空分主冷凝蒸發(fā)器爆炸的原因及防范措施

高志粉 韓甜甜 張豪豪 趙麗娜

摘要：空分裝置主冷凝蒸發(fā)器防爆是裝置安全生產(chǎn)中最重要的事，需要高度的重視。如何有效地保障大型空分設(shè)備長期安全運(yùn)行就是一個必須重視和研究的重要課題，針對空分裝置主冷凝蒸發(fā)器防爆，我們首先要求采取技術(shù)措施，控制好液氧中碳?xì)浠衔锖?，確保各項(xiàng)指標(biāo)在所要求的控制范圍內(nèi)；其次是加強(qiáng)對引爆源的控制和增加監(jiān)測措施；同時加強(qiáng)管理，堵塞漏洞，降低空分爆炸事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：安全；主冷凝蒸發(fā)器；爆炸；原因；防范措施

1、空分裝置主冷爆炸的影響

空分裝置主冷爆炸按其產(chǎn)生的后果嚴(yán)重程度可分為嚴(yán)重爆炸和微爆。主冷發(fā)生嚴(yán)重爆炸可使空分裝置的保冷箱被炸開，整體發(fā)生傾斜倒塌，砸向廠房方向還可造成廠房損壞和廠房內(nèi)人員的傷亡。

主冷內(nèi)部微爆雖不產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，但其微爆可破壞空分裝置的工況平衡，造成氧氣純度下降，氧氣產(chǎn)量下降，影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

2、危險雜質(zhì)來源及其爆炸危險性

2.1碳?xì)浠衔飦碓?/p>

引起主冷爆炸的主要原因是危險雜質(zhì)乙炔及其它碳?xì)浠衔镌谥骼渲袧饪s及析出所致。乙炔等危險雜質(zhì)主要是隨原料空氣而帶入。此外，如果空氣壓縮過程中氣體帶油而裂解也會增加原料空氣中的乙炔及碳?xì)浠衔锏暮俊?/p>

2.2爆炸危險性

隨原料空氣進(jìn)入主冷中的乙炔等危險雜質(zhì)盡管它們的含量甚微，但由于不飽和碳?xì)浠衔锟煞纸?，產(chǎn)生大量的熱及氫氣而產(chǎn)生危險；或者因與氧發(fā)生氧化反應(yīng)，放熱且反應(yīng)速度極快而造成爆炸。

碳?xì)浠衔锏谋ㄏ孪拊谝欢ǔ潭壬峡梢苑从称浠瘜W(xué)穩(wěn)定性及危險性。通常，碳原子數(shù)相等的碳?xì)浠衔铮S未飽和度增加相對危險增加，即炔>烯>烷；不同碳原子數(shù)的碳?xì)浠衔锵鄬ξｋU性隨碳原子數(shù)增多而增大。

3、從工藝管理方面加強(qiáng)防爆措施的方法

3.1 抓住空氣來源關(guān)。

空分裝置的原料就是大氣，大氣質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著主冷液氧中烴類的變化。（1）建立了大氣質(zhì)量監(jiān)測，每周分析一次；（2）設(shè)立了風(fēng)向標(biāo)，隨時掌握四季風(fēng)向的變化，如果主冷的總碳?xì)涞暮砍瑯?biāo)就及時安操作規(guī)程的要求排放；

3.2 把住空氣壓縮關(guān)

從空分裝置的流程來看，進(jìn)入分餾塔系統(tǒng)的空氣來源于空壓機(jī)系統(tǒng)，在此過程中就不可避免的存在潤滑脂，這些潤滑油脂是非常危險的。因?yàn)橐貉踔械挠椭芨街谥骼涞某崞希?dāng)油膜達(dá)一定厚度時，它將與不飽和烴、氮氧化物和氧氣的混合物在低溫下起化學(xué)反應(yīng)生成靈敏度較大的可燃物，這些可燃物一旦遇火源就會發(fā)生爆炸。另外空氣中的灰塵等雜質(zhì)被帶人分餾塔中也是危險的，一是它可以在板式換熱器中堵塞；二是進(jìn)入分餾塔中的固體懸浮在液氧液面上，摩擦產(chǎn)生靜電打火，這就形成了引火源。

可采取以下措施：（1）將空氣吸入口的過濾器改裝成為自潔式過濾器（如增加氣脈沖自動清灰裝置），能最大限度的改善空壓機(jī)入口的空氣質(zhì)量；（2）空壓機(jī)軸封方式采用空氣迷宮密封無油潤滑來進(jìn)行，確保空壓機(jī)出口空氣不帶油；（3）空壓機(jī)設(shè)置了自保聯(lián)鎖和在線振動監(jiān)測系統(tǒng)，嚴(yán)格設(shè)定報警值和停車限值，確?？諌簷C(jī)的正常運(yùn)行，防止因頻繁開停機(jī)而將油脂或雜質(zhì)帶人系統(tǒng)。

