尿素重点设备危险因素及防范措施Word文档下载推荐.docx

1、1 .二氧化碳压缩一透平机组二氧化碳压缩机为离心式多级压缩机组，用蒸汽透平驱 动。压缩机为两缸、四段、多级的离心式压缩机。低压缸转 速约 7000r / min，高压缸转速约 13900r / min，功率7600kW 左右，压缩介质为二氧化碳气体，人口压力一般0 . 02MPa（表），出口压力14 . 5MPa（表）。透平为中压、抽 汽、冷凝式透平，人口蒸汽压力 3 . 8MPa（表）。二氧化碳压缩机组在高压、高转速下运行，密封、润滑 条件要求高，控制调节系统复杂。运行中如发生喘振、带液、 轴瓦磨损、气封损坏等都可造成机组停车。由于设备复杂， 维修、安装要求高，如维护不当也容易引起机组故障或

2、设备 损坏。二氧化碳在一定的条件下，还具有腐蚀性，可造成设 备腐蚀损坏。由于二氧化碳压缩机组为单系列设备，一旦发 生停机事故，尿素装置都被迫停车。该机组是装置关键重点 设备，也是安全监控的重点设备。2 .尿素合成塔合成塔是尿素装置中体积、重量最大的设备，也是装置 的“心脏”设备。壳体用普通低合金钢制成，承受塔内的高 压；内衬采用316L不锈钢，可耐尿素一甲铵液的腐蚀。塔内设有多层筛板。在生产过程中，塔内尿素和甲铵混合溶液，对设备有强 腐蚀作用，在高温、高压下腐蚀尤为严重。如操作不当，发 生超温、超压、钝化膜破坏，腐蚀会加剧而造成设备损坏。 严重时，甚至发生设备爆炸事故，造成灾难性的后果。二、危

3、险因素分析及其防范措施尿素装置的生产特点是：高温、高压、强腐蚀。原料液 氨为易燃、易爆、有毒物质。生产设备采用单系列、 大机组， 一旦发生故障，易造成事故。装置具有一定的危险性。（一）装置事故统计分析我国20世纪70年代引进的大型尿素装置， 在投产初期 曾频繁发生事故。从统计数字看，自 1977年至1979的三年期间，投产的11套尿素装置曾发生重大停车事故 674次。 其中，外部原因造成事故停车 373次，占总事故次数的55 .3%;设备事故停车269次，占总事故次数的 39 . 9 %。 详见表7 22。7 23设备重大停车事故 269次，按设备类别分类统计， 见表7 24。其中，二氧化碳压

4、缩机发生停车事故 117次，位居第一，占设备重大停车事故总数的 43 . 49 %。设备事故中，主要设备发生重大停车事故 160次。按设备类别分，见表7 25从上述统计表可以看出，尿素装置发生的重大停车事故674次中，位于首位的是外因引起的停车事故，停车次数为373次，占总数的55 . 3%。外因事故中，合成氨装置停车 造成的有172 次,占外因事故总次数的 46.1 %。由此可见， 合成氨装置的生产运行情况对尿素装置的正常生产影响最 大。位于第二位的是设备重大停车事故，其次数为 269次，占总次数的39 . 9 %。设备事故停车中，以二氧化碳压缩机 发生的停车事故最多， 为117次，占设备事

5、故停车总次数的43 . 49 %，占主要设备事故停车总次数的 73 . 12 %，而事故造成的损失也最大尿素装置投产初期重大停车事故按厂逐年平均统计见表 7 26。上表中，除1976年由于投产的5套生产装置均在下半 年，统计数字显示偏低外。从表中可以看出：尿素装置投产 初期事故较多，随着运行趋于正常， 事故逐年减少。进入80 年代，各厂相继都实现了长周期、安全、稳定运行。从石化总公司1983年至1993年期间，收集的典型事 故中看，收集的774例典型事故中，10套大型尿素装置占 11例。其中，人身伤亡事故 3例，设备事故8例。设备事故中主要是高压系统腐蚀及二氧化碳压缩机事故。详见表7 27。

