CO2汽提法尿素装置高压设备运行总结与腐蚀防护
赵 飞，冯德音，杜兆忠
（中石油塔里木油田塔西南化肥厂，新疆 泽普844804）
［摘 要］结合改进型CO2汽提法尿素装置4台高压设备的运行状况和设备检修发现的腐蚀等问题，进行分析与探讨，并提出预防腐蚀的措施和管理方面的建议。
［关键词］ CO2汽提法尿素装置；合成塔；汽提塔；池式冷凝器；高压洗涤器；运行情况；腐蚀防护
［中图分类号］ TQ 441.41 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2015）05-0039-05
中石油塔里木油田塔西南化肥厂尿素装置采用荷兰斯塔米卡邦（Stamicarbon）的改进型CO2汽提工艺，设计产能340 kt/a。其高压合成系统包括4台关键设备：合成塔、汽提塔、池式冷凝器、高压洗涤器。此外，装置在CO2压缩机二段出口增加了脱氢反应器（R101/R101A），可以使高压合成系统中的H2含量降低到安全值以内，保证高压洗涤器能够吸收得更充分，放空损失小，爆炸危险性小。
1 装置运行情况
尿素装置自2001年11月原始投料开车以来经历了多次排塔或封塔停车；2004年以来每2 a进行一次装置大检修，对4台高压设备进行内部检验、测厚及修复等，运行至今近11 a间，除发生过几次因高压洗涤器壳侧防爆板爆破造成装置停车外，高压设备本身未发生过因物料泄漏而造成装置停车或设备损坏的事故。11 a间，装置最低负荷65%；汽提塔出液有超温记录，最高185 ℃（主要是开停车期间）；工艺气中O2含量在0.65%～0.80%，平均0.69%，期间无断O2运行记录；成品尿素中Ni含量最高0.52×10-6，平均约0.25×10-6；2011—2012年运行期间，池式冷凝器管侧蒸汽冷凝液Cl-含量最高0.94×10-6，平均0.22×10-6；蒸汽冷凝液连续排放，2012年6月停车大检修前池式冷凝器管侧冷凝液电导率为3.5 μS/cm。
2 高压设备运行中出现过的问题
2.1 汽提效率差及出液超温
2004年3月，汽提塔汽提效率差，出液超温，低压系统压力不易控制，严重影响汽提塔的正常工作及尿素产品的质量。原因分析：原料液氨带油，造成汽提塔液体分布器小孔堵塞，使液体分布不均匀；另外，汽提塔列管结垢，检修发现分布管、汽提管内壁结焦严重。
2.2 池式冷凝器蒸汽冷凝液侧隔板漏
2010年5月发现低压汽包产汽量下降，池式冷凝器壳侧温度普遍升高，高压系统压力偏高，系统操作困难。原因分析：池式冷凝器换热管冷凝液进口处隔板泄漏，造成蒸汽冷凝液走短路，进入换热管的蒸汽冷凝液量不足，池式冷凝器反应热无法带走，系统压力升高。大检修时拆开池式冷凝器检查，发现冷凝液进口处隔板冲刷腐蚀严重，板间拼缝处及螺栓孔周围空隙很大，密封石棉板被冲掉。制作并更换新石棉垫，对缺口处进行补焊打磨，同时将隔板整体翻转安装，最后对所有缝隙进行了满焊处理。
2.3 汽提塔出液管焊缝漏
2012年5月发现汽提塔出液管线焊缝漏，仪表套管连接处漏。当时对泄漏部位进行了带压堵漏，大检修时对出液管线进行了整体更换，重新焊接探伤合格。
2.4 高压洗涤器防爆板爆破
装置开工至今，曾发生过多次高压洗涤器壳侧防爆板爆破事故，主要有以下几方面的原因：① 高压洗涤器壳侧调温水是一个密闭的循环系统，调温水系统与中压汽包连通，因中压汽包超压造成防爆板爆破；② 建立高调水循环的过程中因启泵、倒泵、排气、升温过快等造成防爆板爆破；③ 调温水缺失，气击作用造成防爆板爆破；④ 防爆板自身质量和安装质量不过关造成爆破；⑤ 防爆板超期使用等造成爆破。
2.5 汽提塔下封头法兰漏
2009年12月发现汽提塔下封头法兰漏，在线重新紧固螺栓处理好。2010年6月短停时检修，发现其东北面齿形垫四氟薄膜已没有，更换了垫片。2012年检修时发现汽提塔封头东北方向密封面上有一处陈旧性圆形损伤（对密封效果不产生影响），为确保密封质量，在新的齿形垫片上缠绕了3层四氟带并套上四氟垫圈。此次泄漏可能与开停车时系统温差变化大、螺栓安装时紧固力不一致、垫片安装不合适等有关。
3 设备检修发现的问题
2006年以来我厂每2 a对尿素装置进行一次停车大检修：4台高压设备进行内部与介质接触表面的全面宏观检查；汽提塔、池式冷凝器、高压洗涤器列管100%涡流测厚、探伤；4台高压设备衬里、耐蚀堆焊层及内件超声波测厚以及磁粉探伤，对检查出来的缺陷进行修复处理。
3.1 汽提塔检修情况
衬里、内件整体状况良好，气液相区表面均被蓝色灰垢覆盖。设备内部处于正常均匀腐蚀状态。一小部分焊缝部位存在气孔和腐蚀疏松，已打磨补焊处理。上封头出现冷凝腐蚀，超声测厚各处衬里均正常，上/下管板、进液挡板、进气管厚度正常；人孔衬里呈棕色，表面平滑，曾补焊过的焊点发黑；下管箱筒体纵焊缝有一处收弧点开裂；下管箱筒体环焊缝上有一处气孔缺陷。
（1）全部1 480根列管100%探伤﹑测厚，液体分布管150根（抽检10%）进行阻力降试验，全部一次性合格。拆检后发现，液体分布管结焦严重，大部分列管内壁呈灰黑色，一部分列管内壁呈灰白色；列管下管口内壁在距管口约20～500 mm向上部位结有蓝色灰垢。
分布管和列管上部结焦较多，使用空气泵（0.8 MPa）对分布管表面和塔内进行吹扫，除去已经形成或易脱落的结焦层，然后使用高压（35 MPa）水枪对分布管表面进行清扫。用高压（60 MPa）水枪对汽提管内壁的结焦进行冲洗。
（2）换热管涡流检测情况
2010年检测未发现有可记录的缺陷信号，上下两端列管有明显的腐蚀减薄，壁厚在2.25～2.75 mm（见表1），平均值为2.56 mm（上次，即2008年平均壁厚为2.66 mm），平均腐蚀量为0.10 mm，年腐蚀率0.05 mm［换热管设计尺寸φ31 mm×3(1±10%）mm］。
更多内容请见《中氮肥》2015年第5期