殷联刚
（陕西渭河煤化工集团有限责任公司，陕西 渭南714000）
［摘 要］ 陕西渭河煤化工集团有限责任公司ACES尿素装置自投产以来，多次因合成氨装置净化系统出现异常状况造成CO2原料气中H2S超标，导致脱氢系统被迫切出进而尿素装置被迫封塔停车的事故。介绍2017年6月20日发生的一起此类事故实例，在总结过往经验的基础上，此次事故采取了一种快速处理的方法，使得CO2压缩机工艺系统的处理时间由12 h以上缩短至6 h。实践证明，此种快速、可靠的处理方法，可缩短尿素装置封塔停车时间，减轻尿素高压设备的腐蚀程度，减少不必要的经济损失，降低系统的安全环保风险。
［关键词］ 尿素装置；CO2压缩机；H2S超标；快速处理；原因分析；干气密封
［中图分类号］ TQ441.41［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）05-0019-03
1 概 述
CO2压缩机是陕西渭河煤化工集团有限责任公司ACES尿素装置中的关键设备之一，其任务是将合成氨装置净化系统送来的CO2气体［0.15 MPa(A)、25 ℃］压缩到18.3 MPa(A)后送CO2汽提塔。该CO2压缩机为日立公司供货，其型号为2MCL606+2BCL306/A，压缩机为两缸四段结构，高压缸（含三段、四段）与低压缸（含一段、二段）之间设有增速齿轮，压缩机为手动变速调节。CO2压缩机自1996年投运以来，多次因合成氨装置净化系统出现异常状况造成CO2原料气中H2S超标（工艺指标要求H2S含量≤3.5×10-6），进而导致尿素装置停车。这种状况不仅影响尿素装置的正常运行，而且存在安全环保风险。
2 CO2压缩机进气H2S含量超标时的异常现象
当CO2压缩机进气H2S含量超标时，产生以下异常现象：压缩机三段出口温度（T159）超标（T159由正常值179 ℃升至210 ℃），四段出口温度（T161）明显低于正常值（T161由正常值108 ℃降至60 ℃），压缩机三段出口超压（由正常值9.8 MPa升至11.0 MPa），压缩机三段入口流量下降，H2S含量超标严重时，机组还会发生喘振；推力轴承温度升高；尿素装置H2S含量在线监测仪示数（AA7801）快速上涨；脱氢反应器中催化剂中毒，脱氢反应器出口温度（T128）明显降低，脱氢系统（脱氢系统设置在CO2压缩机四段出口与尿素装置之间，主要作用是将CO2气中的H2予以脱除，防止H2在尿素装置尾气系统中积聚而形成爆炸）被迫切出，给尿素装置尾气放空带来风险，严重时还会导致整个高压合成系统腐蚀加剧。
3 快速处理实例
2017年6月20日，合成氨装置净化系统再次发生异常状况，CO2原料气中H2S含量超标，尿素装置H2S含量在线监测仪示数（AA7801）随即上涨，最高达380 mg/L，脱氢系统退出，CO2压缩机退出系统并进行在线处理，尿素装置被迫封塔停车。在当时的情况下，如果按照以往类似情况的处理方式，耗时预计至少需要12 h，且处理效果还不能保证；如果处理效果不佳，完全可能会将机组停运处理，这样一来约需要20 h或者更长时间的处理。最后，尿素车间会同生产部门根据以往CO2原料气中H2S含量超标时的生产数据、现象，结合CO2压缩机的设备结构、工艺参数进行分析，大家一致认为，H2S积存最多的位置应该在高压缸三段，依据H2S的物化性质等相关理论，我们决定在完全可控的范围内采用以往从来没有采用过的快速处理方法进行事故处理。
快速处理方法：原来CO2气由压缩机四段出口放空，改为机组空载后三段出口放空+四段出口放空，机组四段降压不带负荷，且放空采用多频短时的方式。本方法处理效果很好，机组三段出口温度（T159）明显下降、四段出口温度（T161）明显上升、三段入口流量明显上升；轴位移、推力轴承温度明显下降，整个机组运行数据明显朝着好的方向转变，总共进行了3次处理（之所以进行3次同样的操作，是因为CO2压缩机不能长时间在这种工况下运行），机组重新进行升速升压试验，工况恢复正常，尿素装置随即投料。
更多内容详见《中氮肥》2018年第5期