危險氣體對煤化工空分裝置安全的影響

張亮，趙振宇(興安盟烏蘭泰安能源化工有限責任公司，內(nèi)蒙古 烏蘭浩特 137400)

0 引言

在工業(yè)生產(chǎn)中空分裝置的應用，會產(chǎn)生大量廢氣，尤其是在煤化工生產(chǎn)、制藥工業(yè)生產(chǎn)、石油生產(chǎn)以及化學工業(yè)生產(chǎn)，廢氣的排出會出現(xiàn)安全風險與安全隱患。為促使空分裝置能夠在煤化工生產(chǎn)中實現(xiàn)自身的安全穩(wěn)定運行，對危險氣體問題要給予更多重視與關注。在這一過程中，對不同類型危險氣體要有正確認識，并給出相應調(diào)整措施，確?？辗盅b置的安全穩(wěn)定運行。

1 空分裝置的環(huán)境要求

乙炔、甲烷等碳氫化合物以及二氧化碳、一氧化碳等氣體，會對空分裝置的安全生產(chǎn)運行產(chǎn)生很大影響，同時也主要是影響安全的有害氣體。在當今的大氣污染中，包括無機氣體以及有機氣體等100多種氣體，在此類氣體中，有部分氣體與一氧化碳、二氧化碳等氣體的理化特性相似。其中二氧化氮、氨氣等氣體，會對設備設施造成腐蝕。在溫度較低的環(huán)境中，部分氣體會析出結(jié)晶，使得通道、管道被堵塞[1]。如果出現(xiàn)此類情況，那么會形成碳氫化合物，出現(xiàn)干蒸發(fā)現(xiàn)象，帶來安全隱患，使得各環(huán)節(jié)工作安全受到影響。在空分裝置中包含原料空氣，而原料空氣的氣體組成存在不同，出現(xiàn)這一問題的主要原因是受到環(huán)境的影響。

如果將空分裝置應用在重污染化工區(qū)域當中，其中的微量有害氣體會超過正常標準，對空分裝置安全產(chǎn)生直接影響?；诖耍獙辗盅b置地址進行擬建，在擬建期間要對以下問題進行充分考慮與分析：(1)空壓機吸氣口要確保其安全性，要防止原料被氣體污染情況產(chǎn)生，在此期間，對于當?shù)刂鲗эL向要給予更多重視，將空壓機吸氣口設置在污染源的上風口中，減少污染問題的產(chǎn)生；(2)空壓機吸氣口要確保能夠與污染源之間保持相應距離，這樣才能避免污染問題；(3)相關工作人員要及時做好分子篩選擇工作，在實際選擇過程中，切不可貪圖小便宜，要選擇正規(guī)、大型廠家，這樣分子篩的質(zhì)量也會在一定程度上得到保障，防止在分子篩投入運行之后出現(xiàn)一系列隱患問題，帶來嚴重損失；對分子篩裝填高度要進行全面考慮，促使大雜質(zhì)氣體凈化安全系數(shù)能夠得到保障；(4)如果所處環(huán)境的酸堿性氣體相對較多，那么會對酸性氣體以及雜質(zhì)的清除提供更多便利。通過該種方式，實現(xiàn)對空分裝置的保護，延長空分裝置使用年限。針對預冷系統(tǒng)，可以采取直接換熱方法，將空氣與水之間直接接觸。在煤化工生產(chǎn)中，空分裝置往往被設置在化工區(qū)域中，因此，相關工作人員要充分考慮空分裝置的布局問題[2]。一旦在煤化工生產(chǎn)中，空分裝置的選址問題以及整體布局問題合理性沒有得到保障，那么對于空分裝置的安全運行產(chǎn)生很大影響?；诖?，工作人員在選址與布局過程中，要對各方面問題進行全面分析與了解，確保布局合理性與有效性，實現(xiàn)空分裝置的正常運行。

