【正文】 5.斷冷卻水的俄緊急停車需注意 斷冷卻水后，注意系統(tǒng)超溫、超壓，再按正常停車步驟停車。,八、不正現(xiàn)象及處理,①CO2氣走近路“倒流”問題。 高壓系統(tǒng)開車投料時，尿素合成塔出料管保持的液封消失或尿素合成塔液位降到出料口以下，汽提塔出氣不進(jìn)高甲冷，由尿素合成塔出料管直接到合成塔氣相空間，這種情況稱作CO2“倒流”。 A、CO2“倒流”產(chǎn)生的危害 （1）高壓系統(tǒng)壓力突升，被迫打開合成塔氣相管上的放空閥。 （2）高甲冷工況惡化，副產(chǎn)蒸汽量大幅下降或不產(chǎn)汽。 （3）高甲冷出口溫度下降，合成塔出氣溫度上升。 （4）高洗器內(nèi)反應(yīng)減弱或負(fù)荷加重，出液溫度降低或高調(diào)水溫差減少。 B、CO2“倒流”產(chǎn)生的原因 （1）開車投料時發(fā)生“倒流”的原因主要是尿素合成塔出料管中沒有足夠的冷凝液或是出液閥內(nèi)漏過大，沒有形成液封。 （2）正常生產(chǎn)時發(fā)生“倒流”的原因是由于調(diào)節(jié)不當(dāng)，合成塔出液閥開的過大，或液位計失靈使合成塔實際液位降至出料口以下，CO2氣通過高甲冷的大于尿素合成塔出料管液封的阻力，CO2氣沖破液封而造成的。,②高洗器爆炸問題 A、高洗器爆炸產(chǎn)生的危害 高洗器爆炸直接影響到尿素高低壓系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)的運(yùn)行，并可能對高壓設(shè)備如高洗器、合成塔、低壓吸收塔等設(shè)備造成損壞。 B、高洗器爆炸產(chǎn)生的原因 （1）高洗器中的可燃?xì)怏w達(dá)到了爆炸范圍。 （2）靜電接地、靜電跨接不良。 （3）工藝氣體中氫氣含量超標(biāo)。 （4）設(shè)備內(nèi)有高溫積碳 （5）高洗器下液溫度低至155℃以下，造成氣體過度冷凝，高洗器出氣達(dá)到了爆炸范圍。 ③停車封塔時合成塔發(fā)生倒液 停車封塔時因操作不當(dāng)發(fā)生合成塔溶液倒回高甲冷和汽提塔，稱作合成塔倒液，此時汽提塔液位指示為100%。 A、合成塔倒液產(chǎn)生的原因 停車后，因汽提塔停止工作，當(dāng)汽提塔內(nèi)壓力降低到低于合成塔凈壓頭時就會使合成塔內(nèi)溶液倒回高甲冷和汽提塔。下列原因可使汽提塔內(nèi)壓力下降：,（1）停車后，汽提塔出液兩道閥門沒有及時關(guān)閉或閥門內(nèi)漏，使汽提塔內(nèi)CO2氣體泄漏至低壓分解回收系統(tǒng)，而使汽提塔內(nèi)壓力下降。 （2）停車后，用高壓沖洗水沖洗汽提塔出液管方法不正確，造成沖洗時汽提塔內(nèi)氣液流出，塔內(nèi)壓力降低。 （3）停車時，低壓汽包壓力沒有及時提到0.55MPa，在高甲冷內(nèi)氨和二氧化碳發(fā)生生成液相甲銨的反應(yīng)，反應(yīng)后體積減少，汽提塔塔內(nèi)壓力下降。 B、合成塔倒液后的處理方法 （1）汽提塔滿液時進(jìn)行排放，如果15分鐘排不下來，一般就是發(fā)生了倒液。此時為防止倒液后溶液對汽提塔的腐蝕，汽提塔加熱蒸汽壓力應(yīng)降低到0.9MPa，同時也要防止溶液結(jié)晶堵塞列管。 （2）合成塔倒液后開車，應(yīng)先將CO2導(dǎo)入汽提塔，然后把汽提塔液位拉空，才能投氨，否則在合成塔出液時，極易使汽提塔出液超溫。通常將CO2氣通入汽提塔后，打開汽提塔出液閥排放20–30分鐘，即可將溶液排空。