空分主冷凝蒸发器爆炸的原因及防范措施

　　摘要：空分装置主冷凝蒸发器防爆是装置安全生产中最重要的事，需要高度的重视。如何有效地保障大型空分设备长期安全运行就是一个必须重视和研究的重要课题，针对空分装置主冷凝蒸发器防爆，我们首先要求采取技术措施，控制好液氧中碳氢化合物含量，确保各项指标在所要求的控制范围内；其次是加强对引爆源的控制和增加监测措施；同时加强管理，堵塞漏洞，降低空分爆炸事故发生。
　　关键词：安全；主冷凝蒸发器；爆炸；原因；防范措施
　　1、空分装置主冷爆炸的影响
　　空分装置主冷爆炸按其产生的后果严重程度可分为严重爆炸和微爆。主冷发生严重爆炸可使空分装置的保冷箱被炸开，整体发生倾斜倒塌，砸向厂房方向还可造成厂房损坏和厂房内人员的伤亡。
　　主冷内部微爆虽不产生严重的后果，但其微爆可破坏空分装置的工况平衡，造成氧气纯度下降，氧气产量下降，影响生产的正常运行。
　　2、危险杂质来源及其爆炸危险性
　　2.1碳氢化合物来源
　　引起主冷爆炸的主要原因是危险杂质乙炔及其它碳氢化合物在主冷中浓缩及析出所致。乙炔等危险杂质主要是随原料空气而带入。此外，如果空气压缩过程中气体带油而裂解也会增加原料空气中的乙炔及碳氢化合物的含量。
　　2.2爆炸危险性
　　随原料空气进入主冷中的乙炔等危险杂质尽管它们的含量甚微，但由于不饱和碳氢化合物可分解，产生大量的热及氢气而产生危险；或者因与氧发生氧化反应，放热且反应速度极快而造成爆炸。
　　碳氢化合物的爆炸下限在一定程度上可以反映其化学稳定性及危险性。通常，碳原子数相等的碳氢化合物，随未饱和度增加相对危险增加，即炔>烯>烷；不同碳原子数的碳氢化合物相对危险性随碳原子数增多而增大。
　　3、从工艺管理方面加强防爆措施的方法
　　3.1 抓住空气来源关。
　　空分装置的原料就是大气，大气质量的好坏直接关系着主冷液氧中烃类的变化。（1）建立了大气质量监测，每周分析一次；（2）设立了风向标，随时掌握四季風向的变化，如果主冷的总碳氢的含量超标就及时安操作规程的要求排放；
　　3.2 把住空气压缩关
　　从空分装置的流程来看，进入分馏塔系统的空气来源于空压机系统，在此过程中就不可避免的存在润滑脂，这些润滑油脂是非常危险的。因为液氧中的油脂能附着在主冷的翅片上，当油膜达一定厚度时，它将与不饱和烃、氮氧化物和氧气的混合物在低温下起化学反应生成灵敏度较大的可燃物，这些可燃物一旦遇火源就会发生爆炸。另外空气中的灰尘等杂质被带人分馏塔中也是危险的，一是它可以在板式换热器中堵塞；二是进入分馏塔中的固体悬浮在液氧液面上，摩擦产生静电打火，这就形成了引火源。
　　可采取以下措施：（1）将空气吸入口的过滤器改装成为自洁式过滤器（如增加气脉冲自动清灰装置），能最大限度的改善空压机入口的空气质量；（2）空压机轴封方式采用空气迷宫密封无油润滑来进行，确保空压机出口空气不带油；（3）空压机设置了自保联锁和在线振动监测系统，严格设定报警值和停车限值，确保空压机的正常运行，防止因频繁开停机而将油脂或杂质带人系统。
　　3.3 加强空气净化
　　由于空气污染等原因，压缩后送来的无油、干净的空气中含有大量水、乙炔、甲烷、二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烯等物质，这些物质在净化过程中要尽量脱除，否则很可能发生一些危险。如：大量的水分和二氧化碳被带入冷箱，就会造成冻堵；不饱和烃能大部分被吸附在分子筛中，而饱和烃因不易被吸附，很容易会被带入分馏塔内，引起严重后果。
