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1、第十八届全国尿素厂年会论文资料集 尿素合成塔检漏通道清洗排堵 王东林李志刚 ( 天华化工机械及自动化研究设计院7 3 0 0 6 0 ) O 前言 合成塔是尿素生产的关键设备，它的生产效率高低将直接影响分解、循环系统设备的生 产负荷和水、电、蒸汽的消耗定额。尿素合成塔是一个直立圆筒形高压容器，以生产6 0k t a 尿素规模设计的合成塔为例，高压筒内径1 2 0 0m m ，简体壁厚1 1 0m i l l ，内衬8m m 的3 1 6L 不锈钢，上封头开有直径8 0 0m m 的人孔。尿塔总高约1 9 0 9 5m ，容积2 0m 3 ，设计工作压 力2 1 5 6M P a ，温度1 9
2、0 。 由于加工、制造尿素合成塔方法的不同，特别是安装3 1 6L 不锈钢衬里方式的不同，在 合成塔筒体上有不同数目的检漏口，正常是通入蒸汽检漏通过检测冷凝液中的含氨量，检 查衬里是否泄露。 l 检漏通道的作用 尿素合成塔是高温高压设备，塔内物料对碳钢而言是强腐蚀性介质。一旦不锈钢衬里及 其焊缝处泄露，物料对碳钢外壁的腐蚀速度极快，可能导致恶性事故的发生直接危及生产 和人身安全。因此，尿素合成塔在运行过程中，时刻需要对不锈钢衬里层的泄露情况进行严 密监视。工厂就是通过设在合成塔衬里层与碳钢外壁之间半径为2 5 - 3m m 的半圆形环状检 漏通道来完成监视工作的。通过监测检漏蒸汽冷凝液中的氨含
3、量，检查衬里是否泄露。合成 塔根据加工、制造方法的不同，一般有1 6 - , 4 0 对检漏管或通道。 2尿素合成塔中的腐蚀机理 影响尿素氨基甲酸铵溶液对不锈钢腐蚀的因素很多，虽然人们对尿素生产中的腐蚀 问题进行了大量的研究工作，但迄今为止，对其腐蚀机理却未能作出令人满意的解释。 为了进一步弄清尿素氨基甲酸铵对金属腐蚀的机理，国内外许多从事腐蚀和材料研 究的人员，都进行了电化学测定，所测得的阳极极化曲线和在无机酸中所测得的极化曲线基 本相似，各种不同不锈钢和钛材在尿素氨基甲酸铵溶液中均存在着活化一钝化一过 钝化的状态。 电化学测试和挂片试验均证明：塔内物料对不锈钢的腐蚀既可能是由于溶液中缺氧所
4、引 起的活化溶解，又可能是由于高温下溶液中充足的氧所引起的近似于过钝化溶解。但不论那 一种腐蚀情况占主导作用，腐蚀所形成的产物都是一种坚硬、致密、常规清洗方法不能清除 的难溶垢，随着物料的循环，这些污垢附着在一段分解加热器列管表面( - - 氧化碳汽提塔) 、 二段分解加热器列管表面、二分塔塔壁和填料表面以及其他设备的内表面，严重影响这些设 备的换热效果和生产负荷，迫使尿素产量降低，氨耗、汽耗增加( 尿素分解加热器、汽提塔 内污垢的清除另文介绍) 。 3 检漏通道堵塞的原因及危害 在合成塔运行过程中，需要在检漏通道中通入蒸汽，监视衬里层的腐蚀情况，即是否有 泄露点。由于通入的检漏蒸汽品质不高，
5、导致结垢，碳钢外壁生锈和泄露尿素固体的共同作 用，有时会将检漏通道完全堵死，失去检漏作用因而潜伏着重大的安全隐患，严重威胁合 第十八届全国尿素厂年会论文资料集 2 1 7 成塔的安全运行。 合成塔检漏通道一般为半径为2 5 - 3m m 的半圆形环状通道。水平布置，通道与检漏管 之间垂直连接，一旦堵死，机械方法无法处理，使用空气吹扫常会出现越吹堵死的通道越多 的局面。使用常规化学清洗的办法，也存在液体不流通，有效清洗液得不到更新而无法洗通 的情况。而且合成塔的高度为2 8 - - 3 2m ，若通道充水静压超过O 2M P a ，可能造成衬里层损 坏即“瘪塔”现象。因此，检漏通道是否畅通。成为
6、众多尿素生产厂家在安全方面关注的一 个大问题。 4 检漏通道清洗排堵的技术关键 根据尿素合成塔的实际结构，采用特殊的化学清洗方法疏通检漏通道。化学清洗的技术 关键有以下几个方面： ( 1 ) 清洗主剂的选择：要求对污垢溶解、分散性能好，并且具有渗透性药剂中不能 含有C l 。离子( 防止不锈钢晶尖腐蚀) 。 ( 2 ) 缓蚀剂的选择：在持续时间较长的清洗施工中( 2 似8h ) ，保持有效的缓蚀效率。 ( 3 ) 清洗工艺的制定：检漏通道为半圆形环状结构，在不同高度上呈水平布置，且不 同高度上的圆环在垂直方向上相互连通，组成一个空间网状结构，清洗液流动要均匀，不能 留有死角和盲区。 ( 4 )
7、 清洗过程的监测：在清洗药剂进入检漏通道之后，液体的流动情况，特别是每一 根检漏管都能直观地观察到。 5 实验研究 根据尿素厂家生产的实际需要，天华化工机械及自动化研究设计院尿素设备化学清洗技 术课题组合成出了强力渗透剂和相应的清洗工艺L a n 2 5 7 c 法。通过模拟检漏通道的结构和 污垢组成，经多次试验、筛选，最终选择混合复配物为清洗剂，其有效组分为：污垢络合物、 分散剂、渗透剂、缓蚀剂。 在该清洗方法中，清洗药剂中不含C l 离子，对污垢有优良的溶解、分散性能无剥离 作用，因而不会造成两次堵塞的现象。同时药剂具有很强的渗透性能，对近似堵死的管路， 在清洗剂进入后2 4h 内能观察到