,九、關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu),高壓四大件 尿素合成塔 高壓洗滌器 高壓冷凝器 CO2汽提塔 低壓設(shè)備 精餾塔,十、防爆知識及要求,爆炸原因的分析 1）、爆炸性氣體混合物形成 要產(chǎn)生爆炸，必須存在兩個必要而又充分的條件，即要存在爆炸性組分的氣體混合物，同時又要有著火能源，否則爆炸是不會發(fā)生的。 在尿素生產(chǎn)中，為了防止尿素合成塔襯里及高壓管道的腐蝕，人為地向原料CO2氣體中加入純氧或空氣，而原料CO2氣體中又含有一定數(shù)量的HCO、CH4等可燃性氣體，因而由于設(shè)計不周或者工藝操作不慎，都會使某些物流點的氣體組成落在范圍之內(nèi)。 2）、著火能量的產(chǎn)生 著火能量的產(chǎn)生形式有： （1）摩擦靜電。 （2）感應(yīng)靜電。 （3）絕熱壓縮。,防爆理論 防止爆炸的方法 在尿素生產(chǎn)中，為防止爆炸，目前采用了四種方法： （1）除去可燃?xì)怏w成分； （2）增加NH3組分使原爆炸性氣體遷至非爆炸性區(qū)域； （3）消除可燃?xì)怏w的點火能源； （4）采用脫爆措施。 防爆措施 （1）除去可燃性氣體組分 （2）消除著火源 （3）增加NH3組分使原爆炸性氣體遷至非爆炸性區(qū)域 （4）采取隔爆措施,脫H2 原料CO2氣中含H2，是可燃性組分，有爆炸性，如果在進(jìn)入尿素合成反應(yīng)之前設(shè)法消除這些可燃性組分，就可以從根本上解決爆炸問題。 在尿素工藝流程中，可以增設(shè)中壓或高壓脫H2流程，如圖：,原理：原料CO2氣中H2在脫H2催化劑的作用下，于100℃180 ℃（隨CO含量而變化）可與O2發(fā)生以下燃燒反應(yīng)。 上述放熱反應(yīng)可將CO2氣體溫度提到268 ℃，須將其冷卻到100 ℃120 ℃才能送入汽提塔。硫化物對脫H2催化劑有毒，要求進(jìn)入脫H2反應(yīng)器的硫化物小于0.1mg/m3。,防靜電 爆炸性氣體還需要著火能源才能爆炸，靜電是其中主要的一種能源。 對于設(shè)備、管路而言，由于某些部位被非金屬材料所分割成一個孤立體，在流體的作用下產(chǎn)生靜電，若不能及時導(dǎo)走，則產(chǎn)生積聚，到一定程度時發(fā)生放電現(xiàn)象。 靜電放電現(xiàn)象所引起的爆炸，是由于在可燃性混合氣體中產(chǎn)生的放電電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使可燃性混合氣體的溫度上升的緣故。著火需要的能量，因可燃性混合氣體的種類、濃度二有所不同。 防止靜電積聚的措施： 接地措施 使物體與大地連接起來二變成電阻小的導(dǎo)體，消除物體與大地間的電位差。 跨接 使物體與物體間連接起來而變成電阻小的導(dǎo)體的一種連接方式，目的也是消除物體間的電位差。,十一、關(guān)鍵工藝指標(biāo)的控制,合成塔溫度的控制 合成塔溫度的高低及其在塔內(nèi)的分布狀況是標(biāo)志合成塔操作是否正常的重要參數(shù)。 ①在尿塔內(nèi)可能達(dá)到的最高溫度，與合成塔的壓力、氨碳比、水碳比有關(guān)。 在適宜的氨碳比條件下，假設(shè)合成塔出口合成液中生成的尿素的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到平衡，140公斤/cm2(不包括惰性氣體）條件下塔頂可能達(dá)到的最高溫度為187.5℃，塔底部因生成尿素的量很少，塔底尿液可以看做是不含尿素的甲銨液，在140公斤/cm2(不包括惰性氣體）條件可能達(dá)到的最高溫度為185℃. 