2 常見危險源與注意事項

2.1 油分含量分析

空分裝置在應用過程中，對原料氣有較高的要求，要確保原料氣無雜質(zhì)與純凈性，并且要對易燃易爆危險源進行有效控制。與此同時，對于測量工藝氣當中的油分要給予重視，如果油氣被帶入塔中，即使不進行生產(chǎn)工作，也會存在安全隱患。在實際操作工作開展中，工作人員要對油氣含量進行分析與了解：(1)針對操作期間機組排氣溫度以及空氣壓縮機潤滑油量做好控制工作，針對油水要定期做好吹除工作，實現(xiàn)空分裝置的正常運行。(2)工作人員針對預冷水質(zhì)是否含油問題，要進行定期檢查，明確其是否符合相應標準[3]。在這一過程中，還要檢查空分裝置的運行情況，明確在運行期間是否存在問題。如果存在問題，那么要給出相應調(diào)整措施。(3)在設備運行過程中，不管是進行生產(chǎn)工作還是停產(chǎn)，要對膨脹機系統(tǒng)密封器投運情況進行全方位監(jiān)視。如果在這一過程中出現(xiàn)密封氣壓過低情況，要及時將油泵關閉。(4)在安裝使用之前，做好脫脂處理工作，尤其是液氧、氧氣流經(jīng)當中指示儀表的處理工作，更要加強重視程度。新建的空分裝置，要及時做好脫脂脫碳處理工作。

2.2 氮氧化合物含量分析

在當今社會發(fā)展背景下，大氣中的氮氧化物含量每年以0.2%～0.3%速度增長，氮氧化物中的一氧化二氮氣體會對空分裝置的安全運行會產(chǎn)生很大影響。因此，帶入到空分裝置中的一氧化二氮要不斷降低，這也是保證空分裝置安全穩(wěn)定運行的關鍵。盡管一氧化二氮氣體的化學性質(zhì)較為穩(wěn)定，不會出現(xiàn)設備腐蝕情況與爆炸情況，但是其物理性質(zhì)同樣會對空分裝置造成影響。一氧化二氮的化學性質(zhì)主要來源是空分裝置中的溫度條件與壓力條件。在氮氧分離期間，由于受到不同因素影響，上塔底無法獲得純度較高的氧氣產(chǎn)品與液氧產(chǎn)品。此時如果出現(xiàn)液氮排放不充分問題，那么一氧化二氮會很快聚集。當一氧化二氮在液氧中的質(zhì)量分數(shù)超過相關標準時，一氧化二氮會析出形成固體，使得冷蒸發(fā)器通道會出現(xiàn)阻塞情況[4]。為最大程度上避免此類情況出現(xiàn)，要對分子篩吸附劑進行合理選用，從而將空氣中存在的一氧化二氮去除，實現(xiàn)對空氣中二氧化碳以及水分的吸收。

2.3 總烴、總氮含量分析

針對液氮中的碳氫化合物進行有效控制，同時按照時間做好相應分析記錄工作，在控制室當中要配備相應的在線分析儀，這樣可以為操作人員的監(jiān)控提供更多便利。在對液氧以及空氣當中存在的氮氧化合物進行檢測過程中，要對乙炔這一危險性最大的氣體進行有效監(jiān)測。如果在碳氫化合物中出現(xiàn)乙炔含量過高情況，那么可以采取以下方式，對問題進行解決，將乙炔含量控制在有效范圍內(nèi)：

(1)對在線分析儀是否正常運行進行檢查，在具體檢查中，可以采取不同方式，比如：現(xiàn)場分析方式、與其他工藝參數(shù)對照方式、觀察方向與大氣質(zhì)量方式等。接著要對碳氫化合物中乙炔過高的原因進行了解，并給出相應解決措施。

(2)為使得主冷液氧中濃縮的碳氫化合物等不同有害氣體能夠降低，可以通過加大液氧排放方式。在這一過程中，要及時對其他工況是否安全穩(wěn)定運行進行實時觀察。

(3)工作人員針對分子篩吸附器控制參數(shù)，對具體工作狀態(tài)進行檢查，明確其是否正常。為使得分子篩吸附器的安全得到提升，無論是空氣入罐之前的疏水導淋噴水，還是儀控閥具體工作情況，都要在現(xiàn)場中做好現(xiàn)場確認工作[5]。