3.3 加強(qiáng)空氣凈化

由于空氣污染等原因，壓縮后送來的無油、干凈的空氣中含有大量水、乙炔、甲烷、二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烯等物質(zhì)，這些物質(zhì)在凈化過程中要盡量脫除，否則很可能發(fā)生一些危險。如：大量的水分和二氧化碳被帶入冷箱，就會造成凍堵；不飽和烴能大部分被吸附在分子篩中，而飽和烴因不易被吸附，很容易會被帶入分餾塔內(nèi)，引起嚴(yán)重后果。

解決問題的主要做法：

（1）空冷塔設(shè)置了高、低液位聯(lián)鎖，防止在除沫器損壞或空壓機(jī)異常的情況下，空冷塔的液位失控而使空氣中帶水。

（2）根據(jù)環(huán)境實(shí)際，對分子篩吸附器內(nèi)分子篩填量進(jìn)行調(diào)整，這樣通過增加分子篩裝填量，提高了對烴類及二氧化碳的吸附能力，最大限度地減少烴類及二氧化碳帶入分餾塔中；

（3）夏季環(huán)境溫度高，分子篩吸附器在高負(fù)荷運(yùn)行的前提下調(diào)節(jié)空間不大，對分子篩出口的二氧化碳在線檢測儀加強(qiáng)監(jiān)控，防止因二氧化碳超標(biāo)引起設(shè)備凍堵。離線通過對出分子篩的空氣露點(diǎn)分析，確保水含量不超標(biāo)。

3.4 強(qiáng)化深冷分離

空分裝置的最危險、也是最關(guān)鍵的是分餾塔部分，由于分子篩對飽和烴基本不吸附，這樣烴類物質(zhì)就會帶入餾塔中，對安全生產(chǎn)造成極大威脅。

防止安全事故的主要措施：

（1）主冷凝蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計為防爆型，特殊結(jié)構(gòu)防止烴類析出堆積在翅片的某些部位上，使局部烴類超高。目前，各國通過對主冷爆炸的研究，一致認(rèn)為由于空分主冷凝蒸發(fā)器中液氧的不斷沸騰、蒸發(fā)，使可燃物在此濃縮積聚，且摩擦沖擊最強(qiáng)烈，所以容易在主冷中形成爆炸中心，通過采用新型防爆結(jié)構(gòu)，可最大限度地降低其爆炸的可能；（2）主冷板式單元采用全浸式操作，防止烴類析出發(fā)生危險；（3）增設(shè)了1%液氧連續(xù)排放，和間斷式不定量的排放，使主冷液氧始終保持部分更新，防止烴類積聚增濃；（4）增大液氧吸附器的能力，增加其脫炔和脫極性有機(jī)物的能力，并定期按規(guī)程進(jìn)行再生；（5）設(shè)立了在線分析儀。

通過在線法、離線直接法、離線濃縮法三種分析方法對比，更準(zhǔn)確地掌握液氧中的烴類動態(tài)，確保裝置安全運(yùn)行。

在設(shè)備檢修維護(hù)方面采取的主要方法：

（1）對活塞式氧壓機(jī)的密封及刮油系統(tǒng)定期進(jìn)行檢驗(yàn)，確保無油、無泄漏；（2）增設(shè)了停車嚴(yán)密聯(lián)鎖系統(tǒng)，通過三個快速切斷閥防止因氧壓機(jī)停車而造成烴類氣體的反竄；（3）氮?dú)馑统龉芫€上設(shè)有單向閥和聯(lián)鎖快速切斷閥。（4）對液氧貯槽中的烴類物質(zhì)堅持每天分析一次，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象及時進(jìn)行排放；（5）高壓氧氣送出閥增設(shè)小旁路，避免因壓差過大使流速過快而發(fā)生危險。

4、強(qiáng)化人員安全培訓(xùn)增強(qiáng)防爆措施。

主要從以下方面加強(qiáng)培訓(xùn)：

（1） 隨著裝置運(yùn)行條件的變化定期修改《操作規(guī)程》，使操作有章可循；（2）組織編寫空分裝置技術(shù)培訓(xùn)大綱，定期對人員進(jìn)行培訓(xùn)；（3）操作人員不但要通過裝置的上崗考核，還必須通過當(dāng)?shù)貏趧硬块T簽訂的特殊工種合格證方能上崗操作；（4）堅持不定期的事故演練，使操作人員對空分裝置存在的各種危險因素牢記在心。

5、結(jié)束語

空分設(shè)備由于其特殊的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)的理化性質(zhì)，發(fā)生爆炸的危險性較大。據(jù)不完全統(tǒng)計，20世紀(jì) 90年代中期后，國內(nèi)外連續(xù)發(fā)生大型空分設(shè)備爆炸，特別是空分主冷凝蒸發(fā)器

參考文獻(xiàn)：

[1]閻振貴.空分設(shè)備中板式冷凝蒸發(fā)器局部爆炸的研究[J].深冷技術(shù)，1986（06）：31-37.

[2]林戰(zhàn)生.論空分設(shè)備冷凝蒸發(fā)器的局部爆炸[J].深冷技術(shù)，1978（05）：1-8.

（作者單位：龍蟒佰利聯(lián)集團(tuán)股份有限公司）