在塔中間的任何部位，由于生成尿素的反應(yīng)尚未平衡，合成液中尿素和水的含量低于頂部而高于底部，因此可能達(dá)到的最高溫度應(yīng)低于頂部而高于底部。 因尿塔內(nèi)的溫度隨尿液濃度的增加而增加，尿液濃度降低尿液的沸點隨著降低，因此增加水量可以明顯的降低塔內(nèi)溫度。 ②影響塔內(nèi)溫度分布的因素還取決于反應(yīng)熱的平衡情況。合成尿素過程中主要有三部分反應(yīng)熱，A、由氨與二氧化碳生成甲銨的反應(yīng)熱B、氣氨溶解于液相放出的溶解熱C、甲銨脫水生成尿素的吸收熱。若生成甲銨的反應(yīng)、氣氨溶解熱都在高甲冷內(nèi)過度冷凝，則合成塔內(nèi)的反應(yīng)溫度將降低，反之將上升。,若進(jìn)入合成塔的氣相氨與二氧化碳量很少，或塔內(nèi)反應(yīng)液的返混現(xiàn)象而使甲銨生產(chǎn)熱與氣氨溶解熱在塔內(nèi)某一部位完成，則最高溫度將出現(xiàn)在塔內(nèi)某一部位出現(xiàn)。 ③合成塔出液溫度的降低的原因 合成塔出液溫度正常為180～185 ℃，在一定條件下，合成塔出液溫度最高不會超185 ℃，而塔內(nèi)溫度降低則是較易出現(xiàn)的，出液溫度每降低1 ℃，CO2轉(zhuǎn)化率將下降0.25～0.3 % 引起出液溫度降低的原因有： A操作壓力低于指標(biāo) B氨碳比偏離最適宜值，氨碳比每偏離0.1，溫度下降0.6 ～0.8 ℃ C低壓汽包壓力低，導(dǎo)致氨與二氧化碳量在甲銨冷內(nèi)過度冷凝而放出熱量 高壓圈壓力的控制 汽提尿素中不允許僅僅靠高洗器出氣閥來控制系統(tǒng)壓力，必須找到壓力升高與降低的原因，然后再對應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。,塔內(nèi)正常操作壓力為13.1 ～ 14.0MPa,壓力過低的原因主要有：高洗器出氣閥磨損、排氣閥開度過大導(dǎo)致排放量過大、合成系統(tǒng)進(jìn)水量過多、低壓汽包壓力過低等。 塔內(nèi)壓力超高的原因有： A、低壓汽包壓力過高或液位過低，過多的氣態(tài)氨和二氧化碳進(jìn)入尿塔內(nèi)而未冷凝成液態(tài)再進(jìn)入高洗器，導(dǎo)致高洗器負(fù)荷加重而吸收不了，放空量增大，壓力跑高。 B、氨碳比失常，使氨和二氧化碳的冷凝及尿素的反應(yīng)脫離最佳條件，因而排出的合成氣增多，高洗器的負(fù)荷也加重而吸收不了，放空量增大，壓力跑高。 C、原料氣二氧化碳中惰性氣增多。 D、高洗器冷卻效果不好或完全不冷凝。表現(xiàn)為調(diào)溫水進(jìn)出口溫差減少或沒有溫差。造成這種情況的原因可能是高洗器內(nèi)防爆筒破裂或冷卻器內(nèi)結(jié)晶堵塞。這時氨和二氧化碳的反應(yīng)熱不能及時移走，氨和二氧化碳的冷凝吸收將減少或完全不進(jìn)行。當(dāng)未冷凝的大量氣體排放不及時將發(fā)生超壓現(xiàn)象，如果原因不能消除，就要停車處理。 E、CO2氣發(fā)生串氣走近路。 F、高壓甲銨冷凝器進(jìn)水量過少，高洗器出甲銨液因高壓噴射器損壞或管道堵塞，使甲銨冷凝溫度及甲銨冷凝率下降，過多的氨和二氧化碳進(jìn)入尿塔。,合成塔氨碳比的控制 當(dāng)合成塔氨碳比偏離適宜值時系統(tǒng)壓力將上升、溫度下降、出氣中二氧化碳量增加、轉(zhuǎn)化率下降這時首先要判斷準(zhǔn)確實際的氨碳比的高低，然后進(jìn)行調(diào)節(jié)。 