郑福林，唐山德，张禄奎
（宁夏和宁化学有限公司，宁夏 灵武750409）
［摘 要］宁夏和宁化学有限公司700 kt/a氨汽提法尿素装置为闲置尿素装置扩能改造（新增1套中压分解系统等）异地搬迁建设项目，于2014年9月正式投产，总体运行情况较好，2024年以前未发生过设备异常腐蚀现象。2024年上半年，尿素装置设备出现大量异常腐蚀现象：2024年1月解吸系统压力频繁波动且偏高，同年4月装置停车检修期间发现解吸塔上部6层塔盘及浮阀腐蚀殆尽等；2024年4月中压分解器Ⅱ腐蚀严重，导致成品尿素中镍含量超标；2024年5月汽提塔腐蚀内漏，尿素装置紧急停车抢修。分析与探讨解吸塔、中压分解器Ⅱ、汽提塔等的腐蚀原因，总结经验教训，采取一系列检修与优化改进措施后，尿素装置恢复了正常运行。
［关键词］氨汽提法尿素装置；扩能改造；汽提塔；中压分解器；解吸塔；腐蚀原因分析；应对措施
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）05-0028-05
0 引 言
宁夏和宁化学有限公司（简称宁夏和宁，原宁夏捷美丰友化工有限公司）700 kt/a尿素装置为建厂时购买的中国石化集团南京化学工业有限公司的闲置尿素装置（于1978年10月投产），装置采用斯纳姆氨汽提工艺及传统的塔式造粒工艺，原设计产能为1 750 t/d，筹建初期对搬迁后的尿素装置进行了扩能改造，新增1套中压分解系统（2套中压分解系统并联运行），并更换了甲铵喷射泵，更换了1台高压甲铵泵和1台高压液氨泵，尿素装置之工艺技术及设备布置原则与斯纳姆公司原设计一致，产能提高至2 100 t/d。本尿素装置于2014年9月正式投产，总体运行情况较好，2024年以前未发生过设备异常腐蚀现象。
2024年上半年，宁夏和宁尿素装置设备出现大量异常腐蚀现象，主要有汽提塔腐蚀泄漏、中压分解器腐蚀、解吸塔腐蚀，导致成品尿素颜色异常、解吸系统压力波动等，带来了巨大的安全风险，造成了一定的经济损失。分析与探讨症结所在，采取一系列检修与优化改进措施后，尿素装置恢复了正常运行。
1 尿素设备腐蚀主要影响因素
1.1 工艺方面
1）氨碳比。氨碳比较高时，系统内物料pH升高、酸性降低，可减少COONH2—和CNO—在介质中的浓度与停留时间，故适度提高氨碳比有利于减缓尿素设备腐蚀。
2）水碳比。水碳比增加，会降低溶液中的氨浓度，易使氰酸或氰酸铵生成，降低溶液的pH，增加溶液对不锈钢的腐蚀，故适度降低水碳比有利于减缓尿素设备腐蚀。
3）甲铵液浓度。甲铵液浓度较高时，介质中COONH2—数量相对增多，COONH2—具有强还原性，会使金属表面钝化膜（氧化膜）不断被破坏，从而加剧设备的腐蚀，甲铵液浓度越高，对设备的腐蚀性越严重。
4）氧含量。氧是金属表面钝化膜形成的关键因素，如果系统内氧含量低于形成钝化膜所需的最低浓度时，钝化膜将被破坏，设备进入活化加速腐蚀阶段。
5）硫含量。原料CO2气或空气中的硫，无论以有机硫（主要是COS）还是无机硫（H2S）的形态进入尿素合成系统，在高温高压下进行水解和一系列氧化还原反应后，最终的结果都是金属钝化膜遭受破坏，从而使设备表面产生严重的活化腐蚀。
6）氯离子含量。氯离子是导致应力腐蚀的主要因素，当大量氯离子聚集在金属表面时，极易产生应力腐蚀，导致设备/管线出现裂纹等。
1.2 设备方面
1）设备用材。304L是一种低碳不锈钢，其主要成分包括铬、镍和少量的碳，316L不锈钢则含有更多的镍和钼以及少量的碳，这些化学成分上的微小差异导致材料物理性质和耐腐蚀性能的差异，316L通常比304L更耐高温和耐腐蚀。
2）设备设计、安装等方面。设备设计阶段选择合适的材料、优化结构设计、避免死角与间隙的产生，可避免或延缓设备的腐蚀；设备安装阶段，若安装质量不佳，可能会影响流体的流动状态与流速而加剧设备的冲刷腐蚀，在一定的环境下还会导致设备应力腐蚀破裂。
2 汽提塔腐蚀内漏
2.1 汽提塔系统及蒸汽冷凝液系统简介
自尿素合成塔出来进入氨汽提塔（E101）的合成液中除尿素外，还含有大量甲铵、水及游离氨、CO2，汽提塔的作用就是把未转化为尿素的甲铵分解成氨和CO2，再将其汽提出去，提高尿液浓度，随后尿液进入分解系统继续提浓。氨汽提工艺原理为，汽提塔在供给热量的同时，用未反应物中多余的NH3进行自汽提，即用降低气相中CO2分压的办法来促进甲铵分解。
氨汽提法尿素装置蒸汽系统的蒸汽一般逐级减压使用，确保能量充分利用，降低系统能耗。外管网来的2.3 MPa过热蒸汽，经汽提塔冷凝液分离器（V109）饱和后，供汽提塔（E101）加热尿液，加热尿液后的蒸汽冷凝液返回V109循环利用，V109闪蒸出的部分2.0 MPa蒸汽供应蒸汽喷射器（L113）作为动力源，且（L113）将0.4 MPa蒸汽加压至0.55 MPa供中压分解一段加热器（E102A/E202A）加热尿液，其蒸汽冷凝液进入高压甲铵冷凝器（E105）与甲铵液换热。V109分离出的冷凝液直接供中压分解二段加热器（E102B/E202B）加热尿液，其蒸汽冷凝液也进入E105与甲铵液换热，副产0.4 MPa蒸汽同时供低压分解加热器（E103）、一段蒸发加热器（E114）、二段蒸发加热器（E115）及L113使用。E105排出的蒸汽冷凝液与E103、E114、E115排出的蒸汽冷凝液均进入蒸汽冷凝液储槽（V110），再由蒸汽冷凝液泵（P113）送至脱盐水站。尿素装置蒸汽及冷凝液系统工艺流程示意如图1。
2.2 运行期间的异常现象
更多内容详见《中氮肥》2025年第5期