6、从事故统计数字可以看出：（1）尿素装置投产初期， 事故发生频繁。随着各项管理工 作加强，生产逐步稳定，事故大幅减少，并实现了安全、稳定、长周期运行。（2）尿素装置投产初期发生的停车事故中， 外因事故停车占一半以上。说明尿素装置稳定运行，应有一个良好的外部条件作保证。（3） 尿素装置因设备腐蚀造成的停车事故， 在设备事故停车中占有不小的比例。事故原因主要是设备钝化被破坏和采用了不耐腐蚀的材料。（4） 尿素装置设备事故中，二氧化碳压缩机造成的重大设 备事故一直位居首位，产生原因主要是维护不当、违章作业 和设计、安装存在缺陷。（5） 人身伤亡事故集中发生在造粒单元， 主要是物体打击、高空坠落和机械伤

7、害造成。（二）开工时危险因素分析及其防范措施尿素装置开工过程包括： 吹扫、置换、送气（液）；升温与钝化；压缩机开车；合成系统开车（系统投料和出料）；尿液蒸 发与造粒；水解与解吸开车等步骤。开工中操作步骤相互交 错，又一环扣一环，相互衔接，相互影响，而且工艺参数变 化大，时间紧凑，操作不当易引发事故。现将开工操作中存 在的主要危险因素及其防范措施分析如下：1.设备（管道）吹扫、置换、送气（液）操作设备（管道）吹扫（清扫）、置换、送液、送气等操作是开工 中的前期操作。如在原始开工中（大修后），设备、管线内存有 杂质未清除干净。运行中杂质会损坏阀门密封或堵塞设备、 管线。在润滑油中如存在杂质，会损坏

8、轴瓦。在蒸汽中存在 杂质，杂质随蒸汽进入透平，会损坏透平转子叶片。二氧化 碳气体中存在杂质，进入压缩机气缸，会损坏压缩机。如 1979年4月，某化肥厂尿素装置大修后开车，二氧化碳压 缩机开机升速缸内发生声响，当即停机。事故造成转子轴弯 曲、密封片磨损，轴瓦、油挡磨损。事故原因是检修时一尼 龙布标签遗漏在管道内，升速时随气流进入一级叶轮入口， 造成转子运行不平衡。1980年某化肥厂、1984年某公司化 肥厂都发生尿素装置汽提塔被杂质及甲铵泵填料碎片堵塞 汽提管小孔的事故。事故造成汽提效率下降，汽提塔出液超 温，循环系统超压，被迫停车检修。尿素装置生产中，另一个特点是尿素、甲铵液易冷凝、 结晶，造

9、成设备、管道堵塞。开工前，应将结晶物清理、冲 洗干净。结晶物堵塞管道、设备，往往会使开工过程受阻， 被迫重新停车处理。各厂开工中，都遇到过如尿液上塔管堵 塞、高压甲铵泵出口堵塞、甲铵管线堵塞等情况。特别是安全阀人口、出口管道若发生堵塞，那是极其危险的。开工前， 应认真检查、冲洗、吹扫干净。1977年某化肥厂，尿素装置 高压洗涤器气相连通管被甲铵结晶堵塞 （内径136mm 管道，堵塞后仅剩20mm）。由于开工前未发现，开车中高压洗涤 器压差大，造成防爆隔板破裂，合成塔超压，被迫停车检修。开工中，液氨管道送氨前应用氮气置换，禁止可燃气体 直接置换空气。送液（气）操作前还应认真检查确认阀门开关 的状

10、态，防止误操作造成事故。如某化工厂开车中，操作人 员误将高压分解塔到高压吸收塔冷却器阀门关死，造成高压 分解系统超压。又如某化肥厂在开车中，进高压冷凝器的氨 截止阀未开就启动高压氨泵，造成安全阀启跳不能复位，停 车 13h。防范措施：-是开工前设备、管线应清扫于净；一是吹扫、置换作业应检验、分析合格；三是开工前应开启冲洗泵， 用热冷凝液将管道冲洗干净；四是开工中应按“规程”要求 及时开启伴管蒸汽及吹扫蒸汽；五是开工操作前，要确认阀 门（盲板）开关状态是否符合要求；六是开工中应定期检查、 清洗泵进、出口过滤器；七是吹扫、置换排放口要有安全设施，防止发生意外事故。2 .咼压系统升温、钝化装置开工中