A、根據(jù)氣體二氧化碳和液氨流量來判斷調(diào)節(jié)，在開車出料前氨碳比應(yīng)為 2.9，每1000立方的二氧化碳配3.1立方的液氨。合成塔出料后將氨碳比降到2.05，每1000立方的二氧化碳配2.2立方的液氨. B、根據(jù)合成液、合成氣的分析數(shù)據(jù)高低，進(jìn)行調(diào)節(jié)。 C、根據(jù)工藝條件的變化進(jìn)行試驗性調(diào)節(jié)。 合成塔水碳比的控制 合成塔水碳比是指進(jìn)合成塔物料中總水分子數(shù)和總二氧化碳分子數(shù)之比。 二氧化碳汽提法原設(shè)計水碳比為0.38，實際生產(chǎn)中要高于此值為0.5 ～0.6. 當(dāng)合成塔水碳比增加時，系統(tǒng)將發(fā)生下列變化：A、合成塔轉(zhuǎn)化率下降,B、高甲冷出液溫度和尿塔出液溫度上升，合成系統(tǒng)壓力略有降低C、汽提塔出液溫度上升，汽提液中水尿比升高，汽提塔用汽量增加D、尿液槽尿液濃度降低 控制合成塔的水碳比的實質(zhì)是要控制由循環(huán)甲銨液殆盡尿塔的水量，這部分水量不能任意減少，必須滿足全部吸收低壓分解系統(tǒng)的氨和二氧化碳的最低需求。 為了控制合成塔水碳比在低限，操作上應(yīng)做到： A、控制汽提液中氨、二氧化碳的含量在指標(biāo)范圍內(nèi)，使每噸尿素帶出的氨量不超120公斤。為做到這點要嚴(yán)格控制維持合成塔、汽提塔的操作條件，以得到較高的轉(zhuǎn)化率和汽提效率。 B、高壓洗滌器控制合適的尾氣排放量。 C、循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)各液位盡量保持低限，溫度不超指標(biāo)，以減少尿素水解。 D、低壓甲銨液保持高濃度，甲銨液含水量不超35%。 E、嚴(yán)格控制沖洗水用量。,高洗器的尾氣排放量如何控制 高洗器尾氣排放的目的是排除由原料二氧化碳帶入系統(tǒng)的惰氣，由合成氨來的二氧化碳中含有1.5%的氮氣、氫氣，因防腐需要又加入4%的空氣，因而惰性氣總量為CO2量的5.5%左右。因為有氫氣及氧氣、氨氣所以很容易形成爆炸性氣體。 為了保護(hù)高洗器，辦法之一是使尾氣中含有足夠多的NH3和CO2，以降低尾氣中的H2和O2含量，使其成為不可爆氣體。 從測定條件為150℃、140kg/cm2的近視于高洗器尾氣成份的爆炸極限圖上可以看出，隨著尾氣中量的減少及可燃?xì)庵蠬2/（ H2+ NH3)量的降低，爆炸范圍變窄，為了避免形成爆炸性氣體，操作上要控制合適的工藝條件，不使NH3和CO2在高洗器內(nèi)過度冷凝吸收；同時要控制尾氣的排放量；排放量不能過小，以免惰性氣體積聚形成爆炸性氣體。排放量也不能過大，以免過多的NH3和CO2進(jìn)入低壓系統(tǒng)，迫使返回合成塔的甲銨液增多。 根據(jù)計算，在現(xiàn)有的操作條件下尾氣的正確排放量應(yīng)保持尾氣中O2含量不超過5.4%，根據(jù)這點就可以計算出尾氣排放總量。在已知空氣加入量及排放閥的開度流量曲線后，調(diào)節(jié)閥的開度就能得到。在實際生產(chǎn)中，常用保持高洗器出甲銨液溫度不低于155℃的方法來控制排放量。當(dāng)甲銨液溫度下降時，,就表示尾氣中NH3含量下降，此時應(yīng)開大尾氣排放量，增加高洗器進(jìn)氣量。 