本論文主要總結(jié)了改造的斯塔米卡邦二氧化碳汽提工藝在中國海洋石油總公司從初次聯(lián)動(dòng)試車,初次開車到2007年期間的運(yùn)行情況,指出了大型尿素裝置穩(wěn)定運(yùn)行的原因和發(fā)生問題后的解決方案,旨在為未來大型尿素裝置的設(shè)計(jì)提供參考。

圖1: 中國海洋石油總公司1500t/d合成氨、2700t/d尿素裝置全景
2 投產(chǎn)的尿素裝置的情況中國海洋石油總公司的二期尿素裝置,采用了改良的斯塔米卡邦二氧化碳汽提工藝,產(chǎn)量為2700t/d,運(yùn)用了海德魯流化床尿素造粒工藝。由于高壓合成回路中采用了池式冷凝器,有足夠的停留時(shí)間使得尿素形成(其反應(yīng)提供了一種達(dá)到約65%化學(xué)平衡的方法),因此尿素合成塔的體積得以減小。因?yàn)樵诘诙壎趸級嚎s機(jī)組排放過程中安裝了氫轉(zhuǎn)換器,二氧化碳中存在的氫減少至20ppm以下,這保證了高壓汽提塔中的總吸收量,將排氣損失和可能的爆炸風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
尿素裝置的設(shè)計(jì)產(chǎn)量為每日2700噸大顆粒尿素,這是我國目前最大的大型單系列進(jìn)口尿素裝置。尿素設(shè)備的總承包商是美國的KBR公司,主要設(shè)備項(xiàng)目從國外進(jìn)口,其他一些設(shè)備是中國國產(chǎn)的。項(xiàng)目的詳細(xì)工程設(shè)計(jì)由中國成達(dá)工程有限公司完成。中國石化第十建設(shè)公司建造尿素裝置。
最后建造階段中,盡管正在同時(shí)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)試車和施工活動(dòng),我們組織了操作員監(jiān)督施工質(zhì)量,并按預(yù)定時(shí)間完成了聯(lián)動(dòng)試車工作,確保了尿素裝置提前投入生產(chǎn)。
施工過程中,我們搜集了79個(gè)聯(lián)動(dòng)試車項(xiàng)目的資料并完成了85次技術(shù)改造。我們起草了各種管理體系和運(yùn)行臺(tái)賬。這樣就確保了尿素裝置初次開車成功和正常生產(chǎn)。
3. 裝置運(yùn)行、維護(hù)情況
3.1 尿素裝置停車實(shí)例
停車次數(shù) | 年份 | 停車時(shí)間 | 停車原因 | 備注 |
1 | 2003 | 10月2日20: 00 | 蒸汽波動(dòng),壓縮機(jī)喘振 | 停車182.75小時(shí) |
2 | 10月14日12: 30 | FV4040 FV4044全開、停止向合成系統(tǒng)供應(yīng)二氧化碳,緊急停車 | 停車5.5小時(shí) | |
3 | 10月20日19: 10 | 第二級二氧化碳壓縮機(jī)排放、安全閥打開,設(shè)備停車 | 停車50分鐘 | |
4 | 10月21日7: 45 | 第二級二氧化碳壓縮機(jī)排放、安全閥打開,設(shè)備停車 | 停車8.75小時(shí) | |
5 | 10月22日3: 35 | 造粒床無液體流動(dòng),尿素溶液儲(chǔ)罐內(nèi)溶液溢液、雙縮脲含量高,停車 | 停車31小時(shí)55分鐘 | |
6 | 10月26日5: 20 | 檢修,正常停車 | 停車9天12小時(shí) | |
7 | 11月6日23: 15 | 二氧化碳中氫含量高、TAHH3037高溫跳閘,停車 | 停車7小時(shí)45分鐘 | |
8 | 11月8日19: 19 | 合成氨裝置系統(tǒng)喘振,尿素裝置緊急停車 | 停車4天23小時(shí) | |
9 | 11月14日12: 02 | 停電,尿素裝置緊急停車 | 停車1小時(shí)58分鐘 | |
