空分裝置冷箱泄漏分析與處理

任新娟（玉門(mén)油田分公司煉油化工總廠動(dòng)力車(chē)間，甘肅酒泉735000）

0 引言

某日，工作人員在例行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)冷箱壁西面上部有結(jié)冰情況，面積在1m2左右，和前一段時(shí)間相比冷箱密封氣壓力稍有上漲。對(duì)此進(jìn)行分析可知，冷箱內(nèi)密封氣有25%左右氧含量、1.5%左右氬含量，冷箱溫度保持在0℃以上，沒(méi)有明顯的變化，沒(méi)有呼吸閥跑砂以及冷箱壁鼓包變形、開(kāi)裂等情況出現(xiàn)。根據(jù)泄漏點(diǎn)數(shù)據(jù)和位置進(jìn)行分析，最后得出粗氬塔頂部的出口管道連接其上部回流液管道之處鋁鋼接頭或焊縫有泄漏，富氧粗氬氣是主要泄露介質(zhì)，存在DN25mm回流管直徑這一判斷。因?yàn)闆](méi)有產(chǎn)生大量泄漏，能夠控制其安全風(fēng)險(xiǎn)，最終決定采取采用合理方法對(duì)運(yùn)行加以監(jiān)視，并及時(shí)合理的制定處理方案，如果泄漏面積擴(kuò)大將停車(chē)處理。

1 冷箱泄漏風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 冷箱壁低溫凍裂

當(dāng)?shù)蜏貧怏w泄漏對(duì)冷箱壁和支撐進(jìn)行沖刷，極易凍裂冷箱壁和損壞支撐。當(dāng)?shù)蜏匾后w泄漏時(shí)，液體極易沿著珠光砂流到下面的冷箱基礎(chǔ)上，快速降低基礎(chǔ)溫度，使基礎(chǔ)凍壞。液體極易從四周向冷箱其他位置流動(dòng)，冷箱壁及支撐被凍壞。

1.2 富氧危險(xiǎn)

如果富氧、氣氧和液氧是泄漏介質(zhì)，那么將不斷提升冷箱內(nèi)的氧含量，富氧區(qū)域?qū)⑾萑胛ｋU(xiǎn)，在有明火和靜電火花時(shí)容易發(fā)生爆燃。

1.3 冷箱超壓鼓包和噴砂

液體在泄露后流動(dòng)時(shí)會(huì)受熱不斷氣化，冷箱內(nèi)壓力不斷提高，極易使冷箱出現(xiàn)超壓噴砂情況，甚至?xí)r(shí)冷箱局部出現(xiàn)鼓包及破裂情況。當(dāng)氣體有著較大的泄漏量時(shí)，也會(huì)使冷箱超壓。

1.4 冷箱砂爆

如果泄漏液體量增加，并且延長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間，冷箱內(nèi)珠光砂中匯集很多低溫液體，因?yàn)橹楣馍皼](méi)有良好的傳熱效果，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)急劇氣化，但在遇到熱源或流動(dòng)時(shí)，將會(huì)快速膨脹，其體積將增加超過(guò)600倍，將使冷箱內(nèi)壓力迅速提高，呼吸閥沒(méi)有及時(shí)泄壓，會(huì)產(chǎn)生砂爆情況，破壞冷箱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)整體垮塌。

1.5 珠光砂沖刷

珠光砂受到泄漏介質(zhì)流動(dòng)影響而產(chǎn)生“氣鋸”，將會(huì)沖刷周邊設(shè)備管道，造成其損傷[1]。

1.6 設(shè)備內(nèi)部進(jìn)入珠光砂

珠光砂極易在漏點(diǎn)部位管線和設(shè)備內(nèi)部，從而形成污染以及對(duì)堵塞管道和換熱器形成堵塞。

2 控制和處理冷箱泄漏風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策

2.1 防控冷箱富氧風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策

使用純氮?dú)獯胬湎渲械奈鄣獨(dú)?，將冷箱密封的氣含氧量盡可能降低，應(yīng)確?？刂圃?3%以下。將分析冷箱密封氣的氧含量的頻率增加，從原本的每月1次分析變成每周1次分析，同時(shí)做好相關(guān)記錄。如果氧含量存在沒(méi)有規(guī)律的增加情況，應(yīng)該及時(shí)將分析頻率加大。在條件允許的情況下可在泄漏點(diǎn)附近開(kāi)孔進(jìn)行取樣分析，以對(duì)泄漏情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

