中压吸收塔塔盘泄漏故障原因分析和处理

张小雄

摘 要：本文对我公司一套尿素生产装置中的中压吸收塔塔盘泄漏故障原因从工艺和设备方面进行分析，采取有效的处理解决了故障，收到良好效果。

关键词：中压吸收塔；塔盘变形；泄漏；满焊

1.简介

我公司八五计划项目期间建设的一套日产400吨粒子尿素的生产装置，采用斯纳姆氨汽提工艺。该尿素生产系统中，中压吸收塔是系统的关键设备，中压分解气中的二氧化碳全部由该设备吸收返回合成塔，因此该设备运行的好坏，直接影响尿素消耗和整个系统的稳定运行，该系统原始开车过程非常顺利，仅用不到三天时间就生产处优质尿素。但是，在此后的生产过程中，各种问题接踵而来。主要问题在氨升压泵（双机封离心泵，入口压力1.8MPa，出口压力2.3 MPa），气化频繁，机械密封泄漏严重，中压系统操作困难，经多方查找，最后确定问题在中压吸收塔，当时中压吸收塔顶部超温，无法控制，系统被迫停车大检修。

2.中压吸收塔概述

中压吸收塔是用于未反应的氨的精馏和二氧化碳的吸收，是中压系统的重要设备，塔高9000mm，直径950mm，容积6061MPa，工作温度顶部45℃，底部75℃。此塔属于泡罩塔，氛围四层塔盘，煤层16个泡罩。因甲胺易结晶，故塔盘上设有三个冲洗水管。企业相混合的进口在塔底部，上面均匀分布有小支管。塔盘部分高度为600*3=1800mm，材质为316L.

3.故障原因分析

停车后打开人孔进入塔内检查，塔底情况良好，而塔盘自下而上变形严重，塔盘周围的勾头螺栓脱落，塔盘向上鼓起，严重影响了精馏效果。

检查后对原始开车过程和塔盘故障现象分析，得出以下结论：

工艺问题：原始开车过程中，人员操作经验不足，在高压放中压过程中速度过快，流量过大，造成塔盘上下压差过大，引起塔盘变形。

设备问题：塔盘太薄，厚度只有3mm，不能承受过大压力。塔盘与塔体的连接，使用M10勾头螺栓，螺栓强度不够，受力易变形，不能将塔盘牢固的固定在塔体上。

塔盘分块太多，导致密封点太多，密封困难。煤层塔盘由砌块组成，除塔盘平面下的两块堰板外，主要起密封作用的有五块。塔盘与塔体、塔盘与塔盘间的密封使用格尔公司产10mm宽的聚四氟乙烯软密封带密封。勾头螺栓和塔盘固定共39条也需要密封。

产生后果：二氧化碳气体因为不能完全被吸收而上窜，中压吸收塔顶部温度居高不下，气液相组分均达不到工艺指标，后系统负荷加重，操作困难。二氧化碳上窜后进入氨冷器，与氨反应生成甲胺，堵塞氨升压泵的入口过滤器，造成该泵气化，引起高压氨泵因入口压力过低而跳车，全系统紧急停车。并且甲胺还与氨升压泵的机械密封的零件发生反应，使机械密封失效，泄漏严重。

4.塔盘泄漏的处理

当时，有些同类型尿素生产厂家也遇到同样的问题，他们采取的检修方法是将四层塔盘都满焊于塔内，一劳永逸。但存在的问题就是一旦塔盘部分出现问题，将无法检修。除非是将塔盘从塔体上割下，这样会很麻烦，而且需要很长时间。

我们采取的解决方法是，自下而上，将第一层塔盘满焊在塔体上，因为这一层受到的压力最大，满焊既可以保证强度又可以保证密封，塔盘以下的分布器和进口管，可以从下人孔进入来检修。

第二层塔盘，除中间的4#塔盘以外，其他的都焊在塔体上。这样保证了塔盘的强度，不易变形。如果最下面一层塔盘有问题，也可以通过拆开4#塔盘来检修。

第三层塔盘，只将1#塔盘与塔体焊接，2#、3#、4#三块塔盘焊为一个整体，可拆装，这样可以留有更大的空间进行下面两层的检修。

第四层塔盘，只将2#、3#、4#塔盘焊为一体，主要是为了便于下三层的检修。

效果：

工艺生产稳定性大幅提高，再也没有因中压吸收塔的设备问题造成生产被动停车，完全达到了工艺生产要求。大大提高了系统长周期运行的周期。

同时，设备检修的工作量和检修难度也大大降低，工期大大缩短，从拆人孔通风置换到检修完成最多需要三天，检修质量也能够保证。

近些年来，除每次大检修打开检查外，塔盘未做过其他检查，吸收塔的工况一直很稳定，改造效果非常好。

参考文献：

[1]郝木明.机械密封技术及应用.中国石化出版社，2010

[2]王涛玉.中国化工贸易，2011年第11期