10 | 11月14日20: 54 | 第四級二氧化碳壓縮機(jī)排放、安全閥打開,設(shè)備停車 | 停車1小時(shí)26分鐘 | |
11 | 11月17日18: 41 | 合成氨裝置交換液氨泵、停止原料氨供應(yīng),設(shè)備停車 | 停車2小時(shí)39分鐘 | |
12 | 11月18日9: 20 | 停電、304J密封水備用泵開車、停止,氨泵停車 | 停車1小時(shí)10分鐘 | |
13 | 12月9日8: 50 | 氨裝置緊急停車 | 停車1天17小時(shí) | |
14 | 12月19日16: 00 | 合成氨裝置蒸汽波動(dòng),緊急停車 | 停車2天19小時(shí) | |
15 | 2004 | 2月16日5: 40 | 正常停車,檢修 | 停車351.7小時(shí) |
16 | 3月28日18: 30 | 天然氣成分改變,氨裝置停車 | 停車27.3小時(shí) | |
17 | 4月1日22: 00 | 壓縮機(jī)齒輪箱加速過高動(dòng)作,停車 | 停車2.3小時(shí) | |
18 | 5月1日9: 40 | 氨裝置PALL1197動(dòng)作、緊急停車 | 停車84小時(shí) | |
19 | 5月18日17: 45 | 氨加熱,氨泵停車 | 停車1小時(shí) | |
20 | 7月11日18: 24 | 天然氣成分改變,氨裝置停車 | 停車54.1小時(shí) | |
21 | 8月27日20: 50 | 合成氨裝置誤動(dòng)作(天然氣流量從70000m3/h降至1000m3/h) | 停車26小時(shí)40分鐘 | |
22 | 9月24日4: 20 | 天然氣成分改變,合成氨裝置停車 | 停車24小時(shí)40分鐘 | |
23 | 10月17日3: 33 | 天然氣成分波動(dòng),系統(tǒng)緊急停車 | 停車56小時(shí)27分鐘 | |
24 | 11月12日23: 01 | 兩臺(tái)潤滑油泵停車,壓縮機(jī)停車 | 停車2小時(shí)29分鐘 | |
25 | 11月17日4: 50 | 氨裝置101J振動(dòng)高引起跳閘,系統(tǒng)停車 | 停車45小時(shí)50分鐘 | |
26 | 2005 | 1月25日9: 00 | 302JC2冷卻水排出,彎頭嚴(yán)重泄漏 | 停車18小時(shí) |
27 | 1月31日6: 12 | 修理302JC2、 JC3內(nèi)部泄漏,二氧化碳泄漏進(jìn)冷卻器用水 | 停車2天4.3小時(shí) | |
28 | 2月6日12: 10 | 302JC3四根管爆裂 | 停車3天11.53小時(shí) | |
29 | 2月19日10: 40 | 儀表電線松動(dòng)、HS1250B開關(guān)動(dòng)作,氨裝置停車 | 停車2天 | |
30 | 2月23日4: 10 | 電路故障,氨裝置停車 | 停車1天1.83小時(shí) | |
31 | 3月24日1: 30 | 配合接收站檢修 | 停車7天15.63小時(shí) | |
32 | 9月14日16: 08 | 氨裝置101J電源卡故障 | 停車2天1.2小時(shí) | |
33 | 9月18日8: 25 | 熱帶風(fēng)暴、接收站平臺(tái)天然氣閥關(guān)閉 | 停車3天0.75小時(shí) | |
34 | 9月26日1: 21 | 因?yàn)榕_(tái)風(fēng)“達(dá)維”的影響,海南電網(wǎng)發(fā)生故障 | 停車5天19.32小時(shí) | |
35 | 11月14日0: 58 | 氨裝置二氧化碳再生塔液泛 | 停車46.66小時(shí) | |
36 | 2006 | 2月20日1: 10 | 正常停車,檢修 | 停車24天11小時(shí) |
