王付生，王磊
（安徽六国化工股份有限公司，安徽 铜陵244023）
［摘 要］安徽六国化工股份有限公司300 kt/a尿素装置采用荷兰斯塔米卡邦CO2汽提工艺。2021年11月7日每日例行检测发现CO2汽提塔加热器排出蒸汽冷凝液电导率及NH3含量严重超标，基于汽提塔结构及工作原理，以及尿素装置蒸汽和冷凝液系统工艺流程，结合蒸汽及冷凝液检测数据，经分析确认为汽提塔加热器泄漏所致。在做好泄漏处理前的准备工作并制定好处理方法后，2021年11月13日尿素装置停车检修汽提塔，确认汽提塔上花板存在一处针雾状漏点，随即进行了补焊处理，2021年11月17日尿素装置重启后，迄今汽提塔加热器运行状况良好。并从CO2汽提塔加热器泄漏事故中总结了汽提塔的运行维护措施。
［关键词］尿素装置；CO2汽提塔加热器泄漏；蒸汽及冷凝液检测数据；数据分析与泄漏判定；漏点处理；运行维护措施
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］ 1004-9932（2023）02-0024-04
0 引 言
安徽六国化工股份有限公司（简称六国化工）300 kt/a尿素装置采用荷兰斯塔米卡邦CO2汽提工艺，设计产能为1 000 t/d，于2013年2月建成投产。2021年11月7日，六国化工尿素车间例行每日对CO2汽提塔加热器排出蒸汽冷凝液进行取样分析，其电导率为237 μS/cm（工艺指标要求电导率≤10 μS/cm）、NH3含量94.51 mg/L（工艺指标要求NH3含量为0 mg/L），引起了尿素车间的高度重视——汽提塔加热器是否有泄漏？后经排查，确认汽提塔上花板存在一处轻微泄漏。以下就本次泄漏的分析判定及处理过程等作一总结。
1 CO2汽提塔及尿素装置蒸汽加热系统简介
1.1 CO2汽提塔结构及工作原理
CO2汽提塔是1台立式固定管板降膜式列管加热器，其高压部分由换热管箱、短节球形封头、人孔盖、液体分布器、升气管、管板等组成，低压部分由壳体、膨胀节、防爆板组成。其中，汽提塔高压部分的球形封头、人孔盖板、列管加热器花板的承压部分均为碳钢材质，接触尿液介质面衬一层8 mm厚的25-22-2奥氏体不锈钢；液体分布器、升气管、降膜式列管加热器均为25-22-2奥氏体不锈钢材质；低压部分的壳体、膨胀节、防爆板接管均为碳钢材质。
CO2汽提塔的任务是把尿素合成塔出料中的未反应物NH3、CO2、NH4COONH2（甲铵）通过加热汽提的方式分离出来。尿素合成塔出液压力为150 MPa、温度为180 ℃，组分有NH3、CO2、NH4COONH2、CO(NH2)2、H2O，经过液位调节阀（HV4201）控制尿素合成塔液位后进入CO2汽提塔加热器上花板，尿液在汽提塔上花板上形成一定的液位后经升气管底部Φ3 mm的小孔进入加热列管内，自上而下沿管壁呈膜状下降；CO2气则从汽提塔下部经气体分布器均匀分布后进入加热列管内，CO2气自下而上从加热列管内中心上升，由于CO2气大大降低了下降液膜表面的氨分压，从而促使甲铵大量分解，分解所需热量由加热列管壳侧的蒸汽提供，分解气和CO2气一同从汽提塔顶部的出气管进入尿素合成系统，尿液则经汽提塔液位调节阀控制液位后进入低压精馏塔。
1.2 尿素装置蒸汽系统概况
来自锅炉工段的2.45 MPa蒸汽自下而上分别通过压力调节阀加入1.6～2.0 MPa高压蒸汽饱和器、0.8～1.0 MPa中压蒸汽饱和器、0.35～0.55 MPa低压蒸汽饱和器，用于调控各蒸汽饱和器的压力在工艺指标范围内。高压蒸汽饱和器位于汽提塔加热器的底部（汽提塔加热器是高压蒸汽饱和器唯一的蒸汽用户），高压蒸汽饱和器的蒸汽从汽提塔加热器壳侧顶部加入，产生的蒸汽冷凝液依靠位差流入高压蒸汽饱和器，经高压蒸汽饱和器液位调节阀控制液位后减压进入中压蒸汽饱和器。0.8～1.0 MPa中压蒸汽饱和器唯一的蒸汽用户为二段蒸发加热器，二段蒸发加热器产生的蒸汽冷凝液排入蒸汽冷凝液回收槽，中压蒸汽饱和器出液则通过出液调节阀控制液位后减压排入低压蒸汽饱和器。低压蒸汽饱和器位于高压甲铵冷凝器的上部，低压蒸汽饱和器底部排出的蒸汽冷凝液从高压甲铵冷凝器加热器壳侧底部进入，并依靠位差充满高压甲铵冷凝器加热器壳侧，壳侧蒸汽冷凝液吸收列管内的反应热产生的0.35～0.55 MPa低压蒸汽进入低压蒸汽饱和器中上部；0.35～0.55 MPa低压蒸汽饱和器的用户有精馏塔蒸汽加热器、预蒸发加热器、一段蒸发加热器，各蒸汽加热器产生的蒸汽冷凝液集中回收到蒸汽冷凝液槽，之后外送至水处理系统处理后用作锅炉补水。
尿素装置之CO2汽提塔加热器、高压甲铵冷凝器加热器、精馏塔加热器、预蒸发加热器、一段蒸发加热器、二段蒸发加热器，其加热蒸汽均走壳程，加热管内走的均是含氨介质，任何一台蒸汽加热器发生泄漏，管内的含氨介质就会渗漏到壳侧的加热蒸汽中，该加热器排出的蒸汽冷凝液含氨量及电导率就会升高。简言之，分析各台蒸汽加热器排出的蒸汽冷凝液中的氨含量和电导率是判定其是否泄漏的重要手段。
从上述蒸汽系统工艺流程及蒸汽用户可以看出：① 来自锅炉工段的2.45 MPa蒸汽假如带氨或其蒸汽冷凝液电导率高，必然引起尿素装置界区内全部蒸汽和蒸汽冷凝液氨含量和电导率升高；② 尿素装置中任何一台蒸汽加热器发生泄漏时，该加热器排出的蒸汽冷凝液中的氨含量和电导率必然高于尿素装置内其他任何一台加热器排出蒸汽冷凝液的氨含量和电导率。
2 蒸汽及冷凝液检测数据分析与泄漏判定
2.1 蒸汽及冷凝液的检测数据
更多内容详见《中氮肥》2023年第2期