合成氨装置液氮洗低压燃料气管道冻堵的处理

郭志强（兖矿贵州开阳化工有限公司，贵州　开阳550306）



合成氨装置液氮洗低压燃料气管道冻堵的处理

郭志强
（兖矿贵州开阳化工有限公司，贵州开阳550306）

摘要分析了造成合成氨装置液氮洗低压燃料气管道冻堵的原因，即低压燃料气压力控制阀优化移位后未跟进相应操作措施、系统停车后工艺处理失当、止回阀密封性变差。通过修改液氮洗停车方案、经常拆检止回阀等相应处理措施，避免了类似事故的再次发生。

关键词合成氨；液氮洗；低压燃料气管道；堵塞；措施

某500 t/a大型合成氨装置，副产硫磺21 t/a。净化系统包括变换、甲醇洗、液氮洗等，从甲醇洗来原料气经液氮洗液氮洗涤、配氮后，CO体积分数≤3× 10-6，H2、N2体积比3：1精制气送往合成系统。

液氮洗低压燃料气来自氢气分离器V4002，从分离器底部通过TV4039排出，其CO、H2、N2、CH4、Ar的体积分数分别为19.92％、0.17％、78.08％、0.03％、1.81％，经过2#原料气冷却器E4006、1#原料气冷却器E4005和高压氮气冷却器E4004这3台板式换热器复热至15℃后与氨吸收排放的含氨燃料气合并一起送往气化，为气化热烘炉提供燃料。

在一次开车接气过程中，发现液氮洗接气后长时间不合格，冷量不足，且氮洗塔塔顶温度持续上升。经检查发现氢气分离器V4002底部通过原料气进氮洗塔温度调节阀TV4039排除的低压燃料气压力一度达到0.6 MPa（设计为0.2 MPa），而经过3台板翅式换热器后压力显示为0.1 MPa，形成约0.5 MPa的压差，明显高于正常压差0.1 MPa，管道阻力大，堵塞现象明显。

液氮洗系统被迫停车、排液、复热，再进行降温积液，接气后运行正常。

1　原因分析

1.1前期低压燃料气管道改造

液氮洗装置设计原本为用低压燃料气压力自调阀PV4012控制低压燃料气阀前压力，通过PV4012的低压燃料气一路被送往气化装置，一路连接火炬放空，见图1。

图1 原设计低压燃料气压力控制Fig 1 The original design of low pressure fuel gas pressure control

由于气化消耗量较低，约3 000 m3/h（标准状态），液氮洗实际产量13 000 m3/h，故大部分低压燃料气被放空。为保证燃料气入气化压力，现场操作工需频繁调节PV4012阀后手动放空阀开度，该阀为DN450的手动闸阀，开关极不方便。为解决该问题，制定了优化方案，即将PV4012自调阀移至放空管，实现远程控制送往气化的低压燃料气压力，见图2。

图2 优化后低压燃料气压力控制Fig2 Theoptimizeddesignoflowpressurefuelgaspressurecontrol

优化方案在实际运行中确实实现了稳定去气化低压燃料气压力的作用，但却没有考虑到液氮洗冷箱内低压燃料气管道保压问题，忽略了液氮洗停车泄压存在串气的隐患，且工艺改变后相应操作没有及时做出修改。

一旦生产系统停车，操作工仍然按照以往操作方法关闭氢气分离器V4002底部排液阀TV4039和低压燃料气压力自调阀PV4012，这就导致管网内燃料气与与液氮洗冷箱低压燃料气管直接相通。1#原料气冷却器E4005与2#原料气冷却器E4006间操作温度为-120℃，E4006与V4002间操作温度温度-190℃，NH3在E4005与TV4039管段直接凝固，冻堵冷箱内低压燃料气管道，见图3。造成正常开车后冷量不足，指标长时间不合格。

图3 液氮洗低压燃料气流程Fig 3 Process of liquid nitrogen wash the low pressure fuel gas

1.2系统停车后工艺处理失当

系统检修时，液氮洗按照计划停车、泄压、排液，但由于时间不允许，无法按照预期进行复热，此时液氮洗处于常压状态，低压燃料气去气化手动阀亦未关闭，如此致使低压燃料气管网含氨气体倒串入冷箱致使板式换热器和管道发生冻堵。

按照一贯模式操作液氮洗停车，却没有充分考虑到PV4012改管后的隐患，也没有认真检查低压燃料气管网具体连接情况，才导致该次事件的发生。

1.3止回阀密封性变差

低压燃料气主管道上的止回阀密封性变差，导致内漏加剧，使含氨燃料气从管网直接倒入冷箱。

2　整改措施

2.1修改液氮洗停车方案

短期停车，保证氢气分离器V4002液位，不排液，同时关闭低压燃料气压力自调阀PV4012，低压燃料气系统保压。当低压燃料气系统压力下降时，通过稍开原料气进氮洗塔温度调节阀TV4039释放少量气体保压。

长期停车，现场手动关闭去气化手动阀后，燃料气系统才可以泄压，排液后必须进行复热。

2.2经常拆检止回阀

遇到长期停车机会，拆检止回阀，检查修复密封面，防止泄漏或降低泄漏。止回阀密封性良好，为低压燃料气管线再增加一道安全锁。

3　结束语

冻堵事故造成生产系统停车约50 h，影响合成氨产量约1 600 t（按气化单炉计），损失严重。吸取教训，举一反三，严格排查可能造成液氮洗冻堵的任何可能性，修订中、低压氮气管网、循环氢气管网操作规定及注意事项，并对以后的技改方案严格论证、严格审批。自此，无论短期停车还是长期停车，液氮洗系统均未再发生管道冻堵事故。

中图分类号TQ025.3

文献标识码BDOI 10.3969/j.issn.1006-6829.2016.01.014

收稿日期：2015-12-15