為了保持高洗器尾氣不形成爆炸性氣體，尾氣中惰性氣含量應(yīng)小于36%，其余組分H2為9%，N2為4.5%， NH3 + CO2為50.5%（H2O不計算在內(nèi)），當(dāng)操作壓力為140kg/cm2, （NH3 + CO2）的分壓為 140 50.5% =70.7kg/cm2。 設(shè)高洗器出口成氣液平衡狀態(tài)，由亨利定律（PA*=Ex， PA*指溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓，KPa；亨利系數(shù)， KPa；x指溶質(zhì)在液相中摩爾分?jǐn)?shù)，當(dāng)氣體混合物和溶劑一定時，亨利系數(shù)僅隨溫度變化，對于大多數(shù)物質(zhì)，溫度上升E 值增大，氣體溶解度減少，亨利系數(shù)一般由試驗確定）可算出或由NH3 CO2 H2O三元系溫度、壓力、組分圖可查出高洗器排出的甲銨液中水份分別為10 % 、20 %、 30 %、40 %時溶液溫度分別為150℃ 、154 ℃ 、160 ℃ 、165 ℃，也即甲銨液中（NH3 + CO2）分別為90 % 、80 %、70 %、60 %時溶液溫度分別為150℃ 、154 ℃ 、160 ℃ 、165 ℃，因此可以算出高洗器出氣中（NH3 + CO2）分壓與溶液溫度的對應(yīng)關(guān)系，通過計算得出當(dāng)溶液溫度不低于155 ℃時，就能保持（NH3 + CO2）的分壓不低于70.7kg/cm2.,而當(dāng)溶液中水含量增加時，為了維持同樣的分壓，高洗器出甲銨液溫度應(yīng)該相應(yīng)提高，因NH3 CO2 H2O三元系溫度、壓力、組分圖是在頂脊線上操作的條件下畫出的，如果NH3 /CO2偏離最適宜，則在同樣條件下（NH3 + CO2）的分壓升高，尾氣不可能進(jìn)入可爆區(qū)間。 合成塔液位的控制 合成塔液位的控制主要是用合成塔出液調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)時要緩慢，以減少汽提塔蒸汽量的波動。 合成塔液位高低對生產(chǎn)的影響不是很明顯，重要的是液位不能過低造成抽空而使汽提塔斷液、或CO2氣倒流，合成塔液位的高低會使尿塔氣相及高洗器的防爆氣體量發(fā)生相應(yīng)的變化，液位高非爆性氣體減少，液位低非爆性氣體增多。 當(dāng)合成塔液位在0～100%變化時，實際液位在0 ～2.8米之間波動，約占容積為15.8m3,當(dāng)合成塔液位在0 %時，液位到合成塔出液溢流口還有1米的高度，因此液位有一定的余量。 合成塔液位調(diào)節(jié)時會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：當(dāng)開大液位調(diào)節(jié)閥后，液位反而略有上升，這時因為調(diào)節(jié)閥開大后進(jìn)汽提塔的液量增加，出氣量也增加造成合成塔內(nèi)氣體量增加導(dǎo)致液位虛高；同樣在關(guān)小液位調(diào)節(jié)閥時，會出現(xiàn)液位虛低現(xiàn)象。,不同生產(chǎn)階段高壓甲銨冷汽包壓力的調(diào)整 改變汽包壓力就是改變汽包內(nèi)水的沸點。壓力增加，沸點升高，而管內(nèi)甲銨液的冷凝溫度基本上是不變的。因而二者的溫差縮小，熱量移出減少。 合成塔開車充液階段，要求盡量減少高甲冷的冷凝量，以增加進(jìn)入合成塔的熱量，提高合成塔溫度，汽包壓力維持0.55Mpa，這時管內(nèi)外溫差小，熱量移出少，甲銨冷凝量小。 隨著合成塔充液量的增加，塔內(nèi)壓力溫度逐步升高，用于合成塔升溫所需的熱量慢慢減少，過多的氣相NH3和