37 | 3月26日23: 40 | 合成氨裝置空氣/碳比率聯(lián)鎖裝置誤動(dòng)作,停車 | 停車23.5小時(shí) | |
38 | 5月7日13: 07 | 合成氨裝置XV1211故障、一段轉(zhuǎn)化爐H2O/C比率聯(lián)鎖裝置動(dòng)作 | 停車25.88小時(shí) | |
39 | 5月13日5: 17 | 合成氨裝置103J吸入蒸氣管爆裂 | 停車21天6.72小時(shí) | |
40 | 7月16日23: 20 | 造粒機(jī)HV3523閥門出口端連接管線堵塞,且HV3022閥不運(yùn)轉(zhuǎn),301FB液位升至75%,尿素裝置停車 | 停車26.17小時(shí) | |
41 | 8月10日16: 32 | 天然氣成分波動(dòng),導(dǎo)致101JT停車 | 停車2天5.2小時(shí) | |
42 | 10月12日10: 45 | 合成氨裝置一段轉(zhuǎn)化爐爐膛壓力過高 | 停車1天2.58小時(shí) | |
43 | 10月18日15: 56 | 外部電網(wǎng)發(fā)生故障 | 停車2天23.93小時(shí) |
裝置運(yùn)行情況
經(jīng)過三年的運(yùn)行,設(shè)備目前運(yùn)行非常穩(wěn)定并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)168天長期連續(xù)運(yùn)行。大型尿素設(shè)備中采用池式冷凝器能增加產(chǎn)量,降低尿素合成塔負(fù)荷并將尿素轉(zhuǎn)換效率提高至59%,避免了開車時(shí)尿素合成塔液位大幅波動(dòng)。低壓汽包的壓力始終控制在0.42MPa左右,即使系統(tǒng)負(fù)荷改變,仍能滿足尿素生產(chǎn)中低壓蒸汽的使用。
自2003年9月30日尿素設(shè)備初次開車至2006年12月31日,運(yùn)行時(shí)間累計(jì)24120小時(shí),最長連續(xù)運(yùn)行時(shí)間為168天。在此期間,尿素裝置停車43次,累計(jì)共停車3193小時(shí)。合成工段阻塞30次,合計(jì)811小時(shí),合成工段的最長阻塞時(shí)間為54.1小時(shí)。不存在因高壓設(shè)備泄漏引起的停車。
在此運(yùn)行期間,尿素裝置2003年生產(chǎn)尿素142.63kt,2004年812.014kt,2005年825.132kt,2006年775.146kt,平均負(fù)荷為90%,最低負(fù)荷為65%。汽提塔出口溫度約168℃,汽提塔中曾發(fā)生的高于設(shè)計(jì)溫度的最高溫度為183℃,時(shí)間持續(xù)8小時(shí)。二氧化碳的氧含量平均為0.65 %(按體積計(jì)),未發(fā)生過停止送氧。尿素產(chǎn)品的鎳含量平均為0.23ppm;最高鎳含量為0.39ppm。在此期間,池式冷凝器蒸汽冷凝液的氯離子最高含量為1.18ppm,平均含量為0.2ppm,冷凝液排放方法為每6小時(shí)一次。
2006年8月的尿素裝置產(chǎn)量試驗(yàn)結(jié)果
a. 尿素產(chǎn)量:2703 t/d
b. 尿素產(chǎn)品質(zhì)量
總氮 | 總水分 | 縮二脲 | 甲醛 | 粒度分布(2-4.75mm) | 抗碎強(qiáng)度 | 產(chǎn)品溫度 |
Wt% | Wt% | Wt% | Wt% | Wt% | N | □ |
46.51 | 0.373 | 0.77 | 0.51 | 98.38 | 26.13 | 43.7 |
c. 氨消耗量:每噸尿素消耗570 Kg氨。
d. 二氧化碳消耗量:每噸尿素消耗744 Kg二氧化碳。
e. 蒸汽消耗量:每噸尿素消耗1.047噸蒸汽。
f. 耗電量:每噸尿素耗電62.44 Kwh。
g. 冷卻水消耗量:每噸尿素消耗106.1噸冷卻水。
h. 甲醛消耗量:每噸尿素消耗14.9 Kg甲醛。