　　解决问题的主要做法：
　　（1）空冷塔设置了高、低液位联锁，防止在除沫器损坏或空压机异常的情况下，空冷塔的液位失控而使空气中带水。
　　（2）根据环境实际，对分子筛吸附器内分子筛填量进行调整，这样通过增加分子筛装填量，提高了对烃类及二氧化碳的吸附能力，最大限度地减少烃类及二氧化碳带入分馏塔中；
　　（3）夏季环境温度高，分子筛吸附器在高负荷运行的前提下调节空间不大，对分子筛出口的二氧化碳在线检测仪加强监控，防止因二氧化碳超标引起设备冻堵。离线通过对出分子筛的空气露点分析，确保水含量不超标。
　　3.4 强化深冷分离
　　空分装置的最危险、也是最关键的是分馏塔部分，由于分子筛对饱和烃基本不吸附，这样烃类物质就会带入馏塔中，对安全生产造成极大威胁。
　　防止安全事故的主要措施：
　　（1）主冷凝蒸发器结构设计为防爆型，特殊结构防止烃类析出堆积在翅片的某些部位上，使局部烃类超高。目前，各国通过对主冷爆炸的研究，一致认为由于空分主冷凝蒸发器中液氧的不断沸腾、蒸发，使可燃物在此浓缩积聚，且摩擦冲击最强烈，所以容易在主冷中形成爆炸中心，通过采用新型防爆结构，可最大限度地降低其爆炸的可能；（2）主冷板式单元采用全浸式操作，防止烃类析出发生危险；（3）增设了1%液氧连续排放，和间断式不定量的排放，使主冷液氧始终保持部分更新，防止烃类积聚增浓；（4）增大液氧吸附器的能力，增加其脱炔和脱极性有机物的能力，并定期按规程进行再生；（5）设立了在线分析仪。
　　通过在线法、离线直接法、离线浓缩法三种分析方法对比，更准确地掌握液氧中的烃类动态，确保装置安全运行。
　　在设备检修维护方面采取的主要方法：
　　（1）对活塞式氧压机的密封及刮油系统定期进行检验，确保无油、无泄漏；（2）增设了停车严密联锁系统，通过三个快速切断阀防止因氧压机停车而造成烃类气体的反窜；（3）氮气送出管线上设有单向阀和联锁快速切断阀。（4）对液氧贮槽中的烃类物质坚持每天分析一次，发现超标现象及时进行排放；（5）高压氧气送出阀增设小旁路，避免因压差过大使流速过快而发生危险。
　　4、强化人员安全培训增强防爆措施。
　　主要从以下方面加强培训：
　　（1） 随着装置运行条件的变化定期修改《操作规程》，使操作有章可循；（2）组织编写空分装置技术培训大纲，定期对人员进行培训；（3）操作人员不但要通过装置的上岗考核，还必须通过当地劳动部门签订的特殊工种合格证方能上岗操作；（4）坚持不定期的事故演练，使操作人员对空分装置存在的各种危险因素牢记在心。
　　5、结束语
　　空分设备由于其特殊的结构和介质的理化性质，发生爆炸的危险性较大。据不完全统计，20世纪 90年代中期后，国内外连续发生大型空分设备爆炸，特别是空分主冷凝蒸发器
　　参考文献：
　　[1]阎振贵.空分设备中板式冷凝蒸发器局部爆炸的研究[J].深冷技术，1986（06）：31-37.
　　[2]林战生.论空分设备冷凝蒸发器的局部爆炸[J].深冷技术，1978（05）：1-8.
　　（作者单位：龙蟒佰利联集团股份有限公司）

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