探讨安全水封在合成氨装置脱硫工序中的应用

摘要在合成氨生产操作过程中，始终存在着高温、高压、易燃、易爆、易中毒等危险危害因素，同时，因生产工艺流程长、连续性强，设备长期承受高温和高压，还有内部介质的冲刷、渗透和外部环境的腐蚀等因素影响，各类事故发生率比较高，尤其是火灾、爆炸和重大设备事故经常发生。文章简述了合成氨脱硫工序工艺流程、分析危险辨识，安全水封的计算，以及设置安全水封后所产生的效益。

关键词安全水封合成氨脱硫应用

在合成氨装置中，脱硫是一道重要的工序，其主要作用是脱除半水煤气中的硫化氢，脱硫后的半水煤气送往压缩工段，在该工序中，有一个核心设备为罗茨风机，该风机不能进行反转，若反转，则会损坏罗茨机，造成重大生产安全事故。在生产过程中，因压缩机跳停导致罗茨风机出口超压跳停反转的事故时有发生，如2004年9月6日，一合成氨厂因供电线路受雷击，低压部分跳电，压缩机、2#、3#、4#罗茨风机等设备跳停，压缩机跳停后，由于1#、5#罗茨风机未跳，继续向后送气，在风机加压过程中，出口压力猛升，而跳停的罗茨风机由于惯性还随电机一起转动，此时风机出口压力不断升高，迫使跳停后的，2#风机转子反转导致整台风机损坏，直接经济损失16万元。2005年3月20日，同样有一台萝茨风机受雷击反转导致损坏报废损失14万元。本文就是结合笔者工作实际，针对脱硫工序罗茨风机反转事故，作简略的探讨。

1脱硫工艺流程简述

在合成氨装置中，湿式脱硫工序的主要工艺流程如下图：

主流程：来自气柜的温度约40℃、压力约2.0Kpa的半水煤气，首先进入静电除焦油器水封，从水封处来的半水煤气进入静电除焦油器底部，在此除去所含的部分粉尘、煤焦油等杂质，从静电除焦油器顶部出来除去部分含尘和焦油量的半水煤气进入静电除焦油器出口水封，来出自静电除焦油器水封的35℃、1.67kPa左右的半水煤气进入清洗冷却塔下段，与来自清洗冷却塔上段的与冷却水逆流接触换热，被冷却至35℃以下，随后进入罗茨鼓风机加压，加压后半水煤气温度约80℃，压力约为50Kpa，然后送入脱硫塔底部，从下向上通过填料层，并与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触脱除硫化氢，从脱硫塔上部出来的硫化氢含量小于70mg/Nm3的半水煤气进入清洗冷却塔上段，用冷却水洗去其中夹带的雾沫后，送去压缩工段。

脱硫液流程：脱硫液从贫液泵打入脱硫塔，与来自罗茨风机的半水煤气在填料层逆流接触后进入富液槽，富液经富液泵打入再生槽进行再生，再生后脱硫液的进入贫液槽循环使用。

水流程：来自外工段的循环水进入清洗冷去塔上段，与脱硫后的半水煤气在填料层中逆流接触进行冷却，然后进入清洗塔下段与来自静电除焦的半水煤气逆流接触洗涤然后送到外工段。

2危险性辨识

在以上流程中，主要核心设备室罗茨风机，罗茨风机有一个最大的特性，就是不能产生反转，若产生反转，就会导致转子损坏、机壳破裂、联轴器破碎飞出等严重设备事故，在以上事故中，影响最大的就是机壳破裂，半

水煤气大量外泄，极易产生爆炸，中毒等事故，严重时产生机毁人亡的惨痛事故。但是上述工艺中，罗茨风机出口压力达50Kpa，进口仅为1.6Kpa左右，压差达48.4Kpa，而罗茨风机出口半水煤气是送到压缩工序的，若压缩机出现跳停，则很容易导致罗茨风机出口压力超高，罗茨风机电流超高跳停导致罗茨风机反转，出现损坏设备的现象；针对此现象，该装置在设计时罗茨风机出口设置了止逆阀，但是存在一个问题，因为半水煤气中含有很大一部分的煤焦油是静电除焦不能完全除去的，此煤焦油极易把止逆阀粘死，使之失去作用，最终无法起到止逆的作用，因此效果也不是十分明显。

那么如何才能使在压缩机跳停的时候有效的保护罗茨风机呢？那就是在清洗塔冷却塔上下段设置安全水封，设置后的脱硫工艺流程如下：

在上图中，用粗实线标的就为安全内水封，在压缩机跳停时，压力超过安全内水封压力，就会使安全水封冲破，高压段的半水煤气大量泄到低压段的设备管道中去，这样既保护了罗茨风机，又不至于半水煤气大量外溢，得到了两全其美的结果。