和向文
（云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司，云南 开远 661600）
［摘 要］云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司二期合成氨装置PSA提氢系统于2011年4月首次发现吸附塔A顶部封头有气体外漏，当时通过切塔剖开封头上裂纹并补焊的方式予以消漏，后来其他吸附塔顶部封头均陆续出现了类似气体外漏问题。经与技术商反复分析与讨论，认为系PSA提氢系统负荷增加后调减吸附周期时间致交变应力增大、吸附塔顶部封头内部筋板与封头内壁仅两头局部焊接缺陷致筋板处出现裂纹所致。8台吸附塔顶部封头消除裂纹隐患改造工程于2017年5月—2018年12月陆续施行，此项难度较大的工程顺利完成后，彻底消除了隐患，PSA提氢系统实现了安全、稳定、优质运行。
［关键词］合成氨装置;PSA提氢系统；吸附塔；封头裂纹；原因分析；解决措施；技术难点
［中图分类号］TQ028.1+5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）06-0019-04
0 引 言
云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司（简称云南解化）始建于1958年，一期合成氨装置以焦炭、白煤为原料，采用常压固定床气化工艺制取半水煤气，2008年全线停产；二期合成氨装置以褐煤为原料，采用鲁奇纯氧气化工艺，粗煤气经栲胶脱硫、变换、热钾碱脱碳、铜洗制氨合成气。1996年，二期合成氨装置进行总体技改，粗煤气经耐油耐硫变换、低温甲醇洗、液氮洗制氨合成气，同时液氮洗系统分离出的富甲烷气经压缩后送至新增的505A“双一段”甲烷转化、中低温变换、热钾碱脱碳、甲烷化系统制取氨合成气。2006年，二期合成氨装置进行扩能技改，变换气流量由70 000 m3/h（标态，下同）增至107 000 m3/h，恢复使用原闲置的空分装置，增设纯氧气化炉，对耐油耐硫变换、低温甲醇洗系统进行扩能（低温甲醇系统增设1台脱碳塔、1台减压膨胀闪蒸塔，并增加少量换热设备，对部分塔内件进行改造），脱碳后的净化气流量24 700 m3/h，经新增变压吸附（PSA）提氢系统分离出的氢气直接送氨合成气压缩机入口，PSA提氢系统尾气（含甲烷42%）则经压缩机提压后送入新建的505B换热式甲烷转化、中低温变换、热钾碱脱碳、甲烷化系统制氨合成气，并新建1座氨合成塔，进一步提高合成氨产能。2009年，云南解化建设200 kt/a甲醇装置，采用熔渣气化、耐油耐硫变换、低温甲醇洗工艺，甲醇合成系统弛放气经膜分离系统提氢后，尾气送至新建的505C换热式甲烷转化、中低温变换、MDEA脱碳、甲烷化系统制氨合成气，然后送至氨合成气压缩机入口，由此合成氨实际产能提高80 kt/a,2009年后云南解化合成氨产能达400 kt/a。其中，PSA提氢系统采用四川天一科技股份有限公司（简称四川天一）的技术，2007年初PSA提氢系统投运，一直运行稳定、状况良好，但PSA提氢系统8台吸附塔顶部封头均出现过裂纹问题，以下主要围绕该隐患展开分析与探讨。
1 吸附塔顶部封头裂纹问题简述
云南解化PSA提氢系统运行控制程序采用8-2-3模式，即8台吸附塔在运、任何时刻均有2台吸附塔同时进料（处于吸附状态）、3次均压、抽空解吸工艺，其运行控制程序也可由8-2-3模式切换为7-2-3模式，即当某一台吸附塔出现故障时，可将这台吸附塔切出隔离处理，保证PSA提氢系统的正常运行。2011年4月，首次发现吸附塔A顶部封头有气体外漏，切塔检查封头上有明显的裂纹，当时采取了剖开裂纹补焊的方式予以消除；后来，其他吸附塔顶部封头陆续出现了类似气体外漏情况，且同一台吸附塔顶部封头的不同位置出现气体外漏，至2014年底，8台吸附塔均出现过顶部封头裂纹。期间，云南解化制定了严格的巡查制度与风险管控措施，维持了系统的安全运行，但是，PSA提氢系统具有高氢、变压（抽空阶段为负压）的特点，吸附塔内吸入外部空气或高氢气体外漏，均有着火、爆炸的风险，每次吸附塔顶部封头出现裂纹，都是通过切塔隔离在其外部剖口施焊的方式消除隐患，难以满足本质安全生产要求，此安全隐患须尽快、彻底消除。
2 原因分析
吸附塔顶部封头出现裂纹后，四川天一与云南解化专业技术人员一道分析问题所在，查阅设计资料，了解系统运行状况，均符合工艺设计及操作控制要求，而四川天一上百套类似的PSA系统均运行良好，未出现过类似问题，此问题只在云南解化PSA提氢系统首次出现，且吸附塔顶部封头裂纹位置有一共同的特点，均在分子筛吸附剂的压板固定筋板附近。经双方共同分析与研究，得出如下结论。
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