尿素重点设备危险因素及防范措施制定部门编号YT-F1I6页数文件等级机密 R普通 版次A1制定日期2021/12/10 一、重点部位及设备 (一)重点部位 1．高压合成与汽提系统 高压合成与汽提系统主要由合成塔、汽提塔、高压冷凝器、高压洗涤器四台高压设备组成这四台高压设备集中安装在一个高框架内，是装置的主要设备合成、汽提系统操作压力14MPa(表)，操作温度在160—185℃范围内，工艺介质为氨、二氧化碳、尿素和甲铵液工艺介质具有强腐蚀性 高压设备密封发生泄漏，设备发生腐蚀而泄漏，都可造成设备事故、装置停运高压设备由承受高压的外壳及耐腐蚀的内衬组成，一旦内衬腐蚀穿孔，外壳会很快腐蚀损坏系统在运行中如发生超温、超压也会加快腐蚀速度，造成重大设备事故并有可能引发中毒、爆炸、火灾事故 汽提塔、高压冷凝器、高压洗涤器设备内有换热管束，如管子、管板发生腐蚀泄漏，还会污染蒸汽、冷凝液或调温水；高压洗涤器如操作不当，还可能发生爆炸；合成塔由于操作温度较高，易发生腐蚀四台高压设备是装置中安全监控的重点设备 2．高压泵区 高压泵区位于框架的一楼，主要由两台高压氨泵和两台高压甲铵泵组成。
生产中，—开一备 高压氨泵压缩介质为液氨，出口压力为16MPa(表)；高压甲铵泵压缩介质为甲铵溶液，出口压力为14．5MPa(表)一般采用柱塞泵，用背压式汽轮机或电动机驱动 由于压力高，动密封易发生泄漏液氨如发生泄漏还可造成着火、爆炸、中毒事故甲铵液大量泄漏也可造成人员伤害 高压氨(甲铵)泵运行中如发生重大设备事故，也可造成全装置停车 (二)重点设备 1．二氧化碳压缩一透平机组 二氧化碳压缩机为离心式多级压缩机组，用蒸汽透平驱动压缩机为两缸、四段、多级的离心式压缩机低压缸转速约7000r／min，高压缸转速约13900r／min，功率7600kW左右，压缩介质为二氧化碳气体，人口压力一般0．02MPa(表)，出口压力14．5MPa(表)透平为中压、抽汽、冷凝式透平，人口蒸汽压力3．8MPa(表) 二氧化碳压缩机组在高压、高转速下运行，密封、润滑条件要求高，控制调节系统复杂运行中如发生喘振、带液、轴瓦磨损、气封损坏等都可造成机组停车由于设备复杂，维修、安装要求高，如维护不当也容易引起机组故障或设备损坏二氧化碳在一定的条件下，还具有腐蚀性，可造成设备腐蚀损坏由于二氧化碳压缩机组为单系列设备，一旦发生停机事故，尿素装置都被迫停车。
该机组是装置关键重点设备，也是安全监控的重点设备 2．尿素合成塔 合成塔是尿素装置中体积、重量最大的设备，也是装置的“心脏”设备壳体用普通低合金钢制成，承受塔内的高压；内衬采用316L不锈钢，可耐尿素一甲铵液的腐蚀塔内设有多层筛板 在生产过程中，塔内尿素和甲铵混合溶液，对设备有强腐蚀作用，在高温、高压下腐蚀尤为严重如操作不当，发生超温、超压、钝化膜破坏，腐蚀会加剧而造成设备损坏严重时，甚至发生设备爆炸事故，造成灾难性的后果 二、危险因素分析及其防范措施 尿素装置的生产特点是：高温、高压、强腐蚀原料液氨为易燃、易爆、有毒物质生产设备采用单系列、大机组，一旦发生故障，易造成事故装置具有一定的危险性 (一)装置事故统计分析 我国20世纪70年代引进的大型尿素装置，在投产初期曾频繁发生事故从统计数字看，自1977年至1979的三年期间，投产的11套尿素装置曾发生重大停车事故674次其中，外部原因造成事故停车373次，占总事故次数的55．3％；设备事故停车269次，占总事故次数的39．9％详见表7—22 外因重大停车事故373次，按事故原因分类，详见表7—23 设备重大停车事故269次，按设备类别分类统计，见表7—24。
