侯立業(yè)

(中海石油華鶴煤化有限公司, 黑龍江鶴崗 154110)

中海石油華鶴煤化有限公司尿素生產采用斯塔米卡邦2000+二氧化碳汽提生產工藝，應用池式反應器技術，采用新型防腐蝕材料SAFUREX，工藝流程設計簡單，沒有中壓系統(tǒng)，安全生產可靠性相對較高，操作系統(tǒng)采用計算機控制，自動化程度高。

中海石油華鶴煤化有限公司位于黑龍江省鶴崗市，年平均氣溫為3.8 ℃，極端最低氣溫為-40 ℃。由于尿素生產工藝本身的特點及所處的地理環(huán)境，因此必須在冬季對尿素裝置采取一定的防凍措施，特別是尿素脲醛樹脂系統(tǒng)。該系統(tǒng)涉及到甲醛、尿液、脲醛樹脂等物料，本身具有一定凝結風險，若是冬季防凍措施不到位，很容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。造粒單元流化、霧化風機入口為空氣,冬季最低氣溫可達-40 ℃，若工藝上沒有針對措施會造成造粒系統(tǒng)工況波動甚至停車。裝置區(qū)帶有聯(lián)鎖遠傳儀表單元，必須對其進行有效的防凍保溫，否則會因為遠傳假值造成不必要的局部停車甚至裝置全面停車的風險。尿素裝置在冬季發(fā)生停車時，需要特別注意管道、設備中的積液情況，以免發(fā)生凍堵，造成設備的損壞。

1 重點生產單元防凍措施

1.1 尿素脲醛樹脂系統(tǒng)

尿素脲醛樹脂系統(tǒng)是尿素生產中不可缺少的生產環(huán)節(jié)。甲醛與尿液、液氨按照一定的配比在脲醛樹脂攪拌罐中形成脲醛樹脂。將呈液態(tài)的脲醛樹脂加入到尿液中，目的是增加尿素顆粒的團聚性和強度，進而有效減少粉塵的形成。脲醛樹脂黏度高、不易流動、易結晶，因此在冬季運行期間尿素脲醛樹脂系統(tǒng)所涉及到的管線容易發(fā)生凍堵。一旦管線設備發(fā)生凍堵，處理起來非常困難，同時影響產品質量。

為了避免冬季管線凍堵，凡是涉及尿素脲醛樹脂系統(tǒng)的工藝介質管線均采用雙管伴熱方法。管線的保溫棉采用雙層保溫，脲醛樹脂攪拌罐罐體的蒸汽伴熱回收導淋采用小開度長流水，避免冷凝液在伴熱管線中積存造成冷凝液結冰凍堵，保證盤管蒸汽管線暢通。尿素脲醛樹脂系統(tǒng)中的溫度、壓力傳感器，以及現(xiàn)場儀表，在采取電伴熱加熱的同時，利用保溫盒保護。操作中若發(fā)現(xiàn)甲醛管線壓力升高、流量降低或者脲醛樹脂攪拌罐溫度下降，必須及時處理，保證結晶物在沒有完全堵死管線時得到處理，保持管線暢通。

針對尿素脲醛樹脂系統(tǒng)的工藝特點，中海石油華鶴煤化有限公司有針對性地進行了部分的技術改造，即增加甲醛注入副線(見圖1)。當尿液泵出口至針形調節(jié)閥或者針形調節(jié)閥至脲醛樹脂攪拌罐底發(fā)生堵塞時，通過該甲醛注入副線能繼續(xù)向尿液中加入甲醛，從而保證了尿素產品的強度并控制造粒系統(tǒng)的粉塵量在正常范圍內。在冬季生產中，甲醛注入副線上的閥門定期走水(蒸汽冷凝液，溫度為95 ℃左右)，同時閥門前后通入一定量低壓蒸汽以保證閥門及管線溫度，防止結晶堵塞。

圖1 尿素脲醛樹脂系統(tǒng)工藝流程簡圖

實際生產情況表明：在針形調節(jié)閥后與甲醛匯合處容易發(fā)生堵塞，因此在該處增加了蒸汽冷凝液、低壓蒸汽沖洗系統(tǒng)，冬季生產中定期進行走水避免管道內壁結晶，但應注意加水量不能過多，以免造成造粒尿素產品水分含量超標。

1.2 流化風、霧化風系統(tǒng)

