空分装置主冷的安全运行及防爆措施研究

空分装置主冷的安全运行及防爆措施研究

杜创浩

宁夏煤业公司甲醇分公司 宁夏 银川 750000

摘要：现如今，我国对空分装置的应用越来越广泛。空分装置主要的循环水用户是凝汽器、压缩机级间冷却器、预冷系统，大部分换热器位高低，导致供水压力高，能量浪费严重。系统监控手段有限，无法精确调整塔平衡，使冷却塔达到最佳冷却效果，导致夏季极端工况水温偏高。为响应国家节能号召，在充分了解空分装置循环水运行特点后，就空分装置主冷的安全运行及防爆措施进行研究，以供参考。

关键词：防爆措施；空分装置；主冷

引言

随着国家2030年碳达峰时间的临近，我国正处于从能源双控向碳排放双控转型的关键期，碳政策趋紧和达峰期限倒逼使得能源变得越来越“稀缺”。空分装置用电量较大，属于传统的能源消耗大户，运行中电耗占总能源消耗比例超过95%；能源费用占生产总成本比例超过80%。因此，讨论影响空分装置能耗指标的主要因素，积极开展空分装置能效对标分析，强化新建项目能效水平对地区能耗双控目标完成有积极的推动作用；同时开展能效对标对深入挖掘装置节能降碳潜力，实现项目的高效经济运行尤为重要。

1空分装置主冷爆炸概述

空分装置主冷爆炸可以引发微爆和严重爆炸两种不同程度的爆炸事故，主冷微爆的影响范围相对较小，但是会导致空分装置工况平衡被打破，从而降低氧气产量和氧气纯度，会对企业正常生产产生影响；而主冷严重爆炸会破坏空分装置的保冷箱，影响其外部形体，严重时还会损坏附近的建筑和设施并导致人员伤亡。根据实际情况可知，在空气压缩、空气预冷净化、空气分离等阶段都可能导致主冷爆炸情况。在空气压缩阶段，以下原因会导致主冷爆炸的情况：1）电动机内存在100℃以上温度、冒烟、火灾等不良情况；2）冷却水供应出现问题；3）排气管路积攒大量积碳而出现自燃情况，之所以会出现此种情况是因为拥有过高排气温度，当气缸内存在140~160℃温度时，仅需几小时就可完成氧化；4）油系统或油泵无法正常运行，无法满足充足供应润滑油的要求；在空气预冷净化阶段，在化工生产中吸附罐是最重要的空气净化装置，在空气净化阶段会除去多种可燃气体，但是若是存在积聚和通风不畅等不良影响，将会形成爆炸性混合物，若是接触火源、高热等会出现爆炸事故。同时分子筛吸附器堵塞问题也会引发爆炸。在空气分离阶段，膨胀机、精馏塔、空压机等可能出现混杂润滑油脂、杂质堵塞等不良情况，当这些不良情况达到一定程度时，同样具备引发主冷爆炸事故的风险。

2有效预防空分装置主冷爆炸的措施

2.1降低低温液体的入口温度

可以将离心低温泵放置在保冷箱内，通过在保冷箱内填充珠光砂并通入密封气保证保冷箱内微正压，以降低外界热量的传入。离心低温泵的入口管路需要做好保温，若距离太长的话建议采用真空管道，减少低温液体冷量的损失，使得液体的汽化减少。