i. 蒸汽冷凝液輸出量:每噸尿素輸出蒸汽冷凝液1.219噸。
j. 高壓系統(tǒng)N/C比:3.047。
k. 高壓系統(tǒng)H/C比:0.586。
l. 高壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率:58.6%。
m. 排放氣體中的NH3量:0.81kg/h。
n. 排塵少,滿足公司的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)和日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,目前裝置的運(yùn)行情況好于國內(nèi)的尿素裝置,聯(lián)鎖裝置使用率為95%,儀表控制自動(dòng)達(dá)到100%。目前,因合成氨裝置中天然氣成分的影響(甲烷含量低),尿素裝置負(fù)荷始終為90%,裝置的利用率維持在較低水平。
3.3 運(yùn)行期間發(fā)生的問題
蒸汽系統(tǒng)的運(yùn)行
因?yàn)槿舛趸級嚎s機(jī)渦輪的特性,渦輪不滿足設(shè)計(jì)的抽汽控制要求。利用限流孔板將流到后汽缸的蒸汽限制為10 t/hr,大多數(shù)蒸汽被抽取。提供能量的吸入蒸汽流量非常大,占蒸汽提供能量的2/3,因此,穩(wěn)定低壓蒸汽凈壓力非常重要:如果蒸汽系統(tǒng)喘振使渦輪轉(zhuǎn)速波動(dòng),抽汽壓力和主蒸汽壓力將明顯波動(dòng),這會(huì)使整個(gè)蒸汽系統(tǒng)崩潰,導(dǎo)致合成氨和尿素裝置徹底停車。初次開車期間,尿素裝置幾次停車均由蒸汽系統(tǒng)引起。
裝置具有設(shè)計(jì)和制造工藝方面的缺陷。
a. 2005年大部分停車均由二氧化碳壓縮機(jī)水冷卻器302JC2/C3的冷卻管腐蝕引起。當(dāng)2006年3月進(jìn)行修理和更換后,302JC2中304冷卻管被堵塞,302JC3中109冷卻管被堵塞,且302JC3的冷卻管出現(xiàn)管破裂。更換設(shè)備項(xiàng)目前,出于防止地下冷卻水管腐蝕的目的,我們?yōu)?02JC2/ C3配備了一根特殊管線,使冷卻水循環(huán)回冷卻水塔。
b. 氫轉(zhuǎn)化器302D具有一些設(shè)計(jì)缺陷,原氫轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì)壓力為2.1 MPa,工作壓力為1.82 MPa,但實(shí)際工作壓力普遍達(dá)到或超過設(shè)計(jì)壓力,導(dǎo)致人孔和手孔泄漏。該設(shè)備項(xiàng)目于2006年3月更換。
c. 池式冷凝器303C低壓側(cè)的設(shè)計(jì)也有缺陷。當(dāng)2005年10月2日尿素裝置開車時(shí),我們發(fā)現(xiàn)池式冷凝器的蒸汽輸出從92t/h降低至87t/h,高壓系統(tǒng)壓力比之前更高,池式冷凝器的反應(yīng)能力與之前相比下降,產(chǎn)量也下降,因此,尿素合成塔和高壓洗滌塔的負(fù)荷增加,導(dǎo)致系統(tǒng)過載;產(chǎn)量限制為88%。當(dāng)2006年3月進(jìn)行修理后,我們發(fā)現(xiàn)池式冷凝器與低壓汽包之間的人孔的楔形板上面的螺栓受到蒸汽冷凝液腐蝕并損壞,且中間支撐板被腐蝕(10mm深糟)。此外,楔形板的螺栓受到腐蝕,使蒸汽冷凝液更容易流入。部分循環(huán)蒸汽冷凝液未進(jìn)入池式冷凝器且不能除去甲銨合成反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。
d. 尿素裝置301D的降液管中,自動(dòng)焊接的垂直焊縫呈灰黑色且被腐蝕的表面變得疏松。這似乎是制造過程中和焊接工藝的質(zhì)量問題,嚴(yán)重威脅著生產(chǎn)。
