二氧化碳压缩机段间冷却器和分离器及管道内气体发生闪爆原因分析.pdf
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1、Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry2023 年 6 月第 46 卷第 3 期Jun.2023Vol.46 No.31二氧化碳压缩机工作流程内蒙古鄂尔多斯化学工业有限公司尿素装置采用斯塔米卡邦二氧化碳汽提法池式冷凝器(Urea2000+TM)工艺,生产能力为 2860t d。二氧化碳压缩机由锦州新锦化机械制造有限公司制造,蒸汽汽二氧化碳压缩机段间冷却器和分离器及管道内气体发生闪爆原因分析朱咏,李永伟,李贵,丛利伟(内蒙古鄂尔多斯化学工业有限公司,内蒙古鄂尔多斯 016064)摘要:介绍尿素装置二氧化碳压缩机在开机前管道内引二氧化碳气体时,段间冷
2、却器、分离器及管道内发生闪爆的现象。分析认为直接原因为管道内聚集的氢气与空气混合发生闪爆,间接原因为压缩机入口阀门前没有设置放空阀和取样阀,无法取样。通过采取相应的处理措施,保障了装置的运行安全。关键词:二氧化碳压缩机闪爆氢气含量爆炸下限收稿日期:2022-11-17;收到修改稿日期:2023-04-19。作者简介:朱咏,男,1977 年 7 月出生,专科学历,化工工程师,2008 年毕业于北京化工大学化学工程专业,现任内蒙古鄂尔多斯化学工业有限公司副总经理,从事合成氨、尿素装置的安全、工艺、设备管理工作。联系电话:15847307835;E-mail:。轮机驱动,离心式压缩机型号为 7H-6
3、B 3V-7B,压缩机分为两缸(低压缸、高压缸)四段冷却分离压缩。压缩机经过四段压缩将 CO2从 20kPa 加压到14.8MPa,并送至工艺系统。二氧化碳压缩机工作流程见图 1。图 1二氧化碳压缩机工作流程由合成氨装置送来的 CO2气体(氢气含量约0.8%),压力(绝压,下同)0.105MPa,温度 40,纯度(体积分数)98.5%,经切断阀、电磁阀和一段入口分离器进入压缩机低压缸,经一段压缩,压力升至0.66MPa,温度 221;经一段出口冷却器冷却后与163第 3 期朱咏等.二氧化碳压缩机段间冷却器和分离器及管道内气体发生闪爆原因分析防腐空气混合进入一段出口分离器,再经低压缸二段压缩后压
4、力升至 2.43MPa,温度为 176;然后进入装有金属铂钯催化剂的脱氢反应器脱除气体中的 H2和其他可燃性气体。脱氢后的 CO2气体经冷却后一部分返回到一段入口分离器前,以防止低压缸喘振,另一部分 CO2气体经分离后依次经压缩机二段、三段、四段压缩,出口压力达 14.8MPa,温度为123,部分 CO2气体可返回二段出口,防止高压缸喘振,部分 CO2气体送至尿素高压合成系统。2二氧化碳压缩机启动出现的问题2020 年 12 月 18 日 13:00 二氧化碳压缩机开车,13:54 机泵主操开一段入口电磁阀至 30%,后逐步开至 100%,随后压缩机低压缸处发生一声异响,爆炸声来自二段入口分离
5、器和一段段间冷却器以及连接管道内部,判断是这两台设备及管道内部的气体发生了闪爆。现场检查发现一段出口管道抱卡脚垫脱落,管道有移位现象,一段段间冷却器出口就地温度计表盘振落,压缩机盘车器退出。确认压缩机盘车正常后,16:21 压缩机开始冲转,17:58超过临界转速时发现低压缸缸体导淋法兰漏气,18:03 压缩机转速达到 6700r min 时发生喘振,18:06 压缩机停车。经排查未发现异常,19:09 压缩机再次冲转,20:43 压缩机转速升至 68007000r min 时再次发生喘振。喘振时低压缸入口流量在1800022000m3 h 波动,低于该转速下的正常流量 26000m3 h,判断
6、为低压缸流量不足。经查阅合成氨装置 DCS 历史曲线,2020 年 12 月 18 日凌晨二氧化碳分离器有过满液现象,判断可能是二氧化碳入口管道进水结冰堵塞,导致压缩机入口流量不足。随即联系了合成氨装置提高送二氧化碳压缩机一段入口分离器的二氧化碳温度和压力,提高温度用来溶解入口管道内的结冰,提高压力增加气量,防止因入口气体流量不足发生喘振,现场组织人员接蒸汽管吹扫二氧化碳管线,并对二氧化碳入口管线进行了开孔检查,但没有发现二氧化碳管线结冰堵塞。12 月 19 日 03:22 停压缩机对压缩机一、二段入口过滤器、四段出口单向阀、四段出口管线、四段放空截止阀和放空阀、一段入口分离器、压缩机入口阀门
7、进行检查,均未发现异常。12 月 20 日 08:32 二氧化碳压缩机再次冲转超过临界转速后机组发生喘振,观察运行 36min 后停机。12 月 24 日拆检二回一、四回二阀门正常,拆检二段入口分离器人孔发现除沫网全部掉落(图 2),12 月 30 日拆开一段段间冷却器封头发现封头隔板变形严重(图 3),经分析二段入口分离器除沫网全部掉落及一段段间冷却器封头隔板变形严重,气体走短路,最终导致二氧化碳压缩机喘振。经检修后,2021 年 1 月 27 日二氧化碳压缩机启动正常运行。图 2分离器除沫网损坏图 3一段段间冷却器封头隔板损坏3原因分析针对二氧化碳压缩机启动时出现的上述问题进行分析,确定主
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