空分裝置冷箱泄漏的原因與處理措施

康慶元(神華榆林能源化工有限公司，陜西 神木 719399)

0 引言

空分裝置是一種氣體生產(chǎn)設(shè)備，可在多種領(lǐng)域中應(yīng)用，該裝置的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，當(dāng)發(fā)生了泄漏問題的時候會影響其使用性能，甚至造成安全問題。由于空分裝置涉及到了碳?xì)浠衔镆约耙貉酢⒁旱?、惰性氣體等，需要重視裝置的運行狀態(tài)，避免其產(chǎn)生爆炸的情況。需要對其情況進(jìn)行全面了解，分析產(chǎn)生泄漏的原因，采取有效的措施進(jìn)行處理。文章結(jié)合某廠空分裝置冷箱的泄漏問題進(jìn)行研究。

1 空分裝置及冷箱概述

空分裝置是一種大型的氣體生產(chǎn)設(shè)備，可用于生產(chǎn)氧氣、氮氣以及液氧、液氮、液氬等產(chǎn)品，在電子、石油、化工以及鋼鐵等生產(chǎn)領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用?？辗盅b置的構(gòu)成較為復(fù)雜，其中包括了壓縮系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)以及熱交換系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)等多個系統(tǒng)?？辗盅b置的工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)具有連續(xù)性，外部管網(wǎng)的下游用戶對氧氣的需求有著不均衡性的特點，因此空分裝置設(shè)計的產(chǎn)量及氧氣需求量之間存在著矛盾問題。在當(dāng)前的鋼鐵及化工領(lǐng)域中，氣體放散的情況比較常見，這造成了能源的浪費?？辗盅b置的內(nèi)部體系包括了多個部分，當(dāng)裝置內(nèi)產(chǎn)生了損壞或者故障等問題，會影響裝置的運行，還容易造成安全問題。冷箱是空分裝置中的重要設(shè)備，內(nèi)置有板翅式換熱器、冷凝蒸發(fā)器以及儀表、控制閥門等，是具有較多安全隱患的設(shè)備。冷箱的主冷防爆屬于其中的重要環(huán)節(jié)，作為空分裝置整體結(jié)構(gòu)中最大的設(shè)備安全隱患，當(dāng)產(chǎn)生了主冷爆炸會造成嚴(yán)重的后果。

2 冷箱泄漏現(xiàn)象及判斷依據(jù)

某公司使用的制氧量為15000m3/h的內(nèi)壓縮空分裝置可為下游乙炔裝置提供氧氣，還可用于輸送空氣。在一次檢查中發(fā)現(xiàn)在冷箱壁上產(chǎn)生了結(jié)冰的情況，冷箱密封氣壓力相比之前有所提升。首先對冷箱中的密封氧氣含量以及呼吸閥進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)冷箱內(nèi)密封氣氧含量約為25%，氬含量約為1.5%。冷箱基礎(chǔ)溫度在0℃以上，沒有產(chǎn)生明顯的變化，同時也不存在呼吸閥跑砂或者冷箱壁變形等問題。其次，需要對泄漏位置情況進(jìn)行分析，通過對泄漏位置的了解，判斷在粗氬塔頂部的出口部分以及回流液管道連接部分產(chǎn)生了泄漏，產(chǎn)生的介質(zhì)為富氧粗氬氣，經(jīng)過風(fēng)險分析之后制定了應(yīng)急預(yù)案。

3 冷箱泄漏風(fēng)險問題

第一種風(fēng)險為低溫凍裂，當(dāng)?shù)蜏貧怏w泄漏沖刷到了冷箱壁，可能會導(dǎo)致凍裂的問題。當(dāng)?shù)蜏匾后w泄漏，液體會順著珠光砂下流到冷箱的基礎(chǔ)上，造成溫度降低的情況，液體還會向其他位置流去，帶來不良的影響。第二種風(fēng)險為富氧危險，當(dāng)泄漏的介質(zhì)為氣氧或者富氧的時候，會使冷箱中的氧含量增加，富氧區(qū)域遇到了明火或者靜電的時候會產(chǎn)生保障。第三種風(fēng)險為冷箱超壓，泄漏的液體在流動的過程中會受熱氣化，造成冷箱壓力升高的情況，還會引起超壓噴砂的問題，使冷箱產(chǎn)生裂縫。第四種風(fēng)險為冷箱砂爆，當(dāng)液體泄漏量增多，珠光砂中會積聚較多的低溫液體，同時由于其傳熱效果弱，不能迅速氣化，而在遇到了熱源的時候，會迅速膨脹，導(dǎo)致冷箱內(nèi)壓力升高，呼吸閥泄壓不及時，造成爆炸的后果。第五種為珠光砂沖刷，在泄漏介質(zhì)流動的時候，珠光砂被帶動產(chǎn)生了氣鋸，對周圍的管道產(chǎn)生了影響。同時，珠光砂進(jìn)入了設(shè)備內(nèi)部之后，會導(dǎo)致管道堵塞的情況，還會使換熱器受到影響。