11、，设备（管线）要由常温、常压提升到操作温度、操作压力。操作中升温压都要保持一定的速率，要防止升温、升速过快损坏设 备。尿素装置高压设备的内衬和外壳是由不同材料制成的， 升温升压速度过快产生的应力往往会损坏设备。操作中应特 别注意。高压系统投料前，都要进行设备钝化操作，让设备表面氧化生成一层氧化膜，以防止设备腐蚀。如设备未经钝化， 其腐蚀速度与钝化过的相差 1000倍以上。因此，钝化操作是关键性操作。如开车操作中，钝化时间不足，投料后，由 于腐蚀速度快，成品尿素中含镍量赶高。 往往被迫再次停车， 重新钝化操作，反而会造成更大的损失-o尿素装置投产初期， 由于开停车频繁，不少装置曾发生过类似情况。

12、按操作规程进行钝化、升温、升压操作。操 作中要控制温度、压力、氧气含量以及钝化时间，并达到指 标值。操作中还要控制升温、升压速率，并防止合成塔上下温差过大。升温钝化中，还要注意排液，保持汽提塔液位。3 .合成开车（系统投料与出料）合成开车包括高压系统投二氧化碳、投氨；合成塔建立 液位、出料；汽提塔进料、出料；高、低压系统建立循环等。 开车操作中程序多、时间短。如操作不当易发生超温、 超压、 爆炸、“倒流”等事故。（1）合成系统超压合成系统开车中，如高压冷凝器氨、二氧化碳冷凝不好， 高压洗涤器发生堵塞、二氧化碳气体发生“倒流”等，都会 造成合成塔超压。1978年，某天然气化工厂尿素装置合成开 车

13、投料后，合成塔在放空阀全开下，压力高达 158kgf /cm2（155kPa）。无法出料维持正常生产被迫停车排放。事故 原因是操作不当引起的。由于投料时，高压冷凝器汽包蒸汽 补给阀开度大，液位低、温度高，造成氨、二氧化碳在高压 冷凝器中不冷凝。大量气体进入高压洗涤器，产生结晶又造 成堵塞。引起合成塔超温、超压。（2）二氧化碳气流的“倒流”。合成系统在出料时，如操作不当，会造成二氧化碳气体“倒流”。“倒流”也可造成合成塔超压。二氧化碳气流的“倒流”是指二氧化碳气体不按正常流 程进人高压冷凝器，而是从合成塔出液管反向进入合成塔顶 部，从高压洗涤器出口离开高压系统。 “倒流”事故大多发生在出料时，产

14、生原因是出料管液封消失和合成塔出液阀开度 过大。1977年1月某化肥厂、1977年4月北方某化肥厂、 1978年2月某天然气化工厂，尿素装置开车出料时，都发 生过二氧化碳气流“倒流”事故。（3）高压洗涤器尾气燃烧爆炸高压洗涤器出口尾气中含有 CO?、NU?、H?、0?、N?等 气体。如冷凝温度低，可造成尾气中二氧化碳及氨含量下降， 而形成爆炸性气体。开工操作中，由于温度较低，冷凝量大， 易发生尾气燃烧、爆炸事故。 1977年某化肥厂尿素装置开车，合成塔出料时，打开高压洗涤器气相出口阀后，尾气在 管内燃烧，出口管线被烧红。事故原因是高压洗涤器调温水 仅86 C（指标125 C ）未及时提温，造成

15、尾气中二氧化碳、氨 含量过低，尾气组成进入燃烧、爆炸范围。（4）循环系统超压高压系统出料时，如汽提塔温度未及时提高或汽提塔存 在故障，造成汽提效率低时，过量的甲铵进入循环系统，会 造成循环系统超压。生产中，如汽提塔液位过低，大量高压 气窜入循环系统，也会造成系统超压，严重时甚至造成设备 爆炸。开工出料过程中要注意防范。合成系统开车，由于时间短、步骤多、操作 交替进行，一定要严格按开工操作规程进行操作。操作中， 并注意以下几点：合成塔出液管保持水封， 防止二氧化碳“倒流”；汽提塔进料时，要及时调整壳侧蒸汽压力，防止汽提效率低； 高压冷凝器要控制好汽包液位和蒸汽压力，防止冷凝效率 低；高压洗涤器要

