袁 彪

(中海石油華鶴煤化有限公司,黑龍江 鶴崗 154100)

中海石油華鶴煤化有限公司(以下簡稱“華鶴公司”)尿素裝置設(shè)計規(guī)模為52萬t/a尿素,其中,主工藝采用斯塔米卡邦2000+CO2汽提技術(shù),將合成氨裝置送來的液氨及二氧化碳制成96%濃度的尿液,送至造粒裝置。造粒裝置采用荷蘭荷豐流化床造粒技術(shù),將尿素裝置來的熔融尿液造粒成2～4mm或5～8mm粒度的大顆粒尿素。裝置于2015年9月投入生產(chǎn)運行。尿素裝置生產(chǎn)運行過程中會產(chǎn)生大量的蒸汽冷凝液,自裝置投產(chǎn)以來,蒸汽冷凝液出現(xiàn)過幾次電導(dǎo)超標(biāo)的情況,導(dǎo)致無法外送水處理裝置回收,只能采取就地排放置換的方式,不僅浪費了水資源,增加了生產(chǎn)消耗,還影響了裝置的正常生產(chǎn)。

1 蒸汽冷凝液系統(tǒng)

尿素裝置蒸汽冷凝液系統(tǒng)中設(shè)置有蒸汽冷凝液儲槽,設(shè)計容積為75m3,收集的蒸汽冷凝液分別來自:①低壓蒸汽包的排放;②界區(qū)外來的補水(脫鹽水/透平冷凝液);③裝置區(qū)內(nèi)蒸汽伴熱管和蒸汽夾套冷凝液管線(收集至冷凝液收集器統(tǒng)一送至蒸汽冷凝液槽);④精餾塔循環(huán)加熱器、一段蒸發(fā)加熱器和二段蒸發(fā)加熱器殼側(cè)蒸汽冷凝液;⑤造粒裝置的蒸汽冷凝液(主要為流化風(fēng)和霧化風(fēng)加熱器疏水);⑥低壓調(diào)溫水和回流調(diào)溫水高位槽排放。

蒸汽冷凝液回收總管插入蒸汽冷凝液槽液面以下,閃蒸出來的蒸汽進入蒸汽冷凝器冷凝。蒸汽冷凝液槽中央放空管閃蒸出來的蒸汽進入蒸汽冷凝器。蒸汽冷凝液槽設(shè)有溢流密封管和底部排放管進入尿素裝置區(qū)地溝。蒸汽凝液系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 蒸汽冷凝液系統(tǒng)流程

2 外部原因?qū)е吕淠何廴镜陌咐?/h2>

尿素裝置中蒸汽系統(tǒng)的壓力等級分為4級,分別為高壓蒸汽2.0MPa、中壓蒸汽0.78MPa、低壓蒸汽0.45MPa、減壓蒸汽0.28MPa。

其中,高壓蒸汽一部分是由合成氨裝置的4.2MPa(g)等級蒸汽經(jīng)過減壓閥得來;另一部分自二氧化碳壓縮機抽汽而來。中壓蒸汽可由2.0MPa的高壓蒸汽減壓而來,或者經(jīng)高壓汽包液相減壓閃蒸而來。低壓蒸汽可由2.0MPa的高壓蒸汽減壓而來,或者經(jīng)中壓汽包液相減壓閃蒸而來,最終進入蒸汽冷凝液槽。合成氨裝置的4.2MPa蒸汽來自于華鶴公司鍋爐裝置產(chǎn)生的9.8MPa的高壓蒸汽,為了防止腐蝕,鍋爐裝置定期要向除氧器中投加氨,目的是調(diào)節(jié)鍋爐給水的pH值,使其保持在9～10之間。

槽內(nèi)蒸汽冷凝液通過蒸汽冷凝液泵輸送至:①低壓蒸汽包,作為補水;②各樓層蒸汽冷凝液分配站;③出界區(qū),送往水處理裝置制備脫鹽水;④高壓沖洗水泵,作為沖洗水源;⑤低壓吸收塔和常壓吸收塔的頂部,作為吸收液;⑥低壓調(diào)溫水和回流調(diào)溫水高位槽,作為補水。如果除氧器加入的氨與鍋爐給水量未匹配好,也就是在加入過量氨的情況下,鍋爐產(chǎn)生的高壓蒸汽將會被污染,合成氨裝置的4.2MPa的中壓蒸汽及進入尿素界區(qū)的蒸汽也將會被污染,最終導(dǎo)致尿素裝置蒸汽冷凝液污染,主要表現(xiàn)為蒸汽冷凝液槽外送冷凝液電導(dǎo)率上漲或超標(biāo),尿素高壓蒸汽包、低壓蒸汽包電導(dǎo)率上漲或超標(biāo)。自2015年投產(chǎn)以來,尿素裝置蒸汽冷凝液出現(xiàn)多次因系統(tǒng)外蒸汽污染導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)蒸汽冷凝液污染的情況。