中海石油華鶴煤化有限公司尿素造粒系統(tǒng)采用流化床造粒工藝，造粒機所用的流化風、霧化風分別由流化風機和霧化風機提供。2臺風機吸入環(huán)境中的空氣，在風機出口至造粒機進口間設計加熱器，以加熱流化風和霧化風。加熱后的流化風和霧化風溫度分別達到65 ℃和132 ℃，保證了造粒機的成粒度，防止尿素顆粒結塊，延長了造粒系統(tǒng)的運行周期。

在冬季生產中應隨時關注流化風和霧化風溫度，及時通過調整加熱器的蒸汽加入量調節(jié)流化風和霧化風溫度。歷年冬季運行工況數(shù)據(jù)表明：不但要保證加熱器加熱蒸汽的加入量，還要保證加熱器疏水系統(tǒng)的正常運行，避免冷凝液積存在加熱系統(tǒng)中，造成溫度提高困難；在入冬前應對各個疏水器進行檢查和維修，保證疏水器充分阻汽疏水。對于加熱器中的翅葉片，利用檢修期間人工清理葉片上的結垢，同時做好泄漏排查工作。必須注意的是冬季氣溫較低，空氣會發(fā)生液化現(xiàn)象，在加熱器底部會有空氣冷凝下來的液體，而且液體量會隨著入口空氣溫度的降低而增加。這部分積液需要及時排出系統(tǒng)，否則會影響流化風和霧化風溫度，甚至會發(fā)生風道帶液進入到造粒機中，造成造粒機中結塊甚至死床。因此，在原有的工藝流程設計的基礎上進行了針對性的改造，即在流化風加熱器底部增加1根液體排放管線，改造后的流化風系統(tǒng)工藝流程見圖2。

圖2 流化風系統(tǒng)工藝流程簡圖

在冬季生產時，將流化風加熱器底部液體排放管線的排放閥門保持常開狀態(tài)，使流化風加熱器底部產生的液體一直排放，保證了加熱器溫度不受影響。對經過流化風加熱器出口、進入造粒機之前的風道排放管線進行了改造，增大管線內徑；改造后可以將冷凝液充分排放，保證進入造粒機中的流化風不會帶水，避免造粒機內結塊發(fā)生。

2 尿素裝置冬季停車注意事項及操作要點

尿素裝置在停車前必須根據(jù)具體停車原因進行針對性的處理，同時需要有具體的停車方案。首先，確認高壓沖洗水泵(出口壓力為15.5 MPa左右)處于備用狀態(tài)，因為該泵可以對尿素高壓系統(tǒng)各個工藝管線進行沖洗，所以該泵的完好是特別重要的。其次，確認沖洗、排放管線暢通，具體步驟為：啟動高壓沖洗水泵，并將高壓沖洗水泵出口壓力提至高于系統(tǒng)壓力1.5～2.0 MPa；依次打開二氧化碳管線、汽提塔出液管線、高壓甲銨泵出口管線、氨管線及高壓洗滌器氣相管線上的沖洗水導淋，確認沖洗水管線暢通后關閉導淋;打開沖洗水總管與排放總管聯(lián)通閥，依次打開高壓洗滌器雙排放閥間導淋、池式反應器雙排放閥間導淋，確認管線暢通后關閉導淋；保持高壓沖洗水泵出口壓力高于系統(tǒng)壓力1.5～2.0 MPa，微開池式反應器溢流管排放閥，如果高壓沖洗水泵出口壓力與系統(tǒng)壓力一致，則確認溢流管排放管線暢通。當冬季晝夜氣溫都低于0 ℃時，打開高壓沖洗水泵進出口閥門，打開高壓沖洗水循環(huán)管線，建立高壓沖洗水管線防凍循環(huán)，即保證高壓沖洗水各個回路保持長流水，避免管線積液發(fā)生凍堵。最后，對已停運的泵應立即打開泵體，排盡泵進出口管線的積液。

為防止各冷卻器內介質結晶、凍堵，在停車后對冷卻器內工藝介質進行沖洗，置換干凈后排空，并且在停車后保持循環(huán)水暢通。當因為外供循環(huán)水中斷導致裝置停車時，應密切注意循環(huán)水溫度，如果循環(huán)水溫度降至5 ℃，應排凈循環(huán)水，并在排放口處用膠管就近在蒸汽分配站上接蒸汽加熱。所有加熱蒸汽調節(jié)閥在停車后均保留5%的開度以防止凍堵，并注意防止水擊。停車后檢查并全開所有安全閥的吹掃蒸汽，防止安全閥閥后淚孔及地漏管線凍堵。停車后檢查所有伴熱管線運行情況，發(fā)現(xiàn)凍堵立即處理。當因為停蒸汽導致裝置停車時，應在系統(tǒng)沖洗排放完成后，打開所有蒸汽分配站及冷凝液回收站的低點導淋，就地排空[1]。