16、及时调节、提高调温水温度，防止氨、 二氧化碳过度冷凝；汽提塔出料要保持液位， 防止液位低， 高压气窜人低压循环系统。4.蒸发、造粒开车蒸发、造粒单元开车中，应控制好真空度和蒸发温度。 如真空度与蒸发温度控制不当，往往会造成尿素成品中水分 含量高或造成结晶堵塞。如尿素成品中水分高，还可造成尿素结块、粘塔。如1980年某化肥厂尿素装置蒸发开车中，由于二段蒸发温度过低，真空提的快，上造粒塔的熔融尿液 管线发生堵塞。由于处理时间长，装置被迫封塔停车。按开工操作规程的要求进行开车操作。操作 中注意先提蒸发温度，后提真空，并防止真空提的过快。各 项工艺指标达到正常值后，再进行造粒操作。5.压缩一透平机组开

17、车二氧化碳压缩一透平机组开车包括前期准备、油循环、调试、暖管暖机、置换、冲转、过临界转速、提速提压等操 作。开车操作中，如操作不慎或设备存在缺陷，可发生振动 大、轴瓦温度高以及气封、转子损坏等设备事故。1988年某 化工厂，尿素车间二氧化碳压缩机开车提转速中，由于转速 与出口压力不匹配，造成压缩机高压缸三、四段缸叶轮、六块隔板以及轴封、密封全部损坏，事故直接经济损失 20万元。事故原因：一是转速与压力不匹配； 二是人口压力波动； 三是轴位移联锁未投用。1979年某化肥厂，尿素车间二氧化 碳压缩机透平由于存在设计制造缺陷，开车中发生透平第七 级叶轮叶片断裂事故。同年，另一化肥厂同型号透平也发生叶

18、片断裂事故。开车实行操作票制度，防止误操作发生；开 车操作中遇到不正常情况应及时处理，防止事故扩大；联锁 及各种安全设施应投用，以保护设备和人身安全。（三）停工时危险因素分析及其防范措施装置停工有短期停车（高压系统封塔）及长期停车（高压 系统排放）两种。停工中存在的危险因素有腐蚀、结晶堵塞、 倒液、爆炸等。介绍如下：1 .封塔造成的腐蚀高压设备耐尿素、甲铵液腐蚀的机理是不锈钢表面保持 一层钝化膜。封塔后，由于停止通人氧气，液相中氧气含量 会不断下降。封塔时间过长，液相中氧气含量下降到一定程 度时，会引起不锈钢表面钝化膜破坏而活化，而加快腐蚀速 度。装置投产初期，由于封塔次数多，封塔时间过长，往

19、往 易发生腐蚀。如1977年，某化肥厂尿素装置，由于停车封 塔时间过长，开车后尿素呈红色，分析成品尿素中镍含量高 达 3 . 7 X10 6（指标 0 . 2 X10 6）。按操作规程要求进行封塔操作。确保封塔条 件，严格限制封塔时间。停车前，若发生断氧，应禁止封塔， 系统进行排放，重新升温钝化。 2 .降温造成的结晶、塞停车后，由于温度下降，如操作不当，设备、管线内的 尿素、甲铵液会冷凝结晶而堵塞管道、阀门。停车中易发生结晶堵塞的设备有高压洗涤 器和低压甲铵冷凝器等，易发生堵塞的管线有尿液管线、甲 铵液管线及有关阀门。结晶、堵塞造成的故障，如未及时发现，开车中，往往 会造成事故，被迫再次停车