儀表和聯(lián)鎖裝置的改進(jìn)
尿素高壓系統(tǒng)進(jìn)料設(shè)計(jì)具有帶聯(lián)鎖裝置的三個(gè)電磁閥:二氧化碳管線電磁閥、合成氨管線電磁閥和甲銨管線電磁閥。這些電磁閥保證裝置出現(xiàn)事故時(shí),電磁閥可及時(shí)關(guān)閉,避免材料回流。但初始設(shè)計(jì)時(shí),這些電磁閥彼此關(guān)聯(lián),如果其中一個(gè)電磁閥發(fā)生故障,另外兩個(gè)電磁閥也會(huì)關(guān)閉,引起不必要的系統(tǒng)停車。經(jīng)過討論,我們?nèi)∠巳齻(gè)電磁閥之間的相互連接,保證了裝置能長時(shí)間運(yùn)行。

圖2 中國海洋石油總公司日產(chǎn)量2700噸的尿素裝置
4 裝置維護(hù)情況
4.1 尿素裝置維護(hù)和檢查情況
1. 尿素裝置于2003年9月30日投產(chǎn)且裝置在2003年10月有一次計(jì)劃停車,計(jì)劃停車期間進(jìn)行了最后建造項(xiàng)目并排除了部分較小泄漏。
2. 2004年2月15日至3月1日進(jìn)行了計(jì)劃檢查,為性能試驗(yàn)做準(zhǔn)備。高壓設(shè)備項(xiàng)目中,僅檢查了汽提塔。我們拆卸并檢查了分液器,確保分液器正確安裝,同時(shí)也做了些小改造,提高了汽提塔的效率,確保低壓循環(huán)系統(tǒng)在正常情況下運(yùn)行良好。
3. 2005年3月24日至30日,進(jìn)行了接收站修理,但未檢查尿素裝置高壓設(shè)備項(xiàng)目。
4. 2006年2月20日至3月16日尿素裝置首次停車,并進(jìn)行了檢查。我們檢查了所有高壓設(shè)備項(xiàng)目,同時(shí)也檢查了所有低壓設(shè)備項(xiàng)目。我們已經(jīng)進(jìn)行了幾次技術(shù)改造并消除了設(shè)備中存在的問題。
4.2 高壓設(shè)備項(xiàng)目的腐蝕檢查情況和討論
1. 尿素合成塔檢查為期12天。合成塔塔身的襯套最小厚度為9.8mm,其他則大于10mm。塔身第一段有三個(gè)缺陷,已經(jīng)修復(fù)。降液管呈深棕色,表面光滑,這是通常的均勻(鈍化)腐蝕狀態(tài)。自動(dòng)焊接的垂直焊縫線為灰黑色且表面已被腐蝕而變疏松。

圖3: 降液管垂直焊縫線(自動(dòng)焊接)表面被腐蝕并變疏松
2. 汽提塔檢查為期12天。我們對3783臺(tái)分液器進(jìn)行壓降試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)25臺(tái)分液器不合格。19臺(tái)分液器的管端有缺陷,41臺(tái)分液器被徹底更換。我們對汽提塔汽提管進(jìn)行了100%渦流探傷,結(jié)果顯示平均壁厚為2.90mm,最小壁厚為2.75mm,最大壁厚為3.20mm。渦流探傷結(jié)果顯示,汽提塔汽提管壁厚明顯受到些腐蝕。年平均腐蝕速率為0.07mm,比一般年腐蝕速率略高。汽提塔302C襯套的平均厚度為8.8mm,有五處缺陷,已經(jīng)修復(fù)。3. 池式冷凝器檢查為期10天。我們未發(fā)現(xiàn)1038 U型管上有明顯腐蝕。主體襯套的平均厚度大于11.2mm,我們也未檢測到腐蝕斑點(diǎn)。在熱交換U型管的第一層,第十二根換熱管的焊縫上有坑,利用氬弧焊打磨修復(fù)后,表面腐蝕成白色。人孔帶堆焊處下部受腐蝕而變得疏松,也已修復(fù)。

圖4: 熱交換U型管I的第一層,在第十二根換熱管的焊縫線處發(fā)現(xiàn)一個(gè)坑,表面腐蝕成白色。
池式冷凝器和低壓汽包之間人孔的上楔形板螺栓受到蒸汽冷凝液腐蝕并損壞,且中間支撐板被腐蝕(10mm深糟)。徹底更換楔形板螺栓,中間支撐板增加F4夾具夾緊(修復(fù)情況見圖)。

圖5: 池式冷凝器腐蝕狀態(tài)下的楔形板螺栓