2.2 防控冷箱超壓對(duì)策

結(jié)合具體要求打開(kāi)冷箱呼吸閥，利于冷箱置換和泄壓，定期檢查冷箱呼吸閥是否正常。控制冷箱合理充入密封氣，始終控制冷箱密封氣的壓力在指標(biāo)范圍內(nèi)，禁止大于1kPa，避免冷箱呼吸閥起跳產(chǎn)生噴砂現(xiàn)象，也要避免冷箱產(chǎn)生負(fù)壓進(jìn)入潮濕空氣。

2.3 防控冷箱凍裂損壞對(duì)策

使用適量熱氮?dú)鈦?lái)置換冷箱中的部分冷氣，應(yīng)用低壓蒸汽對(duì)冷箱結(jié)冰處進(jìn)行吹掃使其冰塊及時(shí)融化掉，運(yùn)用望遠(yuǎn)鏡對(duì)冷箱壁是否有凍裂等情況進(jìn)行觀察。

2.4 提升巡檢監(jiān)控力度

（1）巡檢時(shí)操作人員應(yīng)該2人1組，對(duì)冷箱附近是否存在異常情況進(jìn)行檢查。每組監(jiān)測(cè)冷箱結(jié)霜結(jié)冰面積是否擴(kuò)大，使用測(cè)溫槍對(duì)冷箱結(jié)冰處溫度加以監(jiān)測(cè)，并做好記錄工作。如果冷箱結(jié)冰結(jié)霜面積擴(kuò)大或是冷箱鋼板有跑砂及凍裂等情況出現(xiàn)，應(yīng)及時(shí)向車(chē)間報(bào)告。（2）主控加強(qiáng)巡檢冷箱參數(shù)，將上塔壓力控制在33kPa左右，加強(qiáng)巡檢冷箱基礎(chǔ)溫度、主冷液位及冷箱密封氣壓力等。如果冷箱密封氣壓力突破100Pa或瞬間增長(zhǎng)50Pa，基礎(chǔ)溫度減少5℃，以及冷箱密封氣之中含氧量增大等情況應(yīng)及時(shí)向車(chē)間報(bào)告。（3）對(duì)冷箱珠光砂沉降高度定期進(jìn)行測(cè)量，對(duì)珠光砂結(jié)塊以及浸入液體情況加以檢查，有利于判斷是否泄露了低溫液體。如果泄露了低溫液體，那么珠光砂容易出現(xiàn)沉降，基礎(chǔ)溫度隨之降低。

2.5 防控冷箱泄露液氮及氮?dú)獾膶?duì)策

如果冷箱泄露氮?dú)饣蛞旱?，?yīng)將冷箱內(nèi)供密封氣及時(shí)停止或減小，避免氮?dú)夂鸵旱?，冷箱?nèi)壓力快速提升，會(huì)出現(xiàn)砂爆情況。應(yīng)嚴(yán)格控制冷箱內(nèi)積累液氮，如果積累了過(guò)多液體將會(huì)十分危險(xiǎn)，要進(jìn)行停車(chē)處理[2]。

2.6 防控冷箱內(nèi)含有過(guò)高氧氣的對(duì)策

如果冷箱內(nèi)含有過(guò)高的氧氣，為了避免明火和靜電等引發(fā)爆燃情況，應(yīng)該及時(shí)切斷冷箱有關(guān)電源，冷箱附近10m 范圍內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)明火。采取以上對(duì)策后，冷箱密封氣成分以及壓力逐漸穩(wěn)定，冷箱壁結(jié)冰面積未增長(zhǎng)，也未產(chǎn)生凍裂及跑砂等情況，能夠控制這一風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)泄漏情況沒(méi)有明顯變化時(shí)，應(yīng)對(duì)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視。為避免泄漏面積擴(kuò)大，合理制定檢修方案，并做好停車(chē)檢修的準(zhǔn)備。