3 冬季動設備潤滑保護

冬季氣溫低，動設備所用的潤滑油(潤滑脂)會隨著溫度降低，黏度變大。潤滑油黏度變大后，流動性降低。冬季停車后或啟動前，動設備的潤滑油處于靜止狀態(tài)，在溫度繼續(xù)降低時，潤滑油會產生特殊變相，形成凡士林狀，直到完全固化為止。此時，潤滑油失去了原有的黏流動液體的性質；當動設備啟動時，該潤滑油不再起潤滑作用，也不能在輸油管道中順利流通，使機械表面產生干摩擦現(xiàn)象[2]。因此，當氣溫降到一定程度時，為了避免動設備凍結，即使動設備不工作，也應每班對其進行盤車。盡可能注意環(huán)境溫度的改善工作，適當提高環(huán)境溫度；對于重要的機泵，增加潤滑油電伴熱進行保溫，特別是裸露在環(huán)境中的機泵動設備等，應盡可能采用保溫措施。對于短期內不能試車運轉的動設備，不必急于注入潤滑油；啟動前應用測溫槍等測量潤滑部分的溫度以判斷是否正常。

4 重點儀表及閥門的保護

對于裝置區(qū)中的儀表，重點關注的是帶有聯(lián)鎖的遠傳在線儀表的防凍保護。冬季氣溫低，用以測量工藝介質的儀表容易發(fā)生凍堵，造成儀表顯示假值，操作人員誤判嚴重時會引發(fā)聯(lián)鎖跳車。因此，對重點儀表采取了特殊防凍保護措施：儀表箱采用保溫形式的密閉儀表箱體，蒸汽管伴熱；伴熱管結構為S形，由金屬管制成。

儀表箱體上下采用焊接式穿板接頭與伴熱管焊接，伴熱管安裝在箱內，上進下出，通過蒸汽在管腔內的循環(huán)從而達到加熱目的。儀表箱內溫度不宜過高，箱體封閉時溫度應低于儀表設計溫度；如果溫度過高，可以縮短箱內蒸汽彎管的長度。由于儀表伴熱管線的管徑小、長度長，一旦關斷蒸汽，管線中有可能在短時間內積存大量凝液甚至結冰堵塞。因此，增加重點儀表管線電伴熱保護：一般采用小于100 ℃的電加熱帶。安裝時電加熱帶的硅橡膠平面?zhèn)染o貼介質管線、罐體的表面，并用鋁膠帶固定。為減少熱損失，在電加熱帶及測量管外側敷設橡塑套管等保溫材料[3]。電加熱帶應防止重疊纏繞安裝，以免過熱損壞甚至短路引起火災。

冬季生產中部分氣相管線上的安全閥容易發(fā)生結晶堵塞，特別是密封不良的安全閥更加要注意閥體的加熱蒸汽和吹掃蒸汽的正常投用。對生產中的安全閥必須采取防凍措施，否則會發(fā)生安全事故。根據(jù)實際防凍經驗，尿素高壓系統(tǒng)高壓洗滌器至低壓吸收塔的閥門在冬季生產中要進行特殊防護，因為該閥門若發(fā)生結晶凍堵，高壓洗滌器中的氫含量會升高，容易進入氫的爆炸含量區(qū)間，導致高壓洗滌器發(fā)生爆炸[4]。為保證高壓洗滌器氣相順利排放到低壓吸收塔中，高壓洗滌器至低壓吸收塔管線采用蒸汽夾套式防凍，蒸汽的壓力等級選用裝置的中壓蒸汽，其壓力約為0.7 MPa、溫度約為165 ℃，充分保證了管線中的混合氣體不會因低溫發(fā)生結晶堵塞；同時，在夾套回流的蒸汽管線末端增加疏水器和低點排放導淋，生產中加強對疏水器工作狀況的檢查，避免疏水器及閥門發(fā)生凍堵，影響夾套保溫效果。

5 結語

冬季尿素生產中，最大的挑戰(zhàn)為低溫下保護人員和設備的安全運行，通過綜合分析冬季生產中的隱患問題，加強技術改造，實現(xiàn)有針對性的防范措施，避免冬季安全生產事故發(fā)生，保證尿素裝置在安全的前提條件下，實現(xiàn)生產利益最大化。