(4)如果上述工作方式，都沒有降低乙炔含量過高情況，反而乙炔含量一直升高，并已經(jīng)達到停車極限，那么需要立即停車，將設備當中存在的液體及時排放出來。同時做好空分裝置的升溫解凍工作。

2.4 二氧化碳含量

在大氣中，二氧化碳的含量占據(jù)總體積分數(shù)0.03%左右，如果在溫度低于-78 ℃的環(huán)境當中，二氧化碳會從氣體形態(tài)轉(zhuǎn)化為固體形態(tài)，也就是人們熟知的干冰。固體形態(tài)的一氧化二氮會在熱換氣通道中固結(jié)，情況較為嚴重下，會出現(xiàn)熱換通道阻塞情況，使得通過流體阻力增加。此時，空分裝置無法實現(xiàn)自身的正常運行。如果二氧化碳與其他氣體凝結(jié)溫度或者凝固溫度相同，那么在壓力上升過程中，二氧化碳的凝固溫度以及凝結(jié)溫度也會提升?；诖耍獙⒔档偷涂辗炙械亩趸己孔鳛橐豁椫攸c工作。

3 關鍵設備操作應該注意的問題

為使得煤化工空分裝置安全得到保障，實現(xiàn)化工生產(chǎn)工作的有序進行，針對關鍵設備的操作注意事項，相關工作人員要有正確把握。只有這樣才能將關鍵設備的優(yōu)勢與價值發(fā)揮出來，減少危險氣體的產(chǎn)生，將危險氣體控制在有效范圍內(nèi)，減少危險事故的出現(xiàn)。

(1)要確保預冷系統(tǒng)與監(jiān)視設備的安全穩(wěn)定運行，此時要確?？绽渌撞恳何坏目煽匦耘c空氣出口溫度的可控性。在預冷系統(tǒng)與監(jiān)視設備的操作中，要嚴格按照相應標準與規(guī)定進行，從而將系統(tǒng)優(yōu)勢與監(jiān)控設備價值發(fā)揮出來，實現(xiàn)對空分裝置運行的有效監(jiān)督與管理。及時發(fā)現(xiàn)空分裝置運行使用中存在的問題，并給出相應調(diào)整措施。

(2)針對純化系統(tǒng)，在系統(tǒng)運行中，要確保能夠?qū)⒈O(jiān)視程序切換為正常運行，此時對蒸汽加熱溫度情況要進行監(jiān)督與檢查。同時還要明確分子篩的再生溫度趨勢情況，對純化器出口的二氧化碳含量，要進行實時監(jiān)督，確保各環(huán)節(jié)工況都能夠被控制在有效范圍內(nèi)。

(3)針對增壓膨脹及高低壓板式熱換系統(tǒng)的應用，工作人員要時刻關注膨脹增壓端以及膨脹段振值的變化情況。同時還要檢查機組密封氣壓是否存在異常情況等。同時，還要重點關注熱端溫度差變化，并對數(shù)據(jù)變化原因進行分析與總結(jié)。

4 結(jié)語

綜上所述，實際上空分裝置是由不同系統(tǒng)組成，比如：增壓膨脹系統(tǒng)、分子篩純化系統(tǒng)以及精餾系統(tǒng)等。空分裝置是否能夠?qū)崿F(xiàn)自身的安全穩(wěn)定運行，會對后續(xù)工作的展開產(chǎn)生直接影響。一般情況下需要在整套煤化工流程前端設施空分裝置，如果在這一過程中出現(xiàn)問題，那么會對后續(xù)工序造成影響，嚴重情況下會出現(xiàn)全部停車情況。因此，在實際操作中要注意工作人員要做好全方位觀察工作，觀察增壓膨脹系統(tǒng)參數(shù)變化情況、高低壓板式熱換系統(tǒng)參數(shù)情況。同時還要觀察機組密封氣壓力是否正常等，針對其中變化的參數(shù)信息，要對變化原因進行分析，并做好總結(jié)工作等，確?？辗盅b置的安全運行，減少危害氣體的影響。