3 內(nèi)部原因?qū)е吕淠何廴镜陌咐?/h2>

3.1 設(shè)備泄漏導(dǎo)致蒸汽冷凝液污染

3.1.1蒸汽冷凝器泄漏導(dǎo)致蒸汽冷凝液污染

蒸汽冷凝器是將進入蒸汽冷凝液儲槽的蒸汽冷凝液中未冷凝的氣相進行再次冷凝,達到蒸汽大部分冷凝的目的。尿素裝置采用的是臥式列管式換熱器,其中,蒸汽走殼側(cè),循環(huán)水走管側(cè),殼側(cè)壓力為常壓,管側(cè)壓力為去除位差的循環(huán)水上水壓力(在0.35MPa左右)。如果換熱器列管出現(xiàn)泄漏的情況,循環(huán)水會經(jīng)殼側(cè)而進入蒸汽冷凝液儲槽中,導(dǎo)致蒸汽冷凝液電導(dǎo)上升或超標(biāo)。引起電導(dǎo)率上漲的主要原因為循環(huán)水中的氯離子,表現(xiàn)為蒸汽冷凝液外送電導(dǎo)先上漲,低壓蒸汽包電導(dǎo)后上漲,高壓蒸汽包電導(dǎo)后發(fā)生輕微上漲,水處理脫鹽水工藝冷凝液電導(dǎo)率跟隨尿素蒸汽冷凝液一同上漲,取樣分析表明,蒸汽冷凝液中氯離子含量超標(biāo)。2019年,尿素裝置蒸汽冷凝液電導(dǎo)多次上漲,經(jīng)過排查分析,判斷為蒸汽冷凝器列管泄漏導(dǎo)致蒸汽冷凝液電導(dǎo)上漲,2021年對此換熱器進行整體更換。

3.1.2低壓甲銨冷凝液泄漏導(dǎo)致蒸汽冷凝液污染

低壓甲銨冷凝器是將精餾塔氣相經(jīng)過吸收冷凝成甲銨液,經(jīng)過高壓甲銨泵循環(huán)送至高壓系統(tǒng),起到循環(huán)回收的作用,由于甲銨液容易結(jié)晶,低壓甲銨冷凝液采用蒸汽冷凝液先經(jīng)過循環(huán)水換熱后,再進入低壓甲銨冷凝器中進行冷凝,這部分蒸汽冷凝液稱之為低壓調(diào)溫水(簡稱“低調(diào)水”)。低調(diào)水經(jīng)低調(diào)水泵往復(fù)循環(huán),對低壓甲銨冷凝器進行換熱,設(shè)置高位補液槽長期補入蒸汽冷凝液。低壓甲銨冷凝器中工藝氣走殼側(cè),蒸汽冷凝液走管側(cè),殼側(cè)壓力在0.3MPa左右。低壓調(diào)溫水泵出口壓力在0.587MPa,進入低壓甲銨冷凝器所處框架6樓、高度30m的位置,因此,管側(cè)壓力在0.287MPa以內(nèi)。如果低壓甲銨冷凝器發(fā)生泄漏,工藝氣會進入到蒸汽冷凝液中,大量的氨氣進入到水中,持續(xù)放熱,長時間運行會導(dǎo)致低調(diào)水汽化,高位補液槽液位高溢流至蒸汽冷凝液中,導(dǎo)致蒸汽冷凝液瞬間被污染,主要表現(xiàn)在低調(diào)水電導(dǎo)會先上漲,后蒸汽冷凝液外送電導(dǎo)上漲,低壓蒸汽包電導(dǎo)后上漲,高壓蒸汽包電導(dǎo)后發(fā)生輕微上漲,水處理脫鹽水工藝冷凝液跟隨尿素蒸汽冷凝液一同上漲,取樣分析蒸汽冷凝液中氨含量超標(biāo)。2022年6月,尿素裝置蒸汽冷凝液外送電導(dǎo)超標(biāo),對P06306泵導(dǎo)淋進行低壓調(diào)溫水取樣,分析氨含量高達3 800mg/L。判斷為低壓甲銨冷凝器列管泄漏。對高壓系統(tǒng)進行了封塔停車,對低壓甲銨冷凝器列管進行了堵漏工作。

