用氨紅外分析技術(shù)檢測尿素合成塔泄漏

1、用氨紅外分析技術(shù)檢測尿素合成塔泄漏摘 要：尿素合成塔塔體泄漏檢測是保證其安全運行的重要環(huán)節(jié)。目前采用的蒸汽檢漏法由于存在種種弊端，已不能適應(yīng)泄漏檢測的需要。本文簡述用氨紅外分析技術(shù)檢測尿素合成塔泄漏的方法并介紹系統(tǒng)設(shè)置、技術(shù)特點及應(yīng)用實例。 關(guān)鍵詞：尿素合成塔；泄漏；檢測；氨紅外分析近年來，尿素合成塔爆炸事故全世界共發(fā)生三起，其中兩起發(fā)生在我國，造成20人死亡，多人受傷和上千萬元的直接經(jīng)濟損失為防止爆炸事故的再次發(fā)生，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2005年下發(fā)了關(guān)于進(jìn)一步加強尿素合成塔生產(chǎn)使用檢驗工作的通知，其中對在用尿素合成塔提出了要進(jìn)行在線檢漏，并推薦采用氨紅外分析儀對尿素合成塔內(nèi)層的泄漏情

2、況進(jìn)行實時在線檢測，以及時發(fā)現(xiàn)和消除事故隱患。本文簡要介紹采用氨紅外分析技術(shù)檢測尿素合成塔泄漏方面的一些情況。一、檢測方法1蒸汽檢漏法原料氨、二氧化碳和甲按合成尿素的反應(yīng)都在尿素合成塔內(nèi)進(jìn)行，不僅承受高溫、高壓，而且工作介質(zhì)也具有較強的腐蝕性。塔體結(jié)構(gòu)一般由內(nèi)層襯里、盲層板和承壓殼體所組成。目前國內(nèi)大多數(shù)化肥企業(yè)的尿素合成塔的泄漏檢測一般采用蒸汽檢漏，其方法是將檢漏管通過承壓殼體上的檢漏孔進(jìn)入盲層板上的檢漏槽中，然后向檢漏管內(nèi)通入檢漏蒸汽，蒸汽在檢漏槽流過后從另一端被引出殼體。若有介質(zhì)泄漏便隨檢漏蒸汽一起被帶出塔外，然后用試紙或酚酞溶液檢驗蒸汽冷凝液中的氨含量來判斷尿素合成塔內(nèi)層的泄漏情況。蒸

3、汽檢漏法對蒸汽的品質(zhì)要求較高，但目前生產(chǎn)企業(yè)很難保證得到潔凈的蒸汽。檢漏蒸汽中通常含有很多的氨、氯、碳酸等離子，這些雜質(zhì)會引起尿素合成塔層板的應(yīng)力腐蝕開裂，從而對尿素合成塔的安全運行造成重大威脅。對“3.21”山東魯西第三化肥廠尿素合成塔爆炸事故的聯(lián)合調(diào)查結(jié)果表明，由于檢漏蒸汽中的有害物質(zhì)引起的塔體層板應(yīng)力腐蝕開裂是這次爆炸事故發(fā)生的主要誘因之一，因此，參與事故調(diào)查的有關(guān)專家一致認(rèn)為采用蒸汽檢漏不是一項十分明智的方法，很難防止檢漏系統(tǒng)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。2氨紅外檢漏法氨紅外分析技術(shù)所用的檢測載體是不具有腐蝕性的氮氣。塔體的每一筒節(jié)分別沒有兩根氮氣檢漏管，一根通入氮氣，另一根引出檢漏后的氮氣到氨紅

4、外氣體成分分析儀中。若塔體內(nèi)襯有泄漏發(fā)生時，只要通過儀器分析檢漏氮氣中泄漏介質(zhì)的氨含量，就可以及時判斷泄漏發(fā)生的性質(zhì)、部位、程度等情況。同時還可將檢測分析的信息輸出與控制操作系統(tǒng)和報警裝置相連接，設(shè)置適當(dāng)?shù)男孤┛刂茢?shù)值，就可以實現(xiàn)實時在線連續(xù)檢測尿素合成塔的泄漏情況。二、系統(tǒng)設(shè)置1檢漏通道該系統(tǒng)的設(shè)置見圖1。在塔體每個筒節(jié)的上下兩端靠近環(huán)焊縫處分別設(shè)置檢漏孔并引出檢漏管，使其在筒節(jié)上互成180，一根作為氮氣進(jìn)口管，另一根作為出口管。氮氣的流量要根據(jù)系統(tǒng)對介質(zhì)泄漏發(fā)生的反應(yīng)時間和氨紅外氣體分析儀要求的試氣流量的大小來設(shè)置。此外，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)能提供足夠的氮氣源以保證尿素合成塔檢漏的需要。 2檢測控制