20、进行处理。类似的事故在尿素装 置生产中，各厂都不同程度的发生过。一是控制降温速率，特别是高、低调温水的 温度要控制好，防止过低；二是停车后，按操作规程要求排 液，并用冷凝液、蒸汽、冲洗水进行置换、冲洗、吹扫。三 是冲洗、吹扫结束前，要认真检查并确认已冲洗干净。3.降压造成的设备损坏高压设备由不同材料的外壳和内衬组成，如贴合不好， 停车时降温降压过快，可造成调备损坏。如某化工厂尿素合 成塔1980年停车检修（已运行四年），发现塔底封头的内衬 板出现三处鼓包，其余的内衬板与外壳也贴合不好。事故原 因除制造存在缺陷、腐蚀外，另一个原因是降压过快造成鼓 包。降压过快还易发生倒液事故。因此，停车时，要严

21、格控制降压、降温速率。4.二氧化碳压缩机出口倒液停工中，如操作不当易发生窜液事故，如尿素甲铵液倒 人蒸汽、冷凝液管线等。但危害最大的是尿素、甲铵液倒入 二氧化碳压缩机，如未及时发现或处理，在压缩机再次开车 中可造成设备事故。1996年某化肥厂尿素装置，由于停电而 紧急停车。停车中，尿素甲铵液倒人二氧化碳压缩机高压缸 出口管线。清理后，压缩机开车。运行中，机组发现振动大， 缸内发出金属摩擦声，被迫紧急停车。停车后，发现止推瓦 烧，转子叶轮及缸体隔板磨损。检修中，还发现高压缸体出 口仍有尿素甲铵结晶物。压缩机出口倒液事故往往发生在压缩机停机操作中，特别是紧急停车时易发生。为避免此类事故发生应注意以

22、下几占：八、（1）停车时，应防止汽提塔液位过高。 在切断汽提塔人口二氧化碳气体时，同时开启压缩机出口放空阀，缓慢降压。 防止降压过快，发生倒液。（2）紧急停车时，立即切断汽提塔二氧化碳气体人口阀， 如汽提塔液位高还应排液，降低液位。（3）发现倒液应检查二氧化碳人汽提塔止逆阀， 如失灵应修复。同时清理压缩机出口管线及分离器，必要时还应对压 缩机进行开缸检查、清理缸体。（4）二氧化碳压缩机开机前，应检查缸体、分离器导淋。 如发现导淋排出物有氨味和甲铵液结晶物，严禁启动机组。5.尾气燃烧爆炸高压洗涤器在封塔期间，如调温水温度下降，设备内的 高压气体，由于氨、二氧化碳组分下降，气体组成可进入爆 炸范围

23、。如具备一定的能量，即可发生燃烧或爆炸。1977年， 某天然气化工厂因停电，尿素装置紧急停车，封塔保压。封 塔期间进行冲洗、排放，造成高压洗涤器温度迅速下降。开 车前，打开其出口气相阀，发生爆炸。造成防爆隔板爆破， 部分设备损坏。高压洗涤器尾气燃烧、爆炸一般发生在开车出料或停车封塔期间。产生的原因都是调温水温度过低，气相组分达到 爆炸范围而引起。因此，在此期间高调水温度应保持在适当 范围内。封塔期间，高压洗涤器气相出口阀还要避免关死， 可保持微开。6.造粒塔结块伤人如蒸发、造粒系统运行不太正常，尿素发生粘结，造粒塔内会发生尿素结块。停车期间如进行清理作业，塔顶结块 可因潮解而发生坠落，往往会发

24、生砸坏设备或伤人事故。此 类事故曾多次在同类型的造粒塔中发生过。如 1979年，某化肥厂清理造粒塔；1980年，某化工厂清除造粒塔刮料机上 的结块；1987年，某氮肥厂在造粒塔内， 处理尿素结块卡死 刮料机故障时，都曾造成人员伤亡。预防措施：（1）生产中二段蒸发温度、二段真空度应维持在指标值。喷头应定期清理、维护，防止发生尿素结块。（2）根据气候、风向适当调节造粒塔挡风板、 百叶窗开度，防止偏流，避免塔上部发生结块（3）发生粘塔、结块，应及时清理，防止结块越结越大。 清塔时未落实安全措施前，禁止人员人塔，防止结块坠落伤 人。（四）正常生产中危险因素分析及其防范措施正常生产时，各工艺参数稳定，设

