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合成氨裝置危險因素分析及其防范措施

  
評論: 更新日期:2011年04月26日

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  7.合成

  合成單元正常生產中主要操作參數(shù)有:溫度、壓力、循環(huán)氣流量、氫氮比、惰性氣含量、氨含量等。生產中不正?,F(xiàn)象常見的有:系統(tǒng)壓力過高、催化劑床層溫度過低、合成塔壓差大、泄漏及合成塔內件損壞等。其中,以合成塔內件損壞造成的事故損失大,停車時間長。如某化肥廠1979年及1980年兩年間,合成塔大蓋密封因設計缺陷發(fā)生10次泄漏。又如某化肥廠,合成塔內件因設計缺陷及升溫過快,兩次造成合成塔內件損壞,被迫停車檢修。生產中存在的危險因素及預防措施見表7—16。

  (四)設備防腐

  合成氨裝置設備存在H2S腐蝕;脫碳溶液腐蝕;高溫高壓下氫、氮腐蝕;循環(huán)冷卻水對冷換設備的腐蝕以及大氣腐蝕等。其中,脫碳溶液和循環(huán)冷卻水對設備造成的腐蝕對生產影響最大。下面重點介紹:

  1.脫碳系統(tǒng)設備腐蝕及防護

  二氧化碳脫除系統(tǒng),采用熱鉀堿液作吸收劑,由于含C02的熱鉀堿液對設備腐蝕性比較強烈,故采用添加偏釩酸鹽作為緩蝕劑。釩緩蝕劑的緩蝕機理是靠V+5的氧化作用生成r—Fe303保護膜。熱鉀堿液的腐蝕還與溫度有關,溫度越高,腐蝕速率越快。

  生產中,如熱鉀堿液中總釩及五價釩含量控制過低,會造成設備腐蝕加快。1977年某化肥廠,脫碳系統(tǒng)由于熱鉀堿液中總釩及五價釩長期偏低,有時V+5低到零,加上開停車頻繁。造成吸收塔、再生塔、溶液泵等設備發(fā)生大面積腐蝕,造成重大經(jīng)濟損失。脫碳系統(tǒng)設備中,脫碳再沸器操作溫度最高,溶液溫度達114—120℃。因此,再沸器易發(fā)生設備腐蝕。在投運初期,各廠都發(fā)生過再沸器腐蝕穿孔泄漏事故。某化肥廠脫碳再沸器在1979年至1980年二年間,共發(fā)生8次腐蝕穿孔,被迫停車檢修。生產過程中,應重視脫碳設備的防腐工作,嚴格控制工藝指標,防止違章作業(yè)。主要防范措施:

  (1)嚴格控制操作溫度,防止超溫運行。

  (2)嚴格控制熱鉀堿液中K20、總釩及V+5濃度,并保持在指標范圍內。

  (3)開工作業(yè)中,按操作規(guī)程的要求,對脫碳系統(tǒng)的設備進行靜態(tài)釩化及動態(tài)釩化操作,并要確保釩化時間。

  (4)嚴格控制升溫速率,防止升溫過快。

  2.循環(huán)冷卻水對冷換設備的腐蝕及防護

  循環(huán)冷卻水中,由于水中溶解有氧,水中還存在各種濃縮的離子如氯離子,加上細菌繁殖,常造成水冷器發(fā)生腐蝕與結垢。冷換設備結垢會降低傳熱效率,腐蝕會造成設備穿孔泄漏,嚴重影響正常生產。

  1977年至1979年三年期間,引進的十一套大型合成氨裝置共發(fā)生重大停車事故307次。循環(huán)冷卻水引起的水冷器腐蝕泄漏有64臺次,其中更換了41臺次。因水質問題,造成合成氨裝置停車有7次。

  對冷換設備腐蝕的防護主要是改善循環(huán)水的水質。各廠根據(jù)本地水源水質情況,通過試驗,在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)添加適合的復合水穩(wěn)劑,以達到防腐蝕、防結垢、殺菌的目的。并結合大修,對冷換設備進行腐蝕情況檢查和清洗,以減緩設備腐蝕并采取防腐蝕措施。

  (五)裝置聯(lián)鎖及其作用

  裝置生產過程中會發(fā)生各種不正常情況,某些主要的工藝參數(shù)也可能偏離指標值,當偏離的程度及時間達到一定的限度,裝置會發(fā)生故障,甚至造成事故。為保證裝置運行的安全和設備的安全,裝置設立了自動報警、自動聯(lián)鎖系統(tǒng)。

  合成氨裝置設立的聯(lián)鎖系統(tǒng)分為兩個層次:

  第一層次為單元聯(lián)鎖,每個生產單元設有一個單元聯(lián)鎖,每一臺壓縮一透平大機組設—個單元聯(lián)鎖。每個單元聯(lián)鎖又由主聯(lián)鎖和分聯(lián)鎖組成;

  第二層次為系統(tǒng)聯(lián)鎖,由關鍵的工藝參數(shù)聯(lián)鎖報警點和單元聯(lián)鎖組成。

  大型合成氨裝置一般有幾百個工藝參數(shù)自動報警點,設有上百個聯(lián)鎖報警點和幾十套聯(lián)鎖系統(tǒng)。這些聯(lián)鎖設施可保證裝置生產運行的安全,也可保護設備、催化劑免受損壞。但—旦聯(lián)鎖發(fā)生故障而發(fā)生誤動作時,又會造成裝置誤停車,影響正常生產。從引進的合成氨裝置運行初期,發(fā)生的設備事故統(tǒng)計數(shù)字(見表7—6)可以看出,儀表造成的停車次數(shù)為53次,占設備事故總次數(shù)的26.63%,位居第一位。事故發(fā)生的主要原因是因違章作業(yè)、維護不周、設計制造存在缺陷,引起聯(lián)鎖誤動作而造成的。

  由于裝置聯(lián)鎖多,而每套合成氨裝置的聯(lián)鎖設置又不盡相同。因此,下面僅介紹系統(tǒng)主聯(lián)的設置及其作用。

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  作用:保護加熱爐爐管、催化劑以及后工序生產單元。

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  作用:保護一段爐爐管、轉化及變換催化劑、廢熱鍋爐和后工序生產單元。避免催化劑中毒、結碳;爐管過熱損壞。

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  作用:保護二段爐催化劑、工藝空氣壓縮機組及后工序生產單元。

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  作用:防止吸收塔高壓工藝氣竄人再生系統(tǒng),保護再生系統(tǒng)設備及甲烷化催化劑。

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  作用:保護甲烷化催化劑以及合成單元。

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