4 冷箱泄漏風(fēng)險控制及處理措施

4.1 預(yù)防冷箱富氧

冷箱中的污氮氣改為純氮氣，減少冷箱密封氣含鹽量，將其控制在適當(dāng)范圍之內(nèi)，還應(yīng)在提升冷箱密封氣的氮、氧等含量分析頻率，通過分析了解其中的含氧量情況，詳細(xì)進(jìn)行記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)氧含量出現(xiàn)了異常的時候，需要加大分析的頻率，可在泄漏點周圍開孔進(jìn)行取樣分析，能夠更好地判斷泄漏問題。

4.2 預(yù)防冷箱超壓

結(jié)合實際情況分析，可將冷箱呼吸閥打開，便于冷箱泄壓，并且檢查冷箱呼吸閥的情況，保證其正常。應(yīng)對冷箱密封氣充入量進(jìn)行控制，使壓力能夠維持在標(biāo)準(zhǔn)范圍中，避免壓力過大而導(dǎo)致不良的影響，還應(yīng)避免呼吸閥起跳噴砂的情況，同時防止內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓而吸入潮濕空氣。在凍裂問題的預(yù)防中，可向冷箱中充入一定量的熱氮氣，將冷氣置換，使用低壓蒸汽吹掃冷箱結(jié)冰位置，并且對冷箱壁情況進(jìn)行觀察，避免其產(chǎn)生凍裂等問題。

4.3 開展冷箱巡檢監(jiān)控工作

在檢查中，需要安排人員分成小組，對冷箱的情況進(jìn)行了解，還應(yīng)監(jiān)測冷箱結(jié)霜情況的變化，使用測溫槍來監(jiān)測冷箱結(jié)冰位置的溫度，并且進(jìn)行記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)冷箱結(jié)霜的情況加劇的時候，或者冷箱的鋼板產(chǎn)生了凍裂的問題，需要及時報告。其次，主控加強對冷箱參數(shù)的檢查，將上塔的壓力進(jìn)行有效控制，關(guān)注冷箱的基礎(chǔ)溫度以及密封氣壓力等，明確冷箱的實際情況。當(dāng)冷箱密封氣壓力上漲的時候，超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍的情況下，基礎(chǔ)溫度突然降低，冷箱密封氣中的氧含量增大，都需要立即進(jìn)行報告。

4.4 預(yù)防冷箱液體泄漏

當(dāng)發(fā)現(xiàn)了有液體泄漏的時候，應(yīng)減小冷箱的密封氣，避免液體出現(xiàn)快速蒸發(fā)的現(xiàn)象導(dǎo)致壓力升高而造成爆炸。應(yīng)避免液體在冷箱內(nèi)積累的情況，當(dāng)產(chǎn)生了液體積累現(xiàn)象的時候，需要停車處理。同時應(yīng)避免冷箱中的氧含量高的情況，為了有效防止靜電或者明火等帶來影響，需要將冷箱周圍的電源切斷，在周圍一定距離之內(nèi)不應(yīng)有明火。在實施了預(yù)防措施之后，冷箱密封氣壓力保持穩(wěn)定，冷箱壁沒有產(chǎn)生結(jié)冰面積擴(kuò)大以及凍裂等問題的時候，可使風(fēng)險得到控制。

5 空分裝置冷箱防爆要求

5.1 減少CO2進(jìn)冷箱量

由于CO2容易對冷箱的換熱器液氧蒸發(fā)管道造成堵塞影響，產(chǎn)生乙炔等碳?xì)浠衔锞植繅嚎s爆炸的問題，同時，CO2對有害雜質(zhì)有著較強的吸附作用，比較危險，需要對其含量進(jìn)行分析，通過在線分析功能能夠了解其濃度。當(dāng)含量升高的時候，需要及時停機(jī)處理，對原因進(jìn)行全面分析。處理的時候，可對可換熱器溫度進(jìn)行控制，減少CO2的帶入量，同時關(guān)注分子篩對CO2的吸附情況。

