液氨作為工業(yè)大型制冷劑，工藝 成 熟、制 取 容易、價 格 低 廉，在低溫甲醇洗裝置中被作為介質(zhì)廣泛利用。１．５ＭＰａ（ａ）液 氨 經(jīng) 控 制 進(jìn) 入 裝 置 中 的 氨冷卻器，減壓汽化成為低壓、低溫氨氣體，與氨冷卻器內(nèi)工藝介質(zhì)進(jìn)行換熱，為系統(tǒng)提供冷量。由于氣氨側(cè)壓力遠(yuǎn)低于工藝側(cè)壓力，氨冷器的泄漏使工藝側(cè)的高壓氣體或溶解有二氧化碳的甲醇進(jìn)入氣氨側(cè)，二氧化碳和氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成氨鹽，從 而 造成假液位、冷凍能力下降、導(dǎo)淋排放困難等問題。

 

１ 工藝流程

１．１ 低溫甲醇洗流程

從前工序來 的 粗 煤 氣 進(jìn) 入 到 氨 冷 器 Ｅ０２的 管程，被殼程的０℃的氨氣冷卻到１０℃左右后，進(jìn)入到氨洗滌塔 Ｔ－０２下 部，與 來 自 上 部４０℃的 除 鹽 水 進(jìn)行逆流接觸，吸收粗煤氣中的氨和氫氰酸等有害組分，經(jīng)洗滌后的粗煤氣從氨洗滌器頂部出來，經(jīng) 過氨冷器 Ｅ０４，被－３８℃液氨降溫后進(jìn)入粗煤氣洗滌塔 Ｔ－０３，粗煤氣在 Ｔ－０３塔內(nèi)與低溫甲醇液傳質(zhì)、傳熱，吸收粗煤氣中的二氧化碳和硫化氫，為 了 保 持甲醇的低溫和良好的吸收能力，塔內(nèi)甲醇還與氨冷卻器 Ｅ２２５和 Ｅ２２６換熱降溫。出洗滌塔 Ｔ－０３的合格凈化氣經(jīng)回收冷量之后，送往后續(xù)裝置。低溫甲醇洗流程見圖１。

１．２ 氨冷凍系統(tǒng)工藝流程

來自 低 溫 甲 醇 洗 的 －３８℃、０．０６３ＭＰａ（ａ）氣氨，經(jīng)過一級分離器后進(jìn)入氨壓縮機低壓缸進(jìn)行一段壓縮，氣氨經(jīng)過加壓后達(dá)到１３６．５℃、０．４３ＭＰａ（ａ），進(jìn)入一級冷卻器、分離器，與來自低溫甲醇洗的０℃、０．４３ＭＰａ（ａ）氣氨混合后進(jìn)入氨壓縮機高壓缸進(jìn)行二段 壓 縮。 氣 氨 經(jīng) 過 二 段 壓 縮 后 達(dá) 到１１９．５℃、０．９４ＭＰａ（ａ），進(jìn) 入 二級 冷 卻 器 和 二 級 分 離 器。從二級分離器出來的氣氨進(jìn)入氨壓縮機高壓缸進(jìn)行三段壓縮，氣氨經(jīng)過加壓后達(dá)到１０７．１℃、１．７６ＭＰａ（ａ）后排出，其中一小部分氣氨去干氣密封系統(tǒng)，作為工藝氣進(jìn)行一級密封，大部分氣氨經(jīng)過防喘振冷卻器后被分三部分，第一部分經(jīng)過防喘振調(diào)節(jié)閥進(jìn)入一級分離器，第二部分經(jīng)過防喘振調(diào)節(jié)閥進(jìn)入二級分離器，第三部分經(jīng)過氨冷凝器冷凝后液氨進(jìn)入氨儲槽［１］。

 

因為在壓縮機啟動開車時，系統(tǒng)需要采用氮氣充壓，氮氣作為惰性氣體在系統(tǒng)中存在，在 氨 壓 縮機正常運行后，氮氣惰性氣體通過壓力調(diào)節(jié)閥排放至氨火炬，使系統(tǒng)處于氨氣工況。氨冷凍系統(tǒng)工藝流程見圖２。

