关于空分装置主冷的安全运行及防爆措施研究

虎学平

国家能源投资集团宁夏煤业烯烃一分公司 宁夏 银川 750000

摘要：空分发展至今已近120年，其技术成熟度、安全性、可靠性等都已非常高。伴随着煤化工的快速发展趋势，空分技术取得长足进步，成套机械设备的运行规模不断扩大，能源消耗不断降低，自动化技术的技术实力和操作过程的安全系数不断提高。在煤化工厂的生产过程中，几乎所有新型气化炉，如：Lugi气化炉、Texaco气化炉、壳牌气化炉或现在的GSP气化炉，都与氧气紧密耦合。所有的气化气都需要氧气作为气化气。目前，在我国未完成区域制氧和社会制氧的情况下，煤化工生产企业只能自己建设空分装置进行制氧。因此，如何保障煤化工生产制造中空气分离装置的安全运行对煤化工企业来说非常重要。随着整个煤化工产业链的扩张，对空分装置运行安全、性能稳定的要求也越来越高。

关键词：空分装置主冷；安全运行；防爆措施

引言

空分装备大型化是煤化发展趋势的一个显着特征。随着煤化工企业规模的不断扩大，整个煤化工过程对氧气的需求量不断增加。无论是固定床反应器、生物质锅炉还是旋流床气化技术的应用，都需要大量的氧气才能完成所需的碳转化。

1空分装置爆炸原因分析

空分装置爆炸事故中主冷凝蒸发器爆炸占主要因素，主要分为两种，分别是微爆、严重爆炸。微爆造成的后果并不严重，但也会对空分装置工况产生不良影响，造成氧气纯度降低等问题，给生产运行工作造成制约。严重爆炸则后果十分严重，保冷箱甚至会出现倒塌，造成严重的人身上亡及重大经济损失。（1）可燃物：较危险的爆炸可燃物存在于空分装置的主冷凝蒸发器周围，比如乙炔气体、碳氢化合物等，给其应用造成安全隐患。（2）引爆源：在空分装置中存在爆炸性的杂质固体颗粒。这些颗粒会互相摩擦，在摩擦的过程中，爆炸的可能性变大。此外，静电放电也是引爆原因之一。CO2的含量如果超标0.02%～0.03%，那么静电参数就会增加，静电位会达到3kV以上，极易引发爆炸。除了上述两种原因，液体冲击、气波冲击造成压力脉冲，压力脉冲会让局部温度升高，压力变大，也是引爆源之一。（3）助燃物：气氧和液氧是助燃物，但因为它们是重要的产品，所以不能祛除，只能对其进行严格管理，防止其引发爆炸。

2空分装置主冷的安全运行及防爆措施

2.1切实提高空气源管理水平

提高空气源管理水平就要做到以下几点：（1）在结合综合应用要求以及方案落实相应工作的基础上，对空气的净化效果进行细致分析。空气污染问题严重，它会给空分装置的主冷凝蒸发器带来安全隐患。经过压缩的空气，虽然不含有油，但是会有CO2、C2H2、、C2H4存在。要想彻底消除爆炸隐患，那就需要将这些物质全部脱除。（2）根据空分装置主冷凝蒸发器实际运行环境，对分子筛吸附器进行集中管控，使得动态化筛填量的控制、处理都能落到实处，把烃类物质混入分馏塔的概率降低0。（3）在空冷塔，设置液位联锁处理模式，将高阶、低阶进行合理匹配，将空压机异常运行的隐患彻底避免及消除。（4）将在线监测技术进行进一步的强化，有效结合分子筛的应用要求，把CO2超标对设备造成的不良影响避免、消除。

2.2进一步加强空分装置的管理力度

做好空分装置的管理工作，主要要做到以下几点：（1）防止静电积聚及雷击。液氧十分容易产生静电，这是因为它的单位电阻较大而发生的。液氧在不接地的情况下，产生的静电电压可达数千伏。同时，雷击对空分装置的威胁性很大，因此，要定期对装置进行接地检查，防止出现事故。（2）要进行定期清洗。设备在运转2年甚至更长时间后，必须对精馏塔、液氧循环系统进行清洗脱脂工作，主冷单元应浸泡8小时，在清洗之后用压力足够大的空气彻底吹除，最后进行充分的加温和干燥工作。（3）对电石渣的管理工作加大力度。在电石渣中，有乙炔存在，它对空气会产生很大的污染，遇到下雨天更为严重。因此，要对其进行严格管理，深埋于地下是最佳处理方式。（4）坚决杜绝油进入设备。如果油被带进空分装置，那么吸附剂会被污染，进而影响对乙炔的吸附，所以，罗茨风机这类容易使空气带油的设备应取消，并加强膨胀机的日常运维工作。（5）在今后的工作中，一定要把维护、操作、管理工作做好、做扎实，不可敷衍了事。在任何环节都要认真对待，不论是清除有害杂质，还是普通的巡检过程，切忌马虎大意，一定要仔细认真。所涉及仪表、仪器等都必须定期进行校验，保障其准确性。

2.3完善生产管理制度

为确保煤化工空分装置安全运行管理的有效开展，管理者需要深入研究现行的生产管理制度，对运行中的问题和要素进行一对一的处理。发现制度的缺陷，结合未来发展规划完善制度，确保制度具有一定的全面性、合理性和科学性，使安全生产管理制度确保安全运行。以某单位的《空分装置安全运行管理规定》为例。该规定不仅对操作人员进行规范，而且对规定的空分装置入口的管理也确保了其完整性和全面性。主要内容有：(1)空分装置的操作人员必须经过安全生产技术和劳动纪律培训，并通过考试取得证书，必须熟悉并严格遵守本贴的操作方法。(2)每周至少分析一次进气口中的气体，并在环境空气质量发生变化时进行分析。如果吸入条件超标，必须及时查明原因，排除污染源或采取其他安全操作措施。

2.4气化装置应急处理措施

(1)在确保两台气化炉氧气炉头压力与气化炉炉膛压力差值必须稳定且大于0.3MPa(根据单套空分工况下气化双炉运行该指标经验值为0.36MPa)的情况下，对两台气化炉同时进行快速减负荷操作，总负荷降至100m3/h(单炉50m3/h)，确保不发生因氧气系统压力突降造成煤浆或工艺气反窜至氧气管线发生事故。(2)高压煤浆泵快速进行减负荷操作，在进行减负荷操作时，注意控制气化炉氧煤比例。(3)通过调节高压煤浆泵转速将高压煤浆泵转速流量降低至50m3/h，同时调节氧气流量调节阀，避免因流量调节阀未及时调节造成氧煤比过高，引起气化炉ESD联锁跳车。(4)气化炉负荷降低至最低负荷后(约50m3/h)，对气化炉水平衡进行调整，控制碳洗塔进水量(160～220m3/h)，调整气化炉系统各项工艺指标正常。(5)气化严格按比例对煤浆泵转速及氧气流量进行调整，并在2min内将煤浆泵转速降至675r/min。

结语

综上所述，将空分装置的爆炸原因进行透彻分析，明白其产生机理以及影响因素，再结合生产设备的实际情况，综合考量之后，科学地制定最为适宜的防爆方案、管控机制。制定方案的原则是预防为主，要把防范措施的综合应用价值提升一个层次，把因空分装置爆炸而产生的恶劣影响降低，持续推进整个行业的健康发展。

参考文献

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