25、备运行正常，即使发 生偏离，经调节也可在正常范围内波动。但生产中有些重要 工艺参数偏离指标范围后，会导致装置发生故障或事故。生 产中庞重点防范。现将生产中存在的危险因素及其防范措施 介绍如下：1.二氧化碳压缩一透平机组二氧化碳压缩一透平机组由于结构复杂，调节、控制系 统也复杂，运行中影响因素较多。机组如存在设计、安装缺 陷、维修不当或操作违章都会造成机组发生事故。如 1978年，某天然气化工厂尿素车间二氧化碳压缩机透平转子因制 造存在缺陷，运行6150h后，发生透斗转子叶片断裂事故。 1992年，某化工厂尿素车间二氧化碳压缩机由于轴承座的 两个支承螺栓松动下沉，连续两次发生压缩机转子断轴事故。

26、 直接经济损失18.5万元。又如1997年，某化肥厂检修中， 对使用国产气封备件质量检验不严，空隙超大，运行中发生 转子损坏事故。压缩一透平机组运行中常见的故障及预防措施， 详见表7 282.高压氨（甲铵）泵高压氨（甲铵）泵在运行中易发生的故障有出口压力波动、 出口流量波动、振动大、泄等，详见表 7 29。如高压泵设计制造存在缺陷或操作不当，运行中还可能发生设备损坏故。 如1980年某化肥厂尿素车间，高压氨泵运行中发生曲轴断 裂事故。第二天，备用泵位移报警，紧急停车。停车后，检 查曲轴柄上有长达 440mm的裂纹。事故造成尿素装置工 56 天。主要是材料缺陷和设计安全系数低。3.合成与汽提系统

27、合成与汽提系统生产运行的特点是：高压、高温、强腐蚀。生产运行中存在危险因素有设备腐蚀、 泄漏；设备超压、超温；尾气燃烧、爆炸等。设备腐蚀事故常见的有因误用或错用了不耐腐蚀的材 料而造成的腐蚀、泄漏。如某厂误用碳钢透镜垫作高压管道 垫片；误用普通不锈钢作高压洗涤器排放阀阀芯、阀杆。又 如某厂安全阀透镜垫误用 2Crl3材料。某厂高压甲铵冷凝器 在检修焊接时错用了焊条。上述均因腐蚀造成设备泄漏，装 置被迫停车检修。设备腐蚀事故常见的还有高压设备内衬因制造或局部 材质存在缺陷，产生的腐蚀穿孔，以及高压设备管子与管板 焊缝腐蚀产生的穿孔泄漏。如 1980年某化工厂，尿素合成塔钛内衬腐蚀穿孔，造成合成塔

28、检漏孔泄漏， 被迫停车检修。在尿素装置投产初期，由于开、停车次数多，高压设备、特 别是高压冷凝器及汽提塔发生管子腐蚀泄漏 （多发生在管子与管板焊缝上）造成的设备事故，各装置曾多次发生过。如 1981年，某化肥厂一年中发生 4次因高压冷凝器列管泄漏， 而造成装置停车的事故，共堵管 11根。 高压设备的腐蚀与操作温度有关，随着温度上升，腐蚀速率会加快。因此设备超温是十分危险的。生产中，易发生超温的设备是咼压 汽提塔，高压汽提塔超温不但造成腐蚀加速，而且会引起系 统超压、汽提效率下降，使生产无法正常运行。如 1979年某化肥厂，因汽提管分布器小孔堵塞，而造成汽提塔超温腐 蚀。事故造成循环系统超压运行、成品尿素中的镍含量长期 超高。高压设备的密封泄漏，也影响装置安全运行。这种事故 一般在装置开停工较频繁时易发生。如 1977年至1979年三年间，有六套大型尿素装置，共发生 15次因高压设备大 盖（人孔盖）垫片泄漏，而造成的停车事故。合成与汽提系统存在的主要危险因素及预防措施，见表7 30。4.循环与吸收系统循环与吸收系统生产不正常现象，