8、液体的流动。缓蚀剂具有很高的缓蚀效率，在4 8h 内，缓 蚀率保持在9 6 以上。清洗药剂对设备材质的腐蚀率均小于1 0g m 2 h ，优于行业标准 利用特制的液体分布器，可以保证液体的均匀流动，同时在分布器与检漏管之间用透明 管路连接，用肉眼就可以非常直观地观察到每一根检漏管的液体流动情况，由此判断检漏通 道的实际疏通情况。 具体清洗工艺： 排堵预处理系统清洗后处理 清洗过程的温度小于6 0 ，压力小于0 2M P a ，清洗设备为特殊加工的一套小型设备。 6 现场实际应用 1 9 9 5 年5 月我院与山西焦化厂合作，对该厂l 号合成塔已经堵死的2 7 根检漏管进行了 清洗排堵，除塔顶大
9、盖处检漏通道被机械杂物堵死没有疏通。其余2 6 根全部洗通。清洗后， 检漏管出水畅通。每根管出水流量可达3 8 4 6m l s 。除垢率、洗净率大于9 8 。疏通率达9 6 以上，碳钢的腐蚀率为0 0 6 6g m 2 h 。3 1 6L 不锈钢的腐蚀率为0 0 0 5g m 2 h ，清洗后充水， 2 3M P a 下保压3 0r a i n 没有泄露现象。 ( 下转第2 1 5 页) 第十八届全国尿素厂年会论文资料集 表1 2 1 5 L - 0 3 出液U rL - 0 3 出液N i l 】 L - 0 3 出液H 2 0低压放空N H 3低压放空开度 V - 0 6 出液N i l
10、 ， 日期 ( )( )( )( )( ) ( ) 2 日7 1 2 31 6 32 6 5 4O 03 8 7 8 3 日7 2 7 51 ，5 82 5 1 70 6 8 l3 9 2 3 4 日7 4 8 4l ，2 32 3 4 3O 8 8l 3 4 0 6 5 6 日7 4 1 7l _ 3 52 3 8 8 1 1 5l 33 9 1 5 2 2 制定严格的交接班冲洗制度。规定每班接班后半点之前必须对V - 1 5 出气管、E 5 l 、 E 5 4 进行冲洗。冲洗时间控制在3 1 0m i n 。冲洗工作由泵房岗位操作工专人负责；总控岗 位通过对讲机对其指挥：接班时P V -
11、9 5 0 9 自调阀开度规定在1 0 以上且二段真空度在- - 9 2 k P a 以上，否则，接班方可拒绝接班。 2 3 抓细节控制，确保冲洗过程中成品尿素水含量不超标。采取的主要措施是： ( 1 ) 冲洗介质尽量用P 1 4 泵出口解吸液，少用低压蒸汽冷凝液。保证系统总水量不增 加，维持水碳比的稳定。 ( 2 ) 开始冲V - 1 5 时，适当提高造粒喷头转速，一般由2 8 5r m i n 转提至2 9 5r r a i n 转左 右，最多不超过3 0 0r r a i n 。提高喷头转速相应就提高了熔融尿液的离心力，有利于将冲洗 下来的细小的缩二脲结晶带出喷头，防止堵喷头，另外，喷头
12、转速提高，单位时间内切割出 的尿液颗粒增加，尿液离开喷头瞬间时的表面积增加，有利于游离水分的蒸发但喷头转速 不能提得过高，否则有可能粘塔。 ( 3 ) 冲洗前，蒸发二段温度控制在1 3 8 ，冲洗时，控制不低1 3 4 。因为随着冲洗 的进行，特别是V - 1 5 出气管堵塞较严重时，二段真空度会有渐长趋势，大量热量被抽往二 段蒸发冷凝器，如控制不好，缺乏预见性二段蒸发温度有可能出现较大幅度降低，从而影 响产品质量。 2 4 当环境气温高空气湿度大时，适当减少冲洗时间 2 5 定期倒清P 0 8 熔融泵及造粒喷头。倒清熔融泵及造粒喷头时，凑机会对V - 1 5 顶部进 行适当冲洗。 3结论 通
13、过采取以上措施，二段真空度难提的问题得到缓解，系统得以长周期运行。近两年来 只因为其它原因停车两次。更重要的是，产品质量得以保证。我们曾几次对冲洗过程中的尿 素产品跟踪取样分析，其H 2 0 含量均在O 5 以下，缩二脲不超过1 0 ，达到了一级品的标准。 ( 上接第2 1 7 页) 此后，该技术又用于河南驻马店化工总厂、宁夏银川化肥厂、山东聊城鲁西化工集团( 3 套装置) 、山东肥城化肥厂( 2 套装置) 、河北兴隆化肥厂、山西原平化工集团、福建永安化 肥厂、新疆化肥厂等厂家的尿素合成塔检漏通道的清洗排堵。均取得了令人满意的效果。 7 结束语 通过试验研究和工业应用证明，尿素合成塔检漏通道清洗排堵技术行之有效，效果显著。 彻底消除了合成塔运行过程中的安全隐患，确保生产的正常进行。同时该技术的成功应用。 也为类似的压力容器检测、修复提供了一种新的方法。
