尿素合成塔典型失效形式及应对策略

简要介绍尿素合成塔的结构,总结衬里、多层筒体、检漏系统、人孔盖、接管和塔盘的典型失效形式,并分析失效原因,同时给出相应的应对策略,为尿素合成塔的安全运行提供参考。

尿素合成塔爆炸及层板严重腐蚀开裂原因分析

搜集整理了国内外尿素合成塔爆炸的事故案例和国内因层板严重开裂而报废的尿素合成塔案例。对平阴爆炸尿素合成塔中间塔段热电偶下方断口做进一步分析,结果表明热电偶下方各层板在尿素合成塔爆炸前均已存在应力腐蚀裂纹。通过案例和平阴爆炸尿素合成塔断口进一步分析,认为最可能的尿素合成塔爆炸诱因是内村腐蚀泄漏、层板应力腐蚀开裂和原始制造缺陷等所致层板严重局部大开口开裂,而导致的"爆沸"爆炸。

多层包扎尿素合成塔应力状况分析

对层板之间存在间隙的尿素合成塔应力状况进行计算,模拟实际运行条件,并进行有限元分析。结果表明,深环焊缝内侧层板间隙部位存在很大应力集中,局部已发生屈服,是尿素合成塔最危险的部位,并且计算结果与尿素合成塔实际开裂形式相吻合,文中指出Lame公式已经不再适合存在间隙的多层包扎尿素合成塔设计。进行尿素合成塔设计时,必须考虑深环焊缝部位的应力集中对整体强度的影响。

尿素合成塔模拟计算

从热力学原理出发 ,建立了尿素合成条件下 NH3 -CO2 -H2 O-urea体系的热力学气液平衡机理模型 ,针对合成塔的操作条件 ,对部分热力学参数进行了优化 .在此基础上 ,根据尿素合成塔结构及合成反应机理 ,采用本热力学机理模型 ,基于塔板上全混流模型对尿素合成塔进行了模拟计算 .采用迭代法求解模型组成的非线性方程组 ,对初值的要求不高 ,易于收敛 .

多层包扎尿素合成塔无损评价方法

利用声发射技术对一台多层包扎尿素合成塔进行了检测和整体性状况评价,并用超声相控阵成像方法对声发射集中定位源进行了复验.试验结果表明,声发射能够有效检出深环焊缝中存在的活性缺陷,超声相控阵技术能实现活性埋藏缺陷的精确定位和测量.采用以声发射技术为主,结合超声相控阵技术的无损检测方法能够实现带有深环焊缝的多层包扎容器的无损评价.

多层包扎尿素合成塔应力腐蚀裂纹成因分析

对多层包扎尿素合成塔开裂部位进行了取样分析,确认为应力腐蚀裂纹。并对应力腐蚀的影响因素进行了分析,结果表明检漏蒸汽会在深环焊缝的层板间隙处冷凝,产生碱性介质浓缩。深环焊缝部位在碱性环境和局部较高应力下萌生裂纹并扩展,是导致多层包扎尿素合成塔应力腐蚀开裂的原因。分析的结果为多层包扎尿素合成塔避免层板开裂和灾难性爆炸事故指明了方向。

尿素合成塔风险分析

综述了尿素合成塔的主要失效形式及其原因,建立了尿素合成塔失效的故障树.对所搜集到的资料进行统计得到各基本事件的发生概率,人员伤亡、设备修理和更换成本、生产损失等失效后果以经济损失表述,概率与后果相乘得到风险值.结果表明:衬里泄漏的风险最大,其次是层板应力腐蚀.为了降低风险,建议保持检漏孔通畅并定期检查,一旦发现泄漏立即停车;不用蒸汽检漏,如果确实要用蒸汽检漏,应保证蒸汽质量.

尿素合成塔爆破原因分析综述

尿素合成塔是尿素装置的核心设备,是典型的高温高压容器,其爆破事故会给化肥企业带来重大人员伤亡和经济损失。回顾总结世界范围内尿素合成塔的爆破案例和当时的事故失效分析报告,分类综述国内外关于尿素合成塔爆破原因的认识进展,提出大型压力容器爆破过程反演和爆破原因溯源,进行小比例尿素合成塔模型试验研究,是解决尿素合成塔爆破原因分歧的有效手段之一。一旦搞清尿素合成塔发生灾难性事故的原因,便可以相应地提出防范尿素合成塔爆破的有效措施。

国内外尿素合成塔失效原因及缺陷现状调查

介绍了国内外发生过的多次尿素合成塔失效后爆炸的原因分析。指出了尿素合成塔外表面、内表面和塔壁内部埋藏的常见缺陷类型,尤其重要的是指出了当检漏蒸汽中存在腐蚀性物质时可能会引起层板的应力腐蚀开裂。

物料化学爆炸引起尿塔塔体爆破可能性分析

1995年和2005年,国内发生了两起尿素合成塔(以下简称"尿塔")塔体严重爆破事故.作者就尿塔内物料发生化学爆炸的多种可能性做了具体分析和计算,并与实际尿塔爆破事故所产生的破坏程度进行了比较.结果表明,如果尿塔未存在严重缺陷,塔内物料发生化学爆炸所产生的能量不足以造成两起事故尿塔塔体的严重爆破和周边环境的巨大破坏.因此,作者认为尿塔塔体爆破的原因是:尿塔塔体存在严重制造缺陷或者是强度层板存在严重应力腐蚀开裂,产生塔体严重破裂引发的物料蒸汽爆炸.

