洗涤器防爆装置的设计使用与改造.pdf

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1、第十六届全国尿素厂年会论文资料集惰性气体洗涤器防爆装置的设计使用与改造 李虹(川化股份公司6 1 0 3 0 1)在尿素 生产过程中，原料 C O Z 和液氨中均含有一定数量的 可燃气体。为了 防止设备腐蚀，又 加入了 一定量的氧或空气，这些气体经中 压分解后都从气相带出，经中 压吸收 和冷凝，使燃爆组份 浓缩，有可能进入爆炸范围，一旦遇到某些引 爆因素，就有可能发生爆 炸，损坏设备并危 及人身安全。国内外 尿素装置均有多起尾气爆 炸的事故发生，其中以 惰性气体洗涤器爆炸事故居多。1 防 爆现状与爆炸原因浅析1.1 防爆现状_ 为了 避免惰性气体洗涤器尾气的爆炸问 题，众多尿素装置均采用了用空

2、气替 代纯氧防腐、提高 尾气中 氨含量、中 压补氮稀释等措施，使中 压尾 气不进入可燃爆范围，保证设 备和人身安全。显而易见，采用这些手段都是以浪费能源为代价，特别是采用加空气防腐后，C 仇纯 度下 降，影响C 0 2 转化率，同时 尾气中惰性气体量增加，增加了消耗，污染了环境。1.2 中压尾 气分析 某尿素装置在不同生产状态下分析了3 4 组中压 尾气 和进行了引爆试验，其中四 次发生了 爆炸。试验部分结果如表t o 表 1 分类分析引爆试验氨含量(%)引爆试验1 0 0%中 压 尾 气一8 0%中 压 尾 气+2 0%空 气0.7 1爆炸爆炸3.1 5 1爆 炸爆 炸9.8 9爆 炸爆炸1

3、 1.4 1爆炸1 1.3 1%(氧含量)爆炸 从表1 中可看出，这四次可爆气体的 组成都是氨含量低，最低仅0.7 1，最高1 1.4 1%,平均6.2 9%:氢含量在2 0%以 上，氧含量也高达8.1 3%。将 1 0 0%的中压 尾气引爆时能 爆，再加入 2 0%的空气以后仍然能爆，这说明样气中氢含量高是引起爆炸的主要原因。从分析数据中 看出，有许多次氨含 量低于爆炸样气的平均数，占总分析次数的 加%，仍没 爆炸。如氨含 量为 4.3 9%,氧含量为 1 5.2 4%，这说明系统 加空 气量过大，样气中 氮气多而 氢气少不会爆炸。1 3 生产状况 分析 生产不稳定，负荷加减 频繁是引起中压

4、尾气爆 炸的主要原因。在生产大幅度波动的情况下，要特别注意控制氨冷凝器和惰性气体洗涤器的冷却水量以及系统加入空气量，适当提高氨冷凝 器的回水温度和惰性气体洗涤器下液温度，增加中 压尾气中含氨量，必要时氨水走近路。2防爆装置设计2.1 防爆装置结 构酬式第 十六局全国尿素厂年会论文资料集 为了 防止在中 压尾气发生爆炸时损坏设备和伤害人身，设计院在某中 型尿素装置中，首次在惰性气体洗涤器设置了防爆装置，较好的解决了爆炸问 题。惰性气体洗涤器采用内防爆结构，爆破板装在设备内部，当中 压尾气爆炸时，爆破板破裂，爆炸气体迅速通过破裂处进入特设的 保护空间(防爆空间)，设备的结构型式和介质流向如图1 所

5、示。选用铝板作为爆破板的材料，爆破板压成外凸的顶拱型。正常操作时，保护空间的 压力大于尾气的压力，爆破板承受外 压。为了 保证 爆破 板稳定，采用球面多孔支撑板支承。2.2 爆破 压力 及泄压面积 爆破压力:如图1 所示，爆破板直径。=5 0 0 m m，球面半 径 R=D=5 0 0 m m,厚度0.8 m m当铝 板为正偏差时，S=0.8 十 0.0 3=0.8 3(m m)爆破压力:P e=丛=0.8 3 x(0.2 4 一。.2 9)x 10 /5 0 0=0.3 9 一 0.4 8(M P a)D当铝 板为负偏差时，S=0.8-0.0 6=0.7 4(m m)爆破压力:十0.0 3-

6、U 刀 七=0.7 4 x(0.2 4 一 0.2 9)x 1 0 1 5 0 0=0.3 6 一 0.4 3(M P a)即，爆破压力在 0.3 6-0.4 8 MP a 上 式 中K 为 系 数，对 于铝，当 温 度 4 81 4 8 4 84 82 4开始泄漏试验次数5555554.3 新型爆破板的特点 新型爆破板与原铝制爆破板有关数据比较如表 3。表3 新型防爆板与原设计有关数据比较表项目改进设计爆破板直径 (mm)5 0 0 5 0 0泄压面积 (c m 2)9 4 2 8 9 7爆炸空间 (m 3)0.1 1 6 8 0.1 1 6 8 泄压 比(M I/l o o m )8 0.

7、7 7 6.8爆破压力 (MP a)1.7 5 2.1 8爆炸压力 (MP a)4.0 8 4.2 9 从 表3 可以看出，新型 爆破板 爆破压力和爆炸压力均比原铝制爆破 板压力低，有利于设备的安 全;新型爆破板在爆炸消除后可以自 动复位，可以反复使用:新型爆破板仅须一次 投资，就可长期使用，一般只需在年度大修中检查或更换密封面:由于新型防爆板安全可靠和反复使用，在实际生产中可将中压尾气中氨含量降至较低值运行，有利于降低氨耗。4.4 新型爆破板的实际应 用 在重庆江津禾丰化工公司的大力支持下，首套新型爆破板于 1 9 9 5 年底开始在该公司 使用，至今已 有从4 万t 到4 0 万t 的3

8、0 余套不同规模的装置使用，均 取得令人满意的效果，保证了 生产安全，降低了 消 耗，减轻了劳动强度，节省了维护费用，深受用 户欢迎。5结束语 从2 0 世纪6 0 年代我国从国外引进水溶液全循环法尿素装置至 今己有4 0 余年，尾气的爆炸时刻威胁着装置的安全 运行，尤其是中压尾气的爆炸问题。在计 划经济时期，爆炸问题得到行业主管部门的高 度重视，历届尿素技术交流会上 均做为重点交泳和攻关项目，相关单 位也做了 大量工作.采用了 诸如 C 0 2 脱氢、静电 接地以 及尾气组份惰性化等一系列措施.中压尾气的爆炸问题得到了一定解决。2 0 世纪8 0 年代，设 计院在借鉴引进装置防爆结 构的基础上，在国内中 型尿素 装置 惰性气体洗涤器中设置了防爆 装置，提高了 我国 尿素工业水平，得到了行业领导的好评。认 为解决了爆炸问题，设计上了一个水平。新型防 爆板的开发和 应用，进一步提高了 安全生产水平，为今后尿素装置采用纯氧(富氧)防腐和氨精洗创造了条件，有利于进一步降低消耗和提高安全生产水平。