2.2空分的节能分析

空分装置的主要循环水用户为压缩和预冷两个单元。压缩单元主要为空气压缩机、增压机的表冷器、级间冷却器、油冷器提供冷却水。调整循环水供回水等压差，换热器水量不会发生变化。预冷单元循环水主要为空冷塔、水冷塔等提供喷淋水。（1）压缩单元最高点换热器为增压机级间四段冷却器，高度为13.0ｍ；次高点换热器为空压机级间冷却器，高度为10.0ｍ。系统水泵出口和回水总管的压头均高于所供装置的最高点换热器；在最高点换热器回水侧不产生负压的情况下，存在ΔＨ为10.0ｍ的水头浪费。可以通过调整等压差的手段，同步降低循环水供水和回水压力而换热器的换热量不变，系统中的换热器运行正常。（2）预冷单元空冷塔为恒压0.50ＭＰａ，循环水经增压泵增压至0.85ＭＰａ后，经空冷塔循环水进水调节阀（ＦＶ1604）调节控制后送入塔内开式喷淋，通过循环水系统的阀门可以对供水压力进行控制。但是，因受制于塔内空气压力，无法对回水压力进行控制，故不直接满足等压差降压。水冷塔内部为常压，回水压力也无法进行控制，与空冷塔类似。空冷系统循水通过增压泵增压，由ＦＶ1604调节进入空冷塔喷淋降温，水冷系统循环水由水冷塔循环水进水调节阀（ＬＶ1700）控制流量后进入冷冻水塔。

2.3严格控制碳氢化合物含量

想要使主冷碳氢化合物含量始终处于规范水平，首先应从设计工作入手，在设计主冷内部结构时，相关人员应尽量优化其内部液体流动性，避免液体无法达到部分地区的问题，以此避免死角处聚积各种碳氢化合物。当液氧中的总烃和空气中碳氢化合物超出规定限值时，相关人员务必严格遵守行业内部关于处理空分装置总烃超标的规定，利用降负荷措施处理空分系统，适当降低气体流入系统中的量，控制单侧分子筛吸附剂具有更短的吸附时间，进而将分子筛吸附负荷维持在更低水平，降低主冷液氧中总烃含量。在此过程中，相关人员还应关注污染源处理问题，借助风向标全面、系统地收集碳氢化合物含量、风力、气压、风向等参数，进而为污染源清除工作提供依据。同时，相关人员务必积极推进分子筛吸附器和吸附剂改进工作。以大庆某石化厂为例，其出于增强空分装置吸附器吸附性能的目的，在充分考虑乙烷特性的基础上研制出了专用的吸附剂，该吸附剂与13X分子筛相配合，可完成对乙烷杂质的有效吸附，从而将后续工序中乙烷含量控制在更低程度。

2.4现场运行方面

首先，在设备管道安装过程中，不可避免地会产生一些固体杂质，会在原始开车阶段集聚在离心低温泵入口，造成泵入口压力降低，容易造成泵的气蚀。因此，在泵开始运行前，做好管路的吹扫工作，开车前期当发现泵入口压力有下降时，停泵清理过滤器，将管道内的杂质排到系统之外。其次，离心低温泵运行前要先进行加温，保证露点在－65℃以下，防止冰堵造成泵入口压力降低；加温后需进行充分的气冷、液冷，将泵冷透，避免冷却不到位造成启动时低温液体汽化从而引起泵的气蚀。最后，将离心低温泵的联锁投用，贮槽液位低低、出口流量低低、泵进出口压差低低、泵出口温度高高等都可联锁离心低温泵停车，使得泵运行的转速、出口压力和流量运行在合理的区间内，降低了泵气蚀的危险。

2.5定期排放少量液氧

在空分装置主冷运行过程中，相关人员可每隔一段时间排放出一定比例的空分装置液氧。在将液氧排出空分装置的过程中会带出一定数量的碳氢化合物，此种方式对于不易被吸附的碳氢化合物非常有效。在空分装置主冷运行环节中，相关人员应设置连续排放1%液氧的环节，保证始终能够更新一部分主冷器液氧，避免烃类物质超标的问题。

结语

综上所述，空分装置主冷爆炸是因为多方面因素共同作用导致的，在实际开展空分装置主冷安全运行管理工作时，一方面相关人员应该利用抓住空气来源关、把住空气压缩关、加强空气净化关、强化深冷分离关等举措提升空分装置整体防爆性能 ；另一方面，相关人员应对空分装置主冷防爆措施进行细化，在充分考虑实际情况的基础上落实严控引爆源、合理控制碳氢化合物含量、落实实时监测、定期排放少量液氧等措施。综合运用以上措施，可有效避免空分装置主冷爆炸问题，提升生产工作的安全性和稳定性，推动企业可持续发展。

参考文献

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