2.7 停車(chē)加溫對(duì)策

裝置根據(jù)計(jì)劃停車(chē)，排液使用時(shí)間為8 h。分餾塔加溫應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)加溫規(guī)程進(jìn)行。加溫前，將冷箱頂部人孔蓋和呼吸閥打開(kāi)，設(shè)置防護(hù)網(wǎng)及擋雨棚。加入少量分子篩空氣進(jìn)到分餾塔，結(jié)合冷箱密封氣得出壓力以及冷箱開(kāi)人孔噴砂情況確定空氣導(dǎo)入量。應(yīng)緩慢開(kāi)展加溫工作，避免冷箱超壓和跑砂。在分餾塔通氣一定時(shí)間后，結(jié)合具體情況逐漸通入冷箱密封氮?dú)?，珠光砂加溫。在塔?nèi)設(shè)備和管道溫度與人孔密封氣溫度為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，結(jié)束加溫。

3 應(yīng)急處理冷箱泄漏擴(kuò)大風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策

（1）當(dāng)冷箱泄漏增大時(shí)，出現(xiàn)以下情況時(shí)應(yīng)停止空氣壓縮機(jī)和冷箱的運(yùn)行：泄漏大量液體及冷箱內(nèi)基礎(chǔ)溫度降低速度加快，并小于-50℃；檢查冷箱壁后發(fā)現(xiàn)凍裂及基礎(chǔ)損毀等情況；冷箱密封氣含有的氧量超過(guò)40%以上；冷箱的密封氣壓力快速增長(zhǎng)；制冷量加大后主冷液位依舊無(wú)法正常維持。

（2）如果冷箱泄露面積較大時(shí)，有危急人員出現(xiàn)、出現(xiàn)設(shè)備安全問(wèn)題以及工藝異常變化等問(wèn)題，比如上塔、下塔以及冷箱密封氣等壓力突然變化、冷箱噴砂和產(chǎn)生低溫蒸汽云等現(xiàn)象應(yīng)該及時(shí)停下運(yùn)行的空氣壓縮機(jī)和冷箱[3]。

（3）應(yīng)急處置對(duì)策：停下空氣壓縮機(jī)，將進(jìn)塔空氣及時(shí)切斷，避免泄漏面積不斷擴(kuò)大出現(xiàn)冷箱破裂和砂爆事故，在液體大量泄漏的情況下應(yīng)該將冷箱密封氣的充氣閥及時(shí)關(guān)閉，避免液體氣化加快冷箱超壓，禁止任何熱源通入冷箱；停下運(yùn)行的空分裝置后，冷箱通過(guò)放空閥泄壓，但應(yīng)保證塔內(nèi)壓力比冷箱密封氣壓力大10 kPa 以上，防止珠光砂向塔內(nèi)漏入；將塔內(nèi)液體及時(shí)排放出去，安全排放液體至液氧噴射蒸發(fā)器，對(duì)噴射蒸汽量加以調(diào)整；在冷箱周?chē)鸁o(wú)動(dòng)火的條件下排放；重視現(xiàn)場(chǎng)操作安全，注意操作的規(guī)范性；嚴(yán)格根據(jù)設(shè)備加溫操作規(guī)程給分餾塔加溫，避免過(guò)快加溫使冷箱超壓。如果有液體泄漏，禁止向分餾塔迅速加溫，可先自然復(fù)溫，保證有足夠的復(fù)溫時(shí)間，接著逐漸加溫，復(fù)溫速度標(biāo)準(zhǔn)是冷箱殼體不超壓。

4 結(jié)語(yǔ)

文章所探討的空分裝置冷箱泄漏問(wèn)題因及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行準(zhǔn)確分析判斷，采取了合理的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，能夠保障裝置運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。在停車(chē)檢修后能夠消除泄漏點(diǎn)，使冷箱壁結(jié)冰情況消失，恢復(fù)冷箱密封氣氧含量，滿(mǎn)足了預(yù)期要求。