5.2 對分子篩的運行情況進(jìn)行監(jiān)控

結(jié)合吸附后的空氣中的CO2含量進(jìn)行分析，保證空氣中的乙炔等碳?xì)浠衔锉晃?。?dāng)純化的空氣達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的時候，需要及時判斷原因，采取有效措施。當(dāng)再生的時間及氣量一定的時候，可調(diào)節(jié)入口的空氣溫度及壓力來達(dá)到預(yù)防的效果。具體操作為調(diào)整空氣流量及溫度，縮短吸附的時間，提升再生氣量，停車并且更換分子篩，可由工程師來縮短時間。

5.3 分析主冷液氧中的碳?xì)浠衔?/h3>

大氣中的乙炔及碳?xì)浠衔镌谧兓臅r候需要借助在線分析儀器進(jìn)行監(jiān)控，通過檢測冷凝蒸發(fā)器液氧中的乙炔等含量，將結(jié)果記錄下來，可掌握其中碳?xì)浠衔锴闆r。主冷液氧的乙炔含量通常低于0.01ppm，當(dāng)含量超出標(biāo)準(zhǔn)范圍的時候會產(chǎn)生爆炸。乙炔含量過高的時候，需要及時采取措施將排液量加大，還應(yīng)加大膨脹量，保持液面，并且分析冷凝蒸發(fā)器中的液氧。乙炔屬于一種不飽和性質(zhì)的碳?xì)浠衔?，有著較為顯著的化學(xué)性，固體形態(tài)下在無氧情況下也會產(chǎn)生爆炸。因此，需要對碳?xì)浠衔锏暮窟M(jìn)行密切關(guān)注，使其能夠控制在允許的范圍中。

6 空分裝置使用的安全預(yù)防建議

6.1 加強危險應(yīng)急處理效果

在當(dāng)前的各個工業(yè)領(lǐng)域中，發(fā)生了安全事故的時候，需要將人群撤離，之后應(yīng)由專業(yè)的人員開展事故搶險工作，將危險源以及故障源排除，還應(yīng)鼓勵現(xiàn)場的人員在保證自身安全的情況下，通過專業(yè)人員指導(dǎo)來協(xié)助事故搶險，將危險因素進(jìn)行有效的控制。在空氣分離領(lǐng)域中，也應(yīng)利用專業(yè)的應(yīng)急處理方式進(jìn)行處理，還應(yīng)培訓(xùn)工作人員專業(yè)的技術(shù)能力，使其能夠在處理問題的時候具有快速的反應(yīng)能力，還能進(jìn)行自救及逃生。當(dāng)產(chǎn)生了火災(zāi)或者氣體泄漏等情況的時候，應(yīng)保證人員的安全，減少事故造成的影響，為空分裝置的使用帶來了有效的保障。

6.2 進(jìn)行事故預(yù)案演練

空分裝置運營機(jī)構(gòu)需要定期開展消防預(yù)案演練，對突發(fā)情況進(jìn)行模擬，使人員能夠掌握空分裝置運行中的緊急情況處理方式，加強人員在處理緊急情況時候的組織能力。安全人員需要制定緊急預(yù)案，對事故進(jìn)行檢驗和預(yù)防，避免安全問題的產(chǎn)生，還應(yīng)將制定完成的安全預(yù)防措施進(jìn)行改善。通過對空分裝置運行人員進(jìn)行教育，使其在演練的時候加強自己的安全意識，能夠更好地控制風(fēng)險問題。在預(yù)案制定過程中，需要對沒有發(fā)生的事故進(jìn)行預(yù)想，將處理方案提出，在事故產(chǎn)生的時候，能夠更好地進(jìn)行應(yīng)對，根據(jù)程序進(jìn)行操作。

7 結(jié)語

空分裝置冷箱泄漏問題存在著較大的安全隱患，在實際的管理中需要重視對冷箱設(shè)備的管理。為了避免空分裝置冷箱使用問題產(chǎn)生，應(yīng)加強預(yù)防，通過對泄漏問題的預(yù)防以及爆炸的預(yù)防能夠使裝置使用得到保障?？蓽p少CO2進(jìn)冷箱量，對分子篩的運行情況進(jìn)行監(jiān)控，并且分析主冷液氧中的碳?xì)浠衔?，及時發(fā)現(xiàn)異常的情況，有效地進(jìn)行處理，減少冷箱安全問題產(chǎn)生的影響。