平阴尿塔的物料和爆炸能量估算

为了确定平阴尿塔的爆炸原因,在进行全塔物料衡算的基础上,分别估算了该尿塔的化学爆炸能量、物理爆炸能量及后者的危害范围.结果发现前者小于尿塔的现场破坏能量,而后者的破坏范围则与现场的实际情况相符.结果表明该尿塔发生的是由尿塔应力腐蚀开裂而引起的物理爆炸过程.

尿素合成塔爆炸事故机理的研究

尿素合成塔工艺条件复杂,体积庞大,内部物料状态复杂,需要在高温、高压下操作,国内外曾发生过几起著名的尿素合成塔爆炸事故,事故后果非常严重。工艺条件的复杂性加大了事故分析的难度,目前对事故原因众说纷纭。利用数值模拟软件,对尿素合成塔爆炸过程进行研究,对爆炸机理进行分析,对事故发生的原因进行探讨,为预防同类事故提供一定的依据。分析了顶部气相空间爆炸性混合体系的形成和爆炸过程,结合数值模拟得出关键点的压力变化和气相冲击波最终的压力,依据能量守恒推导出液相中冲击波的压力。利用数值模拟得出冲击波在液相中的传播速度和叠加的情况,综合反射、直接透射两部分冲击波进入液相的时间差,找到位于筒体底部的叠加点,冲击波在该处叠加造成筒体破裂,过热液体瞬间气化喷出,引发破坏更大的二次蒸汽大爆炸。

尿素合成塔内化学爆炸机理分析

分析了尿素合成塔发生化学爆炸的可能性。利用经验公式计算出塔内上部空间气相在正常生产和非正常生产状态下的爆炸极限范围,并计算出非正常生产状态下气相化学爆炸产生的压力和能量范围。计算结果与现场数据吻合。爆炸所产生的压力作用于液面上,根据静压传递原理,尿液内各点与外压相等,超过尿塔正常工作压力,并导致破裂。

尿素合成塔缺陷评定

为确保尿素合成塔安全运行,采用失效评定图对尿素合成塔进行了缺陷评定。鉴于有限元分析技术可以针对尿素合成塔这一特定结构建立精细的分析模型进行参数分析,能够大大地提高结果的准确度,采用有限元方法计算评定参数。建立含裂纹结构的尿素合成塔缺陷三维分析模型,通过节点位移插值计算应力强度因子;基于塑性屈服和裂纹稳态扩展准则求得结构的极限载荷;利用SINTAP中的失效评定曲线进行缺陷评定与1～4年后的安全预评定。结果表明,目前设备处于安全状态,安全裕度为0.2026,1～2年后设备仍安全,第3年临界安全,第4年设备失效。

SBR工艺处理高浓度尿素废水影响因素研究

采用SBR工艺处理高浓度尿素废水，考察了pH、曝气时间及尿素容积负荷等因素对SBR去除尿素效果的影响，分析了出水中氮元素的存在形式。结果表明：SBR工艺处理高浓度尿素废水是可行的；在pH为7-8、尿素容积负荷低于2．33kg／（m^3·d）、曝气时间为12h的条件下，尿素去除率稳定在90％以上；SBR出水中氮元素的存在形式按浓度顺次为：亚硝酸氮〉尿素〉氨氮〉硝酸氮，发生了短程硝化现象。

尿素合成塔爆炸载荷类型与破坏形态的关系分析

给出了国内外尿素合成塔发生的爆炸事故案例,并根据爆炸的结果将爆炸类型分为内部爆炸与塔体爆炸.通过对爆炸原因、过程以及后果的分析,探讨了尿素合成塔内部和塔体的爆炸原因与破坏形态的对应关系.认为泄漏引发的"爆沸"是造成尿素合成塔塔体爆炸的原因,而气相层的化学爆炸则是尿素合成塔内部爆炸的原因,两者的破坏形态存在明显的差异.

尿素合成塔损伤分析及焊接修复技术

某厂尿素合成塔经8万小时运行后检查发现,其奥氏体不锈钢衬里中下部存在明显均匀腐蚀,中上部焊缝区及部分母材、托架存在严重开裂。分析表明,焊接区裂纹基本属晶间腐蚀开裂;母材区裂纹基本属应力腐蚀开裂。在解决修复中几个技术关键后,对尿素合成塔损伤进行了成功修复。

力主技术创新 保障尿塔安全

为使尿素合成塔在非正常生产条件下处于安全运行状态,论述了CO2汽提法尿素流程合成燃爆气的生成过程,例举了爆炸事故实例,提出了降压法、降氧法、提高CO2纯度法、脱氢法等项防爆方法和实施方案。针对我国传统法尿塔顶部出料管的伸入管结构所引起的爆炸危险性,从设备、操作、工艺、规程指标等方面提出了5项改进措施。

关于改进型CO_2汽提法尿素装置尿素合成塔的腐蚀与控制

尿素合成塔是改进型CO2汽提法尿素装置的4大重要高压设备之一。介绍了34万t/a尿素合成塔的基本结构;阐述了尿素合成塔的腐蚀机理;从温度、氨碳比、水碳比、甲铵液浓度、氧含量等方面等论述了尿素合成塔产生腐蚀的影响因素;提出了正常运行、开车、停车、封塔停车以及低负荷运行期间减缓尿素合成塔腐蚀的控制方法。

力主技术创新 保障尿塔安全

为使尿素合成塔在非正常生产条件下处于安全运行状态,论述了CO2汽提法尿素流程合成燃爆气的生成过程,例举了爆炸事故实例,提出了降压法、降氧法、提高CO2纯度法、脱氢法等项防爆方法和实施方案。针对我国传统法尿塔顶部出料管的伸入管结构所引起的爆炸危险性,从设备、操作、工艺、规程指标等方面提出了5项改进措施。