空分装置主冷凝蒸发器爆炸的原因及防范措施

曹倩

（玉门油田炼油化工总厂动力车间，甘肃 玉门 735200）

0 引言

为了提升装置安全运行的水平，要对空分装置主冷凝蒸发器防爆问题予以综合监管，打造多元完整的技术管控措施，满足引爆元控制工作要求的同时强化监管力度，从根本上避免爆炸问题造成的不良影响。

1 空分装置主冷凝蒸发器爆炸的危害

空分装置主冷凝蒸发器爆炸分为微爆和严重爆炸。其中，严重爆炸甚至会造成保冷箱整体出现倾斜倒塌的问题，造成较为严重的经济损失和人员伤亡事故。而微爆尽管不会产生较为严重的后果，但是会对空分装置的工况平衡产生影响，使得氧气纯度降低，制约常规化生产工作的运行效果和综合质量[1]。

2 空分装置主冷凝蒸发器爆炸的原因及条件

2.1 空分装置主冷凝蒸发器爆炸的原因

造成空分装置主冷凝蒸发器爆炸的原因较多，且环境因素较为复杂，一般会分为物理性爆炸和化学性爆炸，其中，化学性爆炸是主要原因。对化学爆炸的机理予以分析，要从可燃物、助燃物以及引爆源分析，从而有效结合综合因素了解可能造成爆炸的隐患问题，为后续建立完整的防范机制予以保障。

第一，从引爆源的角度进行分析。爆炸性杂质固体颗粒在互相摩擦的过程中会增加爆炸的几率。另外静电放电也是较为常见的问题，若是二氧化碳的含量超标0.02%～0.03%，就会增加较大的静电参数，使得静电位达到3 000 V以上。除此之外，气波冲击、流体冲击等也会造成严重的压力脉冲问题，使得局部出现压力升高和温度升高的现象。

第二，从可燃物的角度进行分析。在空分装置主冷凝蒸发器应用环境中，乙炔气体、碳氢化合物等都是较为危险的爆炸可燃物，使得应用安全性受到影响。

第三，从助燃物的角度进行分析，空分装置主冷凝蒸发器应用时，气氧和液氧是最关键的助燃物，为了满足安全管理要求，要对其含量和存储方式等予以集中管理[2]。

除此之外，因为化工装置在布局时就存在装置集中的情况，若是泄漏就会产生非常严重的问题。例如，空气设备吸入口碳氢化合物的含量超出基础标准参数，在一定条件下和爆炸源混合，就会产生化学性爆炸。

2.2 爆炸源的形成条件

空气中含有成分较多，不仅包含O2、NH3、H2O、CO2、C2H2等气体，还含有灰尘等固体物质，多采用吸附法实现液空、液氧等空气中的H2O、CO2、C2H2进行清除，确保液空、液氧的净化效果。在化工装置中，若是出现泄露量过高情况，则会使得空分设备吸入口处的碳氢化合物含量超高，而利用分子筛可将H2O、CO2、C2H2等气体清除，但无法实现甲烷、乙烷等气体的清除，其则随着空气进入空分塔中，只有少部分能够随着氧气的蒸发被带走，但大部分气体溶解在液体中，在长期运行中，空分塔内液体的烃浓度持续增加，超出了液体溶解度，并聚集成固体形式，在一定条件下与氧气发生化学反应，形成爆炸源，增加了空分装置主冷凝蒸发器的爆炸风险。已有大量的研究表明，液氧中C2H2具有较高的爆炸敏感性，C2H2在空气中的分压很低，但在液空中的溶解度较大，当液氧在主冷凝蒸发器蒸发时，乙炔则会以白色固体颗粒的形式悬浮在液氧中，其化学活泼性较高，性质不稳定，其在与塔壁、通道发生摩擦时，容易出现爆炸，成为主冷凝蒸发器爆炸的主要因素；另外，在液氧中乙炔不超标而发生的爆炸时，应重视主冷凝蒸发器结构的检查，若存在结构不合理、通道堵塞、操作不当等因素，使得液氧流动性较差，则会使得乙炔在局部呈现浓缩状态，增加其不稳定性，进而增加发生爆炸的风险。

3 空分装置主冷凝蒸发器爆炸的防范措施

为了全面提升空分装置主冷凝蒸发器防爆效果，要积极落实完整且合理的防范管控机制，提高综合管理水平，从而实现经济效益和安全管理效益的共赢。

3.1 完善空气源管理水平

第一，因为空分装置的主要原料就是大气，因此，大气的质量是决定空分装置主冷凝蒸发器运行稳定性的重要参数，要对其予以集中管控，才能优化控制液氧中烃类的变化。一方面，要积极完善大气质量监测工作，按照固定周期完成监测结果的汇总和分析。另一方面，要设定风向标，并且结合风向变化着重了解碳氢含量，若是超标就要及时进行安全排放。

