浅谈空分装置安全生产解析

浅谈空分装置安全生产解析

高选社,强继辉,余绍利

（中国石油兰州石化分公司   甘肃  兰州  730060）

摘要：从空分装置操作人员、设备、物料、工艺以及周边空气环境等方面提出一些安全要素，以及空分装置的设计和建造施工环节对安全生产的影响，为大家仅供参考。

关键词：空压机；膨胀机；预冷系统；纯化系统；精馏塔

前言：

空分装置是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气等惰性气体的装置，广泛应用于传统的冶金、新型煤化工、大型氮肥、专业气体供应等领域。随着工业的规模化和自动化提高，为保证装置安全运行，避免各类事故的发生，保障员工身心健康的对策及措施，为设计提供依据，为安全生产工作提供重要的参考意见，为确保装置安全生产运行奠定基础。

一、空分装置简介及原理

空分装置由四川空分设备集团提供深冷精馏技术，采用带冷冻机预冷+常温分子筛净化+空气增压膨胀机制冷的全低压工艺。装置由空气压缩、空气预冷、空气纯化、增压膨胀机及精馏塔和氮气压缩等系统组成，其中精馏塔分上下两部分，上塔采用规整填料塔，下塔为筛板塔。空气分离利用低温液态空气中各组分沸点的不同，通过精馏工艺实现氧、氮组分的分离。

二、危害因素辨识与分析

危害因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发性损坏的因素。有害因素是指能影响人的身体健康，导致疾病或对物造成慢性损坏的因素。

在新鲜原料空气中，主要成分是氮气约为78.0%,其次是氧气约为20.9%,氮气等惰性气体约为0.93%,二氧化碳约为0.03%,还有水蒸气等杂质，如甲烷、乙炔、二氧化硫、二硫化碳、氧化氮及尘粒，除了空气中的氮、氧成分作为原料外，其他污染物对工艺安全都有重要的影响。

为了能全面、准确地辨识空分装置生产过程中潜在的各种危险有害因素，下面从涉及的危险化学品、装置正常生产过程中危险有害因素等方面进行辨析。

空分装置涉及的氧气为助燃物质，属强氧化剂，泄漏后能与易燃物(如乙炔、甲烷等)形成爆炸性混合物。遇火源可能会发生火灾爆炸事故；氮气属于窒息性物质，当空气中氮气含量过高，人体吸入后血氧饱和度下降，使人会因缺氧而窒息，以至死亡。液氮还可引起低温冻伤。因此，空分装置实际运行过程中存在的危险有害因素主要是爆炸、火灾，其次还存在中毒窒息、触电、机械伤害、高处坠落和物体打击伤害、低温、噪音等危险有害因素。具体分析空分装置危险要素来看，空分装置中氧气是强氧化剂，大大增加了主冷爆炸的敏感性；进入液氧中的微量油脂及乙炔等碳氢化合物在液氧中的积聚构成了可燃物、乙炔、二氧化碳、分子筛粉末等。固体杂质微粒的机械撞击，静电及压力脉冲等激发能量构成了点火源。空分装置的安全生产可以从燃烧的三要素（可燃物、助燃物和点火源）这三方面采取措施，将空分装置爆炸风险降到最低。下面就空分装置安全生产注意事项为例发表几点看法：

三、加强原料空气质量控制

根据季风设立风向标，空分装置尽量布置在工厂的常年上风口，选择一个碳氢化合物含量少、空气质量稳定的进口位置，避免其他装置排放的有害气体和烟尘对空分装置原料空气的污染，从源头上远离有害气体源。当风向变化不利于空分装置生产时，要及时加样分析，有害物质含量超标时，采取加大氧取出量或增加液氧排放量等措施。

四、降低固体杂质微粒积聚概率

降低固体杂质微粒进入系统的概率，防止碳氢化合物等积聚析出，避免机械撞击。另外固体微粒悬浮在液氧液面上，容易摩擦产生静电打火，激发爆炸。

（1）.加强对空气自洁式过滤器的维护，严格按照操作规程要求操作。如西北地区扬尘天气较多，可在自洁式过滤器入口增设无纺布遮挡过滤，降低自洁式过滤器的负荷。

（2）.制定分子筛前后空气中固体微粒的监测频率，及时掌握分子筛的老化程度。特别注意分子筛使用4年后的空气质量。

（3）.加强对空气预冷系统的监护。在检修时不能忽略对空气预冷系统的检查，避免偏流，影响空气的洗涤效果。

（4）.定期对装置进行加温处理，以除去积聚在热交换器和精馏塔内残留的乙炔、二氧化碳及碳氢化合物等固体杂质、微粒。

（5）.每班次对主冷中液氧分析，避免油脂及乙炔、二氧化碳等碳氢化合物聚集析出。尤其乙炔对液氧的爆炸敏感性极高。

五、在线连续分析与离线定时监测相结合

每班次手动分析与在线分析仪表进行校对，实现在线连续与离线监测。

六、避免油脂进入系统

避免油脂进入精馏系统。空分压缩机组及膨胀机组不可避免的存在润滑油泄露，这些油脂进入主冷是非常危险的，进入分子筛也会污染吸附剂，影响乙炔的吸附，以下措施可避免油脂的进入：