其中，二氧化碳压缩机发生停车事故117次，位居第一，占设备重大停车事故总数的43．49％ 设备事故中，主要设备发生重大停车事故160次按设备类别分，见表7—25 从上述统计表可以看出，尿素装置发生的重大停车事故674次中，位于首位的是外因引起的停车事故，停车次数为373次，占总数的55．3％外因事故中，合成氨装置停车造成的有172次，占外因事故总次数的46．1％由此可见，合成氨装置的生产运行情况对尿素装置的正常生产影响最大位于第二位的是设备重大停车事故，其次数为269次，占总次数的39．9％设备事故停车中，以二氧化碳压缩机发生的停车事故最多，为117次，占设备事故停车总次数的43．49％，占主要设备事故停车总次数的73．12％，而事故造成的损失也最大 尿素装置投产初期重大停车事故按厂逐年平均统计见表7—26 上表中，除1976年由于投产的5套生产装置均在下半年，统计数字显示偏低外从表中可以看出：尿素装置投产初期事故较多，随着运行趋于正常，事故逐年减少进入80年代，各厂相继都实现了长周期、安全、稳定运行 从石化总公司1983年至1993年期间，收集的典型事故中看，收集的774例典型事故中，10套大型尿素装置占11例。
其中，人身伤亡事故3例，设备事故8例设备事故中主要是高压系统腐蚀及二氧化碳压缩机事故详见表7—27 从事故统计数字可以看出： (1)尿素装置投产初期，事故发生频繁随着各项管理工作加强，生产逐步稳定，事故大幅减少，并实现了安全、稳定、长周期运行 (2)尿素装置投产初期发生的停车事故中，外因事故停车占一半以上说明尿素装置稳定运行，应有一个良好的外部条件作保证 (3)尿素装置因设备腐蚀造成的停车事故，在设备事故停车中占有不小的比例事故原因主要是设备钝化被破坏和采用了不耐腐蚀的材料 (4)尿素装置设备事故中，二氧化碳压缩机造成的重大设备事故一直位居首位，产生原因主要是维护不当、违章作业和设计、安装存在缺陷 (5)人身伤亡事故集中发生在造粒单元，主要是物体打击、高空坠落和机械伤害造成 (二)开工时危险因素分析及其防范措施 尿素装置开工过程包括：吹扫、置换、送气(液)；升温与钝化；压缩机开车；合成系统开车(系统投料和出料)；尿液蒸发与造粒；水解与解吸开车等步骤开工中操作步骤相互交错，又一环扣一环，相互衔接，相互影响，而且工艺参数变化大，时间紧凑，操作不当易引发事故。
现将开工操作中存在的主要危险因素及其防范措施分析如下： 1．设备(管道)吹扫、置换、送气(液)操作 设备(管道)吹扫(清扫)、置换、送液、送气等操作是开工中的前期操作如在原始开工中(大修后)，设备、管线内存有杂质未清除干净运行中杂质会损坏阀门密封或堵塞设备、管线在润滑油中如存在杂质，会损坏轴瓦在蒸汽中存在杂质，杂质随蒸汽进入透平，会损坏透平转子叶片二氧化碳气体中存在杂质，进入压缩机气缸，会损坏压缩机如1979年4月，某化肥厂尿素装置大修后开车，二氧化碳压缩机开机升速缸内发生声响，当即停机事故造成转子轴弯曲、密封片磨损，轴瓦、油挡磨损事故原因是检修时一尼龙布标签遗漏在管道内，升速时随气流进入一级叶轮入口，造成转子运行不平衡1980年某化肥厂、1984年某公司化肥厂都发生尿素装置汽提塔被杂质及甲铵泵填料碎片堵塞汽提管小孔的事故事故造成汽提效率下降，汽提塔出液超温，循环系统超压，被迫停车检修 尿素装置生产中，另一个特点是尿素、甲铵液易冷凝、结晶，造成设备、管道堵塞开工前，应将结晶物清理、冲洗干净结晶物堵塞管道、设备，往往会使开工过程受阻，被迫重新停车处理各厂开工中，都遇到过如尿液上塔管堵塞、高压甲铵泵出口堵塞、甲铵管线堵塞等情况。