5、由于塔體高度不同，各筒節(jié)盲層板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢漏管的長度、方向、布置等不完全一致，因此每一氮氣通道還需配置流量計和調(diào)節(jié)閥加以控制。為防止生產(chǎn)不正常導(dǎo)致塔內(nèi)壓力下降時可能出現(xiàn)的塔體襯里失穩(wěn)、抽癟等情況，系統(tǒng)具有在事故狀態(tài)下自動切斷氮氣進(jìn)入筒節(jié)的功能。3工作狀態(tài)氨紅外分析儀有兩種工作狀態(tài)，一種是在線監(jiān)測狀態(tài)，所有流出筒節(jié)的檢漏氮氣匯集于集氣器中，混合后一部分送入氨紅外氣體分析儀，其余部分放空，一旦有筒節(jié)襯里發(fā)生泄漏，即可分析檢測出來并及時報警；另一種是切換工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一筒節(jié)有可能發(fā)生泄漏時，可單獨對該筒節(jié)檢漏管引出的檢漏氮氣進(jìn)行分析，以確切判斷泄漏發(fā)生的程度、范圍、性質(zhì)等具體情況。三、技術(shù)特點

6、1檢測靈敏度高當(dāng)塔體襯里有泄漏發(fā)生時，進(jìn)入筒節(jié)盲層板內(nèi)檢漏通道的氮氣可及時把泄漏介質(zhì)引出筒節(jié)并經(jīng)氨紅外分析儀自動檢測氨的含量。檢測泄漏介質(zhì)反應(yīng)時間短，可及早發(fā)現(xiàn)泄漏情況，同時也能實施在線連續(xù)監(jiān)測。檢測信息可輸入尿素生產(chǎn)裝置的集散控制系統(tǒng)，在控制室直接觀察，提高企業(yè)對尿素合成塔安全狀況管理的水平。2分析安全可靠采用氮氣檢漏，一定流量和流速的氮氣在檢漏通道中的流動不會堵塞通道，提高了檢漏的安全可靠性。3設(shè)備不受腐蝕氮氣是惰性氣體，不具有腐蝕性，進(jìn)入檢漏通道后不會對尿素合成塔盲層板及殼體造成腐蝕。4系統(tǒng)設(shè)置方便氨紅外分析檢測系統(tǒng)可以利用尿素合成塔原有的蒸汽檢漏通道，不需另設(shè)新的通道。對于同一塔體，若

7、采用蒸汽檢漏，檢漏管和檢漏孔的數(shù)目有120150個左右，而采用氨紅外分析檢測技術(shù)僅需20個左右，其余的檢漏管只要堵住即可，節(jié)省了大量的人力和物力。四、應(yīng)用實例該系統(tǒng)目前在國內(nèi)已得到了應(yīng)用，由浙江大學(xué)化工機械研究所研制的尿素合成塔氨紅外分析檢測系統(tǒng)于1999年11月通過浙江省科學(xué)技術(shù)委員會組織的技術(shù)鑒定，并在浙江鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司2800mm尿素合成塔上成功應(yīng)用。該塔系多層包扎式筒體，共11節(jié)，每一筒節(jié)近上下環(huán)焊縫處設(shè)有互成60的六個檢漏孔，全塔共有132個檢漏孔及檢漏管。采用氨紅外分析檢漏系統(tǒng)后，檢漏孔的數(shù)目減為22個。氨紅外分析系統(tǒng)的所有檢測信息實現(xiàn)了自動操作控制，在總控室即可實時監(jiān)控，不需在現(xiàn)場檢測。該系統(tǒng)設(shè)計的泄漏介質(zhì)反應(yīng)時間約為5min，全塔氨泄漏量在線監(jiān)測自動報警限為0.5ml/min，實際上當(dāng)全塔氨泄漏量為0.1