２ 氨冷器泄漏后工藝系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

（１）氨儲槽惰性氣體組分的變化。氨冷器不發(fā)生泄 漏 時，液氨儲槽的惰性氣體主要是氮氣，含 量在９９％。當(dāng)氨冷器泄漏后工藝氣側(cè)壓力高，工藝氣體漏 到 低 壓 氨 系 統(tǒng) 側(cè)，Ｈ２、ＣＯ 不與氨發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，且與氨介質(zhì)不溶，氨與 ＣＯ２ 可以生成碳銨結(jié)晶。ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２ 在氨 儲 槽 中 富 集，經(jīng)分析其總量能達(dá)到１５％左右。

 

（２）氨冷器內(nèi)漏后對氨壓縮機的影響。氨與ＣＯ２氣體可以生成碳銨，碳銨結(jié)晶隨著氣氨進(jìn)入氨壓縮機入口管道，部分沉積在管道上，另一部分會被氨冰機兩級入口分離器內(nèi)部填料攔截，造成分離器內(nèi)部填料被堵塞，氣體通道變小，造成分離器阻力增加，氨冰機入口壓差由正常時２ｋＰａ（ｇ）增加到２０ｋＰａ（ｇ），氨冰機入口氣量減小，機組運行工況變差，冰機負(fù)荷受到影響，外供冷量變低，不能滿足工藝要求。含有碳銨 結(jié) 晶 的 氣 體 會 對 氨 冰 機 干 氣 密 封 運行造成影響，壓縮機干氣密封系統(tǒng)的壓力和流量出現(xiàn)頻繁波 動。生產(chǎn)中要對干氣密封過濾器壓差變化 情 況 引 起 重 視，在異常波動時及時分析查明 原因，防止微量結(jié)晶影響干氣密 封，嚴(yán) 重 時 造 成 干 氣密封系統(tǒng)損壞，機組被迫停車檢修。

 

（３）對遠(yuǎn)傳和現(xiàn)場液位計指示影響。遠(yuǎn)傳液位計選用精密的雙法蘭液位計，冷卻器泄漏時生成的碳銨結(jié)晶，致密附著在液位計正壓側(cè)膜盒上，把 測量介質(zhì)液氨與受壓膜盒完全隔離，形 成 指 示 值 偏高，不能正確測量氨冷器內(nèi)部液位。而現(xiàn)場液位計底部聯(lián)通管線被碳銨結(jié)晶堵塞，不能形成連 通 器，液位計無法正常使用，檢 查 液 位計的閥門內(nèi)堵塞的固體物質(zhì)見圖３。

（４）氨冷器氨側(cè)底部倒淋閥門及管線堵塞，不能正常排 污。對現(xiàn)場氨冷器底部倒淋檢查發(fā)現(xiàn)堵塞嚴(yán)重，閥門內(nèi)部堵塞致密（見圖４）。

（５）工藝氣側(cè)溫度變高，換熱效果不好；出低溫甲醇洗滌塔工藝氣中硫化氫含量超標(biāo)。正 常 運 行時與氨冷器泄漏后的運行數(shù)據(jù)見表１。

（６）通過對氨冷器底部積液物質(zhì)組成的分析，分析結(jié)果表明，底部積液物質(zhì)中含有甲醇。氨冷器的工藝側(cè)壓 力 高 于 氨 側(cè)，當(dāng) 氨 冷 器 發(fā) 生 泄 漏 后，高壓側(cè)泄漏到低壓側(cè)，即工藝氣和低溫甲醇會泄漏到氨側(cè)，工藝氣體隨氨氣系統(tǒng)經(jīng)壓縮機壓縮進(jìn)入氨儲槽，通過氨儲槽惰氣排放處理 掉；但 是 甲 醇 液 體 在氨冷器氨側(cè) 不 能 蒸 發(fā)，富集在換熱器殼 程，造 成 虛假氨液位，通過對氨冷器底部組分取樣分析，氨 中含甲醇量２０％。

 

