料的1.5倍，若開、停車過程升、降溫過大，會(huì)造成襯里與外殼溫差過大，產(chǎn)生局部熱應(yīng)力，將襯里壓皺或拉裂，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕破壞，所以一般控制升、降溫速率不超過30℃/h。正常生產(chǎn)期間，每月進(jìn)行4次設(shè)備檢修孔檢查，其中1次使用不大于0.05MPa的儀表空氣進(jìn)行檢漏，其他3次為目視檢漏，通過采取這些措施，我公司尿素合成塔已運(yùn)行20多年，還未出現(xiàn)過嚴(yán)重泄漏事故。

結(jié)束語

總而言之，一旦遭遇尿素合成塔泄漏事故，維護(hù)管理人員還應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)泄漏情況進(jìn)行泄漏原因的判斷。而在找到真正的泄漏原因后，維護(hù)管理人員則可以采取相應(yīng)的措施進(jìn)行漏點(diǎn)的處理。因此，相信本文對(duì)尿素合成塔泄漏事故分析及處理問題展開的探討，可以為相關(guān)工作的開展提供指導(dǎo)。

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