特别是安全阀人口、出口管道若发生堵塞，那是极其危险的开工前，应认真检查、冲洗、吹扫干净1977年某化肥厂，尿素装置高压洗涤器气相连通管被甲铵结晶堵塞(内径136mm管道，堵塞后仅剩20mm)由于开工前未发现，开车中高压洗涤器压差大，造成防爆隔板破裂，合成塔超压，被迫停车检修 开工中，液氨管道送氨前应用氮气置换，禁止可燃气体直接置换空气送液(气)操作前还应认真检查确认阀门开关的状态，防止误操作造成事故如某化工厂开车中，操作人员误将高压分解塔到高压吸收塔冷却器阀门关死，造成高压分解系统超压又如某化肥厂在开车中，进高压冷凝器的氨截止阀未开就启动高压氨泵，造成安全阀启跳不能复位，停车13h 防范措施：一是开工前设备、管线应清扫于净；二是吹扫、置换作业应检验、分析合格；三是开工前应开启冲洗泵，用热冷凝液将管道冲洗干净；四是开工中应按“规程”要求及时开启伴管蒸汽及吹扫蒸汽；五是开工操作前，要确认阀门(盲板)开关状态是否符合要求；六是开工中应定期检查、清洗泵进、出口过滤器；七是吹扫、置换排放口要有安全设施，防止发生意外事故 2．高压系统升温、钝化 装置开工中，设备(管线)要由常温、常压提升到操作温度、操作压力。
操作中升温 压都要保持一定的速率，要防止升温、升速过快损坏设备尿素装置高压设备的内衬和外壳是由不同材料制成的，升温升压速度过快产生的应力往往会损坏设备操作中应特别注意 高压系统投料前，都要进行设备钝化操作，让设备表面氧化生成一层氧化膜，以防止设备腐蚀如设备未经钝化，其腐蚀速度与钝化过的相差1000倍以上因此，钝化操作是关键性操作如开车操作中，钝化时间不足，投料后，由于腐蚀速度快，成品尿素中含镍量赶高往往被迫再次停车，重新钝化操作，反而会造成更大的损失-o尿素装置投产初期，由于开停车频繁，不少装置曾发生过类似情况 防范措施：按操作规程进行钝化、升温、升压操作操作中要控制温度、压力、氧气含量以及钝化时间，并达到指标值操作中还要控制升温、升压速率，并防止合成塔上下温差过大升温钝化中，还要注意排液，保持汽提塔液位 3．合成开车(系统投料与出料) 合成开车包括高压系统投二氧化碳、投氨；合成塔建立液位、出料；汽提塔进料、出料；高、低压系统建立循环等开车操作中程序多、时间短如操作不当易发生超温、超压、爆炸、“倒流”等事故 (1)合成系统超压 合成系统开车中，如高压冷凝器氨、二氧化碳冷凝不好，高压洗涤器发生堵塞、二氧化碳气体发生“倒流”等，都会造成合成塔超压。
1978年，某天然气化工厂尿素装置合成开车投料后，合成塔在放空阀全开下，压力高达158kgf ／cm2(155kPa)无法出料维持正常生产被迫停车排放事故原因是操作不当引起的由于投料时，高压冷凝器汽包蒸汽补给阀开度大，液位低、温度高，造成氨、二氧化碳在高压冷凝器中不冷凝大量气体进入高压洗涤器，产生结晶又造成堵塞引起合成塔超温、超压 (2)二氧化碳气流的“倒流” 合成系统在出料时，如操作不当，会造成二氧化碳气体“倒流”倒流”也可造成合成塔超压 二氧化碳气流的“倒流”是指二氧化碳气体不按正常流程进人高压冷凝器，而是从合成塔出液管反向进入合成塔顶部，从高压洗涤器出口离开高压系统倒流”事故大多发生在出料时，产生原因是出料管液封消失和合成塔出液阀开度过大1977年1月某化肥厂、1977年4月北方某化肥厂、1978年2月某天然气化工厂，尿素装置开车出料时，都发生过二氧化碳气流“倒流”事故 (3)高压洗涤器尾气燃烧爆炸 高压洗涤器出口尾气中含有C02、NU3、H2、O2、N2等气体如冷凝温度低，可造成尾气中二氧化碳及氨含量下降，而形成爆炸性气体开工操作中，由于温度较低，冷凝量大，易发生尾气燃烧、爆炸事故。
1977年某化肥厂尿素装置开车，合成塔出料时，打开高压洗涤器气相出口阀后，尾气在管内燃烧，出口管。