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1、尿素装置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。生产设备采纳单系列、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553；设备事故停车269次，占总事故次数的399。详见表722。 外因重大停车事故373次，按事故原因分类，详见表723。 设备重大停车事故269次，按设备类别分类统计，见表7
2、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4349。 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725。 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553。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461。由此可见，合成氨装置的生产运行状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399。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4349，占主要
3、设备事故停车总次数的7312，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726。 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727。 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。
4、随着各项管理工作强化，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。说明尿素装置稳定行，应有一个优良的外部条件作保证。 (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纳了不耐腐蚀的材料。 (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、违章作业和制定、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、
5、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。开工中操作步骤互相交错，又一环扣一环，互相衔接，互相影响，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
6、，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时缸内发生声响，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人口，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
7、停车处理。各厂开工中，都碰到过如尿液上塔管堵塞、高压甲铵泵出口堵塞、甲铵管线堵塞等状况。特别是安全阀人口、出口管道假设发生堵塞，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汲取塔冷却器阀门关死，造成高压分解系统超压。又如某
8、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、管线应清扫干净；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、升压都要坚持一定的速率，要防止升温、升速过快损坏设备。尿素装置高压设备
9、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，钝化时间不够，投料后，由于腐蚀速度快，成品尿素中含镍量超高。往往被迫再次停车，重新钝化操作，反而会造成更大的损失。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状况。 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
10、上下温差过大。升温钝化中，还要注意排液，坚持汽提塔液位。 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158kgfcm2(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
11、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入高压冷凝器，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。
12、(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、N H 3、H2、02、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，出口管线被烧红。事故原因是高压洗涤器调温水仅86(指标125)未及时提温，造成尾气中二氧化碳、氨含量过低，尾气组成进入燃烧、爆炸范围。 (4)循环系统超压 高压系统出料时，如汽提塔温度未及时提升或汽提塔存在故障，造成汽提效率低时，过量的甲铵进入循环系统，会造成循环系统超压。生产中，如
13、汽提塔液位过低，大量高压气窜人循环系统，也会造成系统超压，严重时甚至造成设备爆炸。开工出料过程中要注意防范。防范措施：合成系统开车，由于时间短、步骤多、操作交替进行，一定要严格按开工操作规程进行操作。操作中，并注意以下几点： 合成塔出液管坚持水封，防止二氧化碳“倒流；汽提塔进料时，要及时调整壳侧蒸汽压力，防止汽提效率低；高压冷凝器要控制好汽包液位和蒸汽压力，防止冷凝效率低；高压洗涤器要及时调节、提升调温水温度，防止氨、二氧化碳过度冷凝；汽提塔出料要坚持液位，防止液位低，高压气窜人低压循环系统。 4蒸发、造粒开车 蒸发、造粒单元开车中，应控制好真空度和蒸发温度。如真空度与蒸发温度控制不当，往往会
14、造成尿素成品中水分含量高或造成结晶堵塞。如尿素成品中水分高，还可造成尿素结块、粘塔。如1980年某化肥厂尿素装置蒸发开车中，由于二段蒸发温度过低，真空提的快，上造粒塔的熔融尿液管线发生堵塞。由于处理时间长，装置被迫封塔停车。 防范措施：按开工操作规程的要求进行开车操作。操作中注意先提蒸发温度，后提真空，并防止真空提的过快。各项工艺指标达到正常值后，再进行造粒操作。 5，压缩一透平机组开车 二氧化碳压缩一透平机组开车包括前期准备、油循环、调试、暖管暖机、置换、冲转、过临界转速、提速提压等操作。开车操作中，如操作不慎或设备存在缺陷，可发生振动大、轴瓦温度高以及气封、转子损坏等设备事故。1988年某
15、化工厂，尿素车间二氧化碳压缩机开车提转速中，由于转速与出口压力不匹配，造成压缩机高压缸三、四段缸叶轮、六块隔板以及轴封、密封全部损坏，事故直接经济损失20万元。事故原因：一是转速与压力不匹配；二是人口压力波动；三是轴位移联锁未投用。1979年某化肥厂，尿素车间二氧化碳压缩机透平由于存在制定制造缺陷，开车中发生透平第七级叶轮叶片断裂事故。同年，另一化肥厂同型号透平也发生叶片断裂事故。 防范措施：开车执行操作票制度，防止误操作发生；开车操作中碰到不正常状况应及时处理，防止事故扩展；联锁及各种安全设施应投用，以保护设备和人身安全。 (三)停工时危险因素分析及其防范措施 装置停工有短期停车(高压系统封塔)及长期停车(高压系统排放)两种。停工中存在的危险因素有腐蚀、结晶堵塞、倒液、爆炸等。介绍如下： 1封塔造成的腐蚀 高压设备耐尿素、甲铵液腐蚀的机理是不锈钢表面坚持一层钝化膜。封塔后，由于停止通人氧气，液相中氧气含量会不断下降。封塔时间过长，液相中氧气含量下降到一