圖6: 10mm深糟已被腐蝕,臨時(shí)處理示意圖
4 .高壓汽提塔檢查為期10天。拆除填料時(shí)我們發(fā)現(xiàn)部分填料厚度減小并破碎。原因在于,最初開車時(shí)部分填料誤用316L不銹鋼填料裝填。因?yàn)閮H有0.2m3備用填料,我們最初使用了備用填料,然后才在舊填料中選擇了一些較好的作為補(bǔ)充。我們已經(jīng)對811根換熱管進(jìn)行了100%渦流探傷,管材為316L不銹鋼,平均厚度為2.47mm,無任何異常腐蝕,內(nèi)壁光滑。溢出桶有兩處30cm長的裂縫,已通過焊接修復(fù)。

圖7: 鮑爾環(huán)被腐蝕得極。ú牧线x擇問題)


圖8: 溢出桶下焊縫線(東側(cè))出現(xiàn)裂縫(裂縫長度約300 mm)


圖8: 溢出桶下焊縫線(西側(cè))出現(xiàn)裂縫(裂縫長度約550 mm)
5 設(shè)備腐蝕原因討論尿素生產(chǎn)工藝中,原料CO2、NH3、甲銨和尿素溶液、被原料帶進(jìn)的硫化物和氯化物以及生產(chǎn)工藝中形成的甲銨溶液、貧氨水和少量氰酸等均具腐蝕性。特別是在130-200℃溫度、15- 250Mpa壓力下,尿素甲銨溶液對金屬的腐蝕性更強(qiáng)。設(shè)備腐蝕的主要形式和原因多種多樣。從設(shè)備的檢查情況來看,尿素高壓系統(tǒng)中采用2RE69材料相對比較成功,設(shè)備項(xiàng)目的腐蝕是可控制和管理的,不會(huì)因腐蝕而出現(xiàn)停車。設(shè)備出現(xiàn)腐蝕和泄漏的情況有兩次:一次是在尿素合成塔頂部的壓力變送器PT3049的磁頭膜片處;另一次是在高壓汽提塔液體出口管道液位變送器LT3062的磁頭膜片處,磁頭膜片的材料為316L尿素級不銹鋼。這些泄漏在加壓狀況下成功堵塞并用較好材料更換。
日常運(yùn)行中,我們采用以下規(guī)定防止高壓系統(tǒng)腐蝕:
a) 正常運(yùn)行時(shí),我們確保供應(yīng)至高壓系統(tǒng)的空氣量。增加裝置負(fù)荷時(shí),應(yīng)同時(shí)增加FIC3004(氣流)。
b) 高壓系統(tǒng)的氧氣分析器AI3012必須控制在0.6-0.7%范圍內(nèi),并盡可能控制在較高側(cè)。如果發(fā)現(xiàn)AI3012指示錯(cuò)誤,必須聯(lián)系分析儀器操作員進(jìn)行處理。當(dāng)AI3012指示精度不佳時(shí),我們須調(diào)整空氣含量。
c) 如果懷疑AI3012指示不夠精確,我們應(yīng)立即聯(lián)系分析操作員,分析302D中排放的氧氣含量并觀察AI3012的偏差。
d) 如果合成氨裝置脫碳系統(tǒng)中增加消泡劑,這導(dǎo)致氧氣含量激增,超過最大允許范圍:這同樣是不允許的。
e) 我們嚴(yán)格控制高壓系統(tǒng)的工藝參數(shù),不允許超出正常生產(chǎn)、事故處理、開車和停車的溫度和壓力。一經(jīng)發(fā)現(xiàn),嚴(yán)懲不貸。
f) 隨時(shí)注意產(chǎn)品中鎳含量的分析數(shù)據(jù),如果鎳含量超過0.25 ppm,必須報(bào)告。
g) 如果發(fā)生以下情況,必須及時(shí)報(bào)告并作停車處理。
• 高壓系統(tǒng)停止供氧5分鐘。
• 高壓汽提塔302C的底部溫度TI3044超出185℃十分鐘。
• 發(fā)現(xiàn)尿素合成塔和池式冷凝器的檢漏孔出現(xiàn)泄漏。
• 發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)冷卻水或蒸汽冷凝液中的氨含量增加,通過分析和計(jì)算確定其原因在于高壓系統(tǒng)中的部分設(shè)備泄漏。
• 尿素產(chǎn)品中的鎳含量連續(xù)超過0.30 ppm(鎳含量分析方法按照統(tǒng)一方法),證實(shí)原因在于高壓系統(tǒng)設(shè)備腐蝕。