（1）.空压机设置油压联锁和在线轴振动监测系统，确保空压机正常运行，防止因频繁开停机而将油脂带入系统。

（2）.装置运转2年或更长时间时，应对精馏塔进行加温处理，然后用空气彻底吹除，充分除去积聚在热交换器和精馏塔内残留的乙炔、二氧化碳及碳氢化合物等固体杂质、微粒。

七、加强空气净化，避免有害物质进入

在空气净化过程中要尽量脱除水分和二氧化碳等碳氢化合物及固体微粒，避免堵塞换热器通道，以下措施可避免杂质进入系统：

（1）.保证设备制造、安装过程中的清洁度，加强过程控制。

（2）.严格试车前的吹扫，保证吹扫质量。避免杂质进入装置。

（3）.严格分子筛操作规程，每一轮都要检查分子筛再生曲线，确保再生质量，保证分子筛的吸附能力正常。

（4）.定期检查空冷塔中部液位联锁，防止在除沫器损坏或空压机压力波动的情况下使空气中带水。

（5）.虽然空分装置设置了独立的循环水系统，但是我们要求对循环水质每天进行分析一次，确保循环水中油类、酸性或烃类物质无法进入系统。

（6）.重点监控出空冷塔空气温度，减少空气的含湿量，降低分子筛的负荷，提高分子筛对烃类和二氧化碳的吸附能力。

（7）.每班次手动和在线校对分子筛出口二氧化碳在线检测仪和水分含量，确保水分和二氧化碳含量不超标。

（8）.空分装置超周期运行要慎重，按规定或定时停车加热吹除。

八、主冷采用全浸操作，并且要避免主冷液面的波动。

（1）.保持一定主冷液面的高度，也可以稀释液氧中乙炔含量。

（2）.液氧有害物质增多时，可采取增加制冷量，提高主冷液面，加大氧气取出量或增加液氧排放等措施，逐步降低有害物质的浓度。

（3）.控制膨胀量，使主冷液面略有上升趋势，避免液面波动过大。

九、加强防雷措施及静电接地检查

定期对空分装置防雷措施及静电接地、法兰跨接进行检查。如二氧化碳微粒达到（200～300）×104ppm时，可产生静电电压达3kV。液氧的单位电阻较大，也易于产生静电，在不接地情况下可产生数千伏的静电电压。

十、减少压力脉冲

系统、管道、阀门升压、加热操作时必须缓慢进行，减少压力脉冲，避免激发能源。

十一、严格工艺纪律

严格工艺纪律，操作纪律。如板式换热器的温度控   制、主冷液面稳定控制、有害物质监测等。

十二、提高岗位技能

加强岗位员工技术培训，提高岗位员工实践操作技能。随着空分安全技术的不断完善，只有全面提高操作人员的素质，不断完善各种管理制度，才能适应空分技术变化的需求。

十三、增强防爆意识

根据安全环保要求，定期举行事故演练，使岗位操作人员对空分装置存在的各种危险因素牢记在心，增强防爆意识。空分设备爆炸事故后果很严重，损失巨大，影响面广，杜绝此类事故的发生有重要的现实意义。

空分装置特别是主冷凝蒸发器是装置安全生产的关键，我们要给予高度重视。针对空分装置主冷凝蒸发器的防爆，我们首先要求采取技术措施，控制好液氧中碳氢化合物、油脂及乙炔，确保各项指标在所要求的控制范围内，同时加强管理，堵塞漏洞，这样才可以基本上消除空分装置爆炸事故的发生。纵观以往主冷爆炸事故，总结经验教训，无一不是或多或少违反了上述防爆措施的有关规定。

参考文献:

[1]汤学忠 顾福明.新编制氧工问答,《冶金工业出版社》，2001.

[2]孙伟.空分设备安全运行经验浅谈[J].深冷分离，2015.

[3]钟连山.空分本质安全设计优化经验总结[J].深冷分离，2015.