尿素装置液氨过滤器滤芯堵塞原因分析及解决方案

2014-03-16武钢李辉陈峰

化工管理 2014年12期

武钢李辉陈峰

（1.中国石油乌鲁木齐石化公司设备检验检测院新疆乌鲁木齐 830019）

(2.中国石油塔里木油田石化分公司新疆库尔勒 841000)

一、概述

来自合成氨装置的液氨，经液氨过滤器过滤掉从合成带来的触媒灰后进入氨回收塔并收集在氨受槽，经氨升压泵加压到2.25MPa(G)，一部分液氨被送到中压吸收塔，另一部分进入高压合成回路。液氨经高压氨泵加压到23MPa(G)，经氨预热器预热后作为高压喷射器抽吸甲铵的动力。液氨和甲铵混合后进入尿素合成塔底部，在此与CO2压缩机送来的15.8MPa（G）二氧化碳反应。

由于液氨过滤器选用的是合成纤维滤芯，在试车过程中多次发生滤芯堵塞液氨流量不足导致高压氨泵跳车事故。技术人员经过与专利商SNAM技术人员的沟通，经过计算与重新选型，在办理了相应变更手续后，对滤芯进行了改造，改造后至今运行良好。

二、原液氨过滤器的设计、制造及使用情况

按照SNAM工艺包文件的设计要求，液氨过滤器的最小过滤粒径为0.01mm，滤芯阻力压差清洁时为0.02MPa，污、脏情况下为0.1MPa。制造厂按照此要求选用的过滤器内径为1200mm，内有40根∮57*910的滤芯，为了满足最小过滤粒径为0.01mm的要求，滤芯的滤材选用合成纤维多层包扎。

在试车过程中，高压氨泵多次跳车。经过检查液氨过滤器压差PDIA 1027指示，当时显示为满量程，远远大于要求污、脏情况下的0.1MPa，最终判定是液氨过滤器堵塞，进入高压氨泵的液氨量不足，导致泵抽空跳车。打开液氨过滤器后，发现由氨合成塔来的液氨中含有大量的触媒灰，这些触媒灰被滤芯过滤掉的同时，附着在滤芯的合成纤维滤材表面，严重堵塞液氨的通过，导致高压氨泵多次跳车。合成纤维滤材上附着的触媒灰无法清理，并且遇见空气后自燃导致滤材大量破坏。

同时，由于滤芯的龙骨选用的是0.75mm厚的304L不锈钢板卷制而成，当外部被堵塞，内外压差导致龙骨严重变形甚至焊缝开裂。造成许多粒径较大的触媒灰通过开裂处进入氨受槽V-105，最后吸入高压氨泵入口，严重时将导致高压氨泵叶轮冲蚀、口环磨损及机封损坏，甚至由于滤芯堵塞影响液氨通过导致泵抽空后窜轴造成高压氨泵的严重损坏。

三、采取的处理措施

发现问题后，技术人员与来现场指导开车的专利商SNAM公司专家沟通，经过充分讨论，大家一致认为：由于过滤器选型是不带反冲洗的圆筒过滤器，内部的过滤元件是40根滤芯，这造成了该过滤器所过滤的氨合成塔触媒灰必然集结在滤芯的外表面并堵塞滤材的内部微孔，由于该滤芯不能清洗，不能重复利用，必须对滤芯进行更换。

1.滤材的选择

结合合成氨装置已运行了近一个月，氨合成塔触媒层已基本运行稳定，到S-102的触媒灰已开始减少，经过与专利商SNAM公司专家沟通，最终决定用可以进行清理的316L不锈钢丝网代替不可清理的合成纤维滤芯，经查阅《QJ 3309－2008不锈钢纤维过滤器和滤芯规范》，最终决定使用600目滤网双层包扎来制作滤芯，该滤网最小过滤粒径为0.023mm，基本可以满足高压氨泵的要求。

2.龙骨的选择

鉴于0.75mm厚的304L不锈钢板卷制滤芯的龙骨大量损坏，经过计算，将龙骨改用3mm厚的304L不锈钢板卷制，保证了龙骨的强度。

四、使用效果分析

自2010年10月改造完成后，再没有因过滤器堵塞而造成停车事故。技术人员密切关注过滤器压差，刚开始运行时压差为0.005 MPa，至2011年8月，过滤器压差达到0.1593 MPa，倒换过滤器后，对运行时间长的过滤器滤芯进行了检查，发现滤芯龙骨完好，圆度符合要求，但全部滤芯表面结上了一层滤饼，影响液氨通过，对滤芯表面的滤饼进行了清理，同时用高压水自滤芯内向外进行了冲洗，清除了堵塞滤芯微孔的触媒灰，回装后投入运行，压差为0.012 MPa，效果良好。