h) 高壓系統(tǒng)阻塞規(guī)定
• 高壓系統(tǒng)最多可阻塞48小時(shí)。當(dāng)尿素合成工段重新運(yùn)行且重啟持續(xù)時(shí)間少于兩小時(shí),這段時(shí)間須視為包括在阻塞時(shí)間內(nèi)。
• 阻塞期內(nèi),合成壓力不應(yīng)下降太快,可能的話控制在8.0 MPa(g)以上,且合成塔301-D和池式冷凝器303-C的外殼溫度須保持在125℃以上。
• 如果相對于供應(yīng)的二氧化碳量,不足0.6 vol. %氧氣被送入合成工段長達(dá)15分鐘,則不允許堵塞。
通過以上各種運(yùn)行程序,我們可延緩設(shè)備項(xiàng)目的腐蝕。
4.3 技術(shù)改造
在尿素裝置建設(shè)階段,裝置的技術(shù)改造涉及85項(xiàng),大多數(shù)是因?yàn)楣艿涝O(shè)計(jì)不合理和聯(lián)鎖裝置不精確。2006年我們成功完成了熔融尿素泵的技術(shù)改造,解決了因備用泵入口和出口截?cái)嚅y泄漏所致的管道和泵體的堵塞問題。接下來我們應(yīng)修改高壓設(shè)備項(xiàng)目的泄漏檢測管道,使其隨時(shí)處于監(jiān)控中:因此萬一出現(xiàn)較小泄漏,也能夠發(fā)現(xiàn),避免了設(shè)備爆炸事故的發(fā)生,由此確保了合成塔和池式冷凝器安全運(yùn)行。
5 裝置中存在的問題和找到的解決辦法
5.1 開車期間高壓調(diào)節(jié)冷卻水發(fā)生故障
2005年11月15日,尿素裝置開車期間調(diào)節(jié)冷卻水汽化,溫度TIC3234指示為162℃,整個(gè)管道出現(xiàn)嚴(yán)重水錘現(xiàn)象。2006年6月3日,最初開車期間319C的冷卻水汽化,導(dǎo)致冷卻水管道出現(xiàn)水錘擊。2006年8月12日,開車時(shí)調(diào)節(jié)冷卻水的溫度突然下降,導(dǎo)致304C結(jié)晶和堵塞。分析這三次事故,原因在于控制閥TIC3234不精確。此控制閥為蝶閥設(shè)計(jì),因此不能精確控制調(diào)節(jié)冷卻水的溫度。特別是開車過程中,調(diào)節(jié)冷卻水的溫度變化太大,加之高壓汽提塔的負(fù)荷變化,因此,我們僅能手動(dòng)調(diào)整就地截?cái)嚅y,導(dǎo)致系統(tǒng)擾亂的風(fēng)險(xiǎn)更高。而且調(diào)節(jié)冷卻水板式熱交換器319C的能力很;開車過程中,合成排氣孔大開且高壓汽提塔的負(fù)荷較高,需排出大量熱量,如果熱量不能及時(shí)排出,便會(huì)發(fā)生系統(tǒng)擾亂狀況。通過暫時(shí)改變運(yùn)行程序可避免系統(tǒng)擾亂狀況。但是,如果想徹底解決問題,我們必須改變閥門。
5.2 正常壓力下開車程序中的問題
正常壓力下新的開車程序不同于傳統(tǒng)的開車程序。當(dāng)二氧化碳和氨在開始階段進(jìn)入合成系統(tǒng)時(shí),壓差非常大,所以管道和閥門容易振動(dòng),這可能造成設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件損壞。所以,開車時(shí)我們應(yīng)注意控制二氧化碳和氨的流量。開車時(shí),空合成塔容易造成氨管道和閥門激烈振動(dòng),直至系統(tǒng)壓力為8.0Mpa時(shí),振動(dòng)消失。因?yàn)槎趸脊艿涝O(shè)計(jì)包括了小的開車旁路管線,振動(dòng)較小。
改造運(yùn)行程序:空合成塔開車時(shí),盡可能慢地輸送二氧化碳和氨,如果管道或閥門振動(dòng),可關(guān)閉進(jìn)料閥。
5.3 蒸汽系統(tǒng)控制困難