3.2 夾套伴熱管泄漏導(dǎo)致蒸汽冷凝液污染

尿素裝置設(shè)置多處夾套伴熱管,其中,尿素熔融泵至造粒及回流管線都設(shè)置有夾套伴熱,由于送造粒的尿素濃度在96%,溫度在132℃,為了保證尿液不出現(xiàn)結(jié)晶的情況,對管線設(shè)置了夾套伴熱,為了降低尿素中的縮二脲,采用尿素裝置減壓蒸汽作為夾套蒸汽的熱源,尿素熔融泵出口壓力在1.19MPa,減壓蒸汽壓力在0.28MPa,如果內(nèi)部尿液管泄漏,尿液會進入到蒸汽系統(tǒng)中,主要表現(xiàn)為:低壓蒸汽包電導(dǎo)先上漲,蒸汽冷凝液電導(dǎo)后上漲,高壓蒸汽包電導(dǎo)后微漲。2017年,尿素裝置低壓蒸汽電導(dǎo)上漲、蒸汽冷凝液電導(dǎo)上漲,分析蒸汽冷凝液中氨含量超標(biāo),經(jīng)過現(xiàn)場對尿素熔融泵夾套疏水取樣分析,確認夾套管泄漏。

3.3 高壓沖洗水閥門內(nèi)漏導(dǎo)致蒸汽冷凝液污染

尿素裝置在開停車過程中需要對高壓系統(tǒng)進行打水,確認管線暢通,打水回水管線進入到蒸汽冷凝液槽中,如果高壓系統(tǒng)各打水點有閥門內(nèi)漏或者關(guān)閉不嚴,就會導(dǎo)致蒸汽冷凝液電導(dǎo)上漲,其主要表現(xiàn)與上述2.1.1表現(xiàn)一致,區(qū)別在于閥門內(nèi)漏或者關(guān)閉不嚴,蒸汽冷凝液電導(dǎo)的變化相對較小一些。2022年,尿素裝置高壓系統(tǒng)高壓洗滌器打水管線角閥出現(xiàn)過內(nèi)漏,導(dǎo)致蒸汽冷凝液電導(dǎo)緩慢上漲。

4 蒸汽冷凝液污染的解決措施

(1)當(dāng)蒸汽冷凝液被污染時,主要體現(xiàn)在蒸汽冷凝液泵出口電導(dǎo)率出現(xiàn)上漲的情況,當(dāng)電導(dǎo)率上漲至10μs/cm時,要立即關(guān)閉蒸汽冷凝液泵出口調(diào)節(jié)閥,防止蒸汽冷凝液污染水處理脫鹽水工藝冷凝液,開大蒸汽冷凝液補水對蒸汽冷凝液進行置換,及時排查蒸汽冷凝液電導(dǎo)上漲的原因并解決,在電導(dǎo)降低至10μs/cm以下并經(jīng)過分析取樣后,方可外送回收。

(2)如果判斷因為界區(qū)外蒸汽污染導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)蒸汽冷凝液污染,要第一時間向調(diào)度匯報,并按照第(1)點所述的處理方式進行處理。

(3)如果判斷因為蒸汽冷凝器泄漏導(dǎo)致蒸汽冷凝液污染,可聯(lián)系設(shè)備人員在線檢修換熱器,此時需要切斷蒸汽冷凝器循環(huán)水,蒸汽冷凝器會產(chǎn)生大量的蒸汽放空,現(xiàn)場作業(yè)需要戴好護耳器,檢修人員打開設(shè)備兩側(cè)封頭后,列管冒出蒸汽代表列管存在泄漏,對列管進行堵漏完成后,及時恢復(fù)循環(huán)水運行,正常操作過程中,嚴禁大幅度操作各換熱器加熱蒸汽,保證冷凝液穩(wěn)定進入到蒸汽冷凝液槽中,減少不穩(wěn)定蒸汽冷凝液閃蒸氣對蒸汽冷凝器的沖擊。

(4)如果判斷為低壓甲銨冷凝器泄漏,應(yīng)第一時間安排裝置停車,氨泄漏進水中,不僅對碳鋼設(shè)備及管道腐蝕嚴重,且對換熱效果造成極大影響,低壓系統(tǒng)容易超壓,嚴重時引起高壓系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。

(5)如果判斷為夾套蒸汽泄漏,可分段進行查搜泄漏管線,并對泄漏段進行在線排放,待清洗造粒設(shè)備或者停車機會對夾套管線進行處理,如果泄漏段在尿素融熔泵出口,可進行倒泵處理泄漏點。

(6)如果判斷為高壓沖洗水系統(tǒng)角閥內(nèi)漏或者關(guān)閉不嚴的情況,可將高壓沖洗水回收切至事故池,待高壓系統(tǒng)停車后對管線進行沖洗,再次關(guān)閉角閥后,如果還繼續(xù)漏,待裝置檢修時對閥門進行研磨處理。

5 結(jié)語

尿素裝置在正常生產(chǎn)運行時,蒸汽冷凝液如被污染,則無法外送,需要補充大量新鮮水進行置換,增加生產(chǎn)消耗;同時,蒸汽冷凝液被污染意味著蒸汽系統(tǒng)也被污染,會對系統(tǒng)所有蒸汽用戶造成一定的腐蝕,給生產(chǎn)帶來了隱患。因此,蒸汽冷凝液污染問題需要引起相關(guān)人員的高度重視。