３ 氨冷器泄漏對系統(tǒng)的危害

（１）遠(yuǎn)傳 和 現(xiàn) 場 液 位 計 不 準(zhǔn)，中 控 及 現(xiàn) 場 崗 位人員無法 準(zhǔn) 確 判 斷 氨 冷 卻 器 液 位。氨 冷 器 氨 側(cè) 液位高時氣氨會夾帶大量的液氨，液氨在壓縮機分離器內(nèi)被分離、積累，形成液位計滿液位，液氨會進(jìn)入壓縮 機 入 口 管 道，被 吸 入 離 心 壓 縮 機，引 起 壓 縮 機振動高，機組跳車；嚴(yán)重時會損壞壓縮機轉(zhuǎn)子，更有可能會造成機毀人亡的安全事故。

 

在實際運行時發(fā)生過液位計不能準(zhǔn)確指示，氨壓縮 機 入 口 分 離 器 液 位 高，液 氨 不 能 及 時 排 出，通過對現(xiàn)場氨系統(tǒng)的管道發(fā)現(xiàn)結(jié)冰情況，判斷液位計帶液 嚴(yán) 重，為了保證壓縮機的安全，對 機 組 采 取 緊急停機事件。

（２）氨冷 卻 器 發(fā) 生 泄 漏 后 制 冷 效 果 差、為 系 統(tǒng)提供冷量 不 足。由 于 工 藝 側(cè) 介 質(zhì) 壓 力 高 于 氨 側(cè) 壓力，工藝介質(zhì)泄漏到氨側(cè)，與氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成銨鹽。銨鹽不 能 蒸 發(fā)，固體銨鹽沉積在換熱器內(nèi)，附著 在 換 熱 器 的 列 管 上，隨 著 銨 鹽 的 增 加，大 量 的換熱 列 管 被 覆 蓋，使 換 熱 面 積 減 少，影 響 換 熱 器 制冷效果。經(jīng) 過 氨 冷 器 的 煤 氣 和 低 溫 吸 收 甲 醇 的 溫度都有不同程度的升高，凈化氣中的二氧化碳和硫化氫 含 量 升 高，吸 收 脫 除 效 果 降 低，影 響 后 工 序 的正常運行。

（３）在氣氨管線內(nèi)部大量的銨鹽結(jié)晶積累等物質(zhì)，堵塞管線的倒淋，在停車處理時，無法通過倒淋對系統(tǒng)充壓置換，zui終采用對氣氨管線內(nèi)充水溶解的辦法。經(jīng)過多次加水溶解才把系統(tǒng)內(nèi)的銨鹽處理掉，又造成大量的含氨廢水，排入污水處理系統(tǒng)，經(jīng)過長時間的生化處理才能達(dá)標(biāo)，大大增加污水處理難度。

 

４ 氨冷器泄漏后采取的措施

（１）對氨冷器液位計氨側(cè)定期排液，把 液 位 計內(nèi)固體物 結(jié) 晶 物 清 理。每次清理后液位計都能正確指示。

（２）由于氨冷器和分離器液位計不能正常指示，但是氨儲槽的液位變化能準(zhǔn)確反映出幾個氨冷器內(nèi)的總液氨量，要求工藝操作結(jié)合氨儲槽液位變化、氨冷器工藝側(cè)介質(zhì)溫度變化進(jìn)行液位調(diào)整。

（３）液氨蒸發(fā)時吸收熱量，會使周圍溫度降低，通過對氨冰 機 入 口 分 離 器 及 出 管 線 是 否 結(jié) 冰 和 結(jié)霜，來判斷入口分離器是否帶液。

（４）對液位計和氨冷器排氨倒淋技改，對 負(fù) 壓排液改造，使甲醇和銨鹽有效排放。

（５）在氨冷器的設(shè)備制造時改變材質(zhì)和嚴(yán)控制作質(zhì)量，氨冷器的列管材質(zhì)升級為不銹鋼，制 作 時對焊接過程 做 好 控 制，避免出現(xiàn)焊接氣 孔、焊 接 不實等缺陷，對氨冷卻器擇機更換。