注意蒸汽系統(tǒng)的運(yùn)行范圍。由于壓縮機(jī)的制造特征,主要蒸汽僅為壓縮機(jī)渦輪提供1/3的能量,而生成的低壓二次蒸汽(induction steam)則提供2/3的能量。二次蒸汽提供能量的能力因此非常大,所以控制低壓蒸汽管道的壓力是非常重要的。開車過程中,我們安排專人控制蒸汽系統(tǒng),這樣就解決了這一問題。
5.4 聯(lián)鎖裝置使用情況和存在問題
聯(lián)鎖裝置是裝置安全運(yùn)行的保證。我們非常重視對聯(lián)鎖裝置的管理,且聯(lián)鎖裝置使用率較高。但是,我們擔(dān)心壓縮機(jī)組分離鼓:每八個(gè)液位聯(lián)鎖裝置中僅使用一個(gè)。不能使用聯(lián)鎖裝置的原因在于液位測量不精確,盡管已經(jīng)改良了液位測量,但相同的問題仍舊存在,因此,僅能通過更強(qiáng)有力的局部控制才能保證設(shè)備運(yùn)行安全。
5.5 線路切換時(shí)高壓氨泵的危險(xiǎn)
因?yàn)楦邏喊北萌肟谟幸粋(gè)低壓聯(lián)鎖裝置,聯(lián)鎖裝置動(dòng)作將導(dǎo)致高壓系統(tǒng)堵塞。盡管工程設(shè)計(jì)階段將高壓氨泵在線切換這一情況考慮了進(jìn)去,但在實(shí)際操作中不可行。如果運(yùn)行中的氨泵發(fā)生問題,將導(dǎo)致短時(shí)間停車。
5.6 315D中的污垢堆積
當(dāng)我們打開315D進(jìn)行檢查時(shí),每次都會(huì)發(fā)現(xiàn)315D內(nèi)部構(gòu)件中堆積有大量污垢(縮二脲、二縮三脲等)。2005年2月,因?yàn)?15D內(nèi)部構(gòu)件和氣體排出管中堆積了大量污垢,導(dǎo)致解吸和水解系統(tǒng)下游的工藝甲銨電導(dǎo)率上升。這種狀況大約持續(xù)了一個(gè)月,直到2005年3月,我們才在裝置檢修期間清除了315D中的污垢。解吸和水解系統(tǒng)再次正常工作后,蒸發(fā)工段為一段式蒸發(fā),其真空壓力和溫度均不致使產(chǎn)生太多污垢。我們分析了原因得出結(jié)論,這與內(nèi)部構(gòu)件的設(shè)計(jì)有關(guān)。我公司處理環(huán)保問題非常嚴(yán)肅,因此我們僅利用裝置的檢修機(jī)會(huì)手動(dòng)清除污垢。
5.7 產(chǎn)品質(zhì)量控制困難
因?yàn)槎趸计峁に嚨哪蛩厣a(chǎn)特征,高壓合成工段會(huì)產(chǎn)生大量縮二脲。如果造粒工段出現(xiàn)運(yùn)行不正常,尿素儲(chǔ)罐的液位上升且停留時(shí)間更長。如果是這樣的話,產(chǎn)品中的縮二脲含量將超出中國優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品中的含水量控制主要受空氣濕度影響。
實(shí)際運(yùn)行中,我們嚴(yán)格控制蒸發(fā)和造粒的操作以保證產(chǎn)品質(zhì)量。
6 結(jié) 論
總之,中國海洋石油總公司的斯塔米卡邦2700 t/d尿素裝置自投產(chǎn)以來一直運(yùn)行良好。因其經(jīng)過驗(yàn)證的成熟工藝和設(shè)計(jì)、先進(jìn)技術(shù)的采用、高質(zhì)量安裝、嚴(yán)格的生產(chǎn)管理和訓(xùn)練有素的員工隊(duì)伍,該裝置已經(jīng)受到中外尿素專家的一致好評。裝置中發(fā)生的多數(shù)問題在開車階段已經(jīng)得到解決。在其進(jìn)一步運(yùn)行期間,確實(shí)又發(fā)生了一些新問題,但因?yàn)槲覀冊诠芾矸矫婢哂械慕?jīng)驗(yàn),通過對員工的技術(shù)培訓(xùn),這些問題容易得到解決。這樣,裝置能長周期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。