第二，要对空气净化效果予以全面分析，结合综合应用要求和方案落实对应的管理工作，因为空气污染等问题会影响空分装置主冷凝蒸发器安全性，所以，压缩后的无油空气也会含有乙炔、乙烯、二氧化碳等物质，为了避免爆炸问题，就要对其进行全面的脱除处理。

（1）在空冷塔设置液位联锁处理模式，匹配高阶和低阶，有效避免空压机异常运行增加的安全隐患。

（2）要结合空分装置主冷凝蒸发器运行环境，对分子筛吸附器予以集中控制，确保能落实动态化筛填量的控制和处理，减少烃类物质进入分馏塔的几率[3]。

（3）结合分子筛的应用要求强化在线监测，有效避免二氧化碳超标对设备造成影响。

3.2 完善空气压缩处理水平

在空分装置主冷凝蒸发器防爆工作中，为了满足应用要求和规范，也要按照标准化流程完成空气压缩处理。在空分装置运行时，空压机系统的空气进入分馏塔系统，难免会留存部分的润滑脂，而这是造成爆炸问题的重要隐患之一。主要是因为润滑脂的油脂会吸附在主冷设备上，油膜增厚就会和不饱和烃、氮氧化物等物质发生化学反应，可燃物遇火就会增加爆炸的几率，制约综合管控效果。基于此，要对空气压缩过程予以综合监管。

首先，利用自洁式过滤器完成空气吸入口的处理，并且优化空压机入口位置的空气质量，避免质量水平不符合实际应用。

其次，空压机轴封的方式要结合实际应用予以调整，采取无油润滑完成，避免空气带油增加安全隐患。

最后，空压机要设置自保联锁结构，并且配合在线振动监测系统，按照报警数值、停车限值等予以集中管控和处理，从根本上维持运行效果，也能减少频繁开关机出现的杂质带入问题。

综上所述，在空分装置主冷凝蒸发器防爆工作中，要对空气压缩效果进行集中监管，按照标准化流程和要求完成对应的操作内容，减少杂质对应用效果产生的影响，并全面提升安全运行水平和综合应用质量[4]。

3.3 完善深冷分离处理工序

对于分馏塔整体运行结构而言，空分装置主冷凝蒸发器的防爆工作是关键环节，为了减少安全隐患的留存，就要结合深冷分离的要求落实更加合理的控制工序。

第一，要保证空分装置主冷凝蒸发器基础结构设计本身就具有防爆效果，对应的特殊结构也要具备防治烃类析出量增高的处理装置。新型的防爆结构能减少浓缩积聚等问题。

第二，要保证主冷板式单元能利用全浸式操作，有效减少烃类析出产生的不良影响。

第三，要增设液氧连续排放装置，并且匹配间断式不定量排放操作模式打造高水准应用平台，减少烃类积聚产生的安全隐患。

第四，要着重关注液氧吸附器的应用效果，并且配合实际应用环境增设脱炔、脱极性有机物的水平，维持综合应用的质量效果，最大程度上搭建合理且科学的空分装置主冷凝蒸发器应用环境。

第五，在信息技术不断发展的时代背景下，为了满足综合应用处理和管控工作的需求，要结合自动化技术、智能化技术等落实相应的管理工作，因此，要匹配对应的在线分析仪器，有效完成数据的实时性检索和实时性汇总分析，提高综合应用管控的水平[5]。

第六，要借助在线分析、离线直接和离线浓缩等方式进行对比，从而准确了解液氧中烃类物质的动态信息，最大化提升整个系统运行的稳定性和安全性，避免安全隐患造成的不良影响。首先，要对活塞式氧压机予以定期的检查分析，确保其无残留油且不会出现泄漏问题。其次，要增设快速切断阀门以避免烃类气体反窜的联锁系统。最后，要结合实时性信息检索和监督系统对液氧储存槽中的物质进行定时监测和分析，若是出现超标等问题就要及时排放处理。

3.4 优化管理人员水平

在空分装置主冷凝蒸发器防爆工作中，除了要建立完整的设施监管机制外，也要提升管理人员的综合水平，建构合理的安全指导管控机制，确保相关工作人员都能按照标准化流程和规范要求维持工作的合理性。

一方面，要定期进行操作规程的指导，并且结合实际环境和应用要求建立动态化管控模式，避免静态化管理结构对安全问题监管工作造成影响。完善制度管理模式，就能最大程度上对相关人员予以制度和应用方案的指导。

另一方面，要对操作人员进行岗前培训和考核，并且匹配不定期的演练和综合测试，从根本上提高空分装置主冷凝蒸发器防爆工作的水平[6]。

4 结语

总而言之，为了提升空分装置主冷凝蒸发器防爆效果，就要全面分析产生爆炸的机理和影响因素，结合实际情况制定更加合理有效的管控机制，践行预防为主的管理原则，提升防范措施的综合应用价值，从而减少爆炸问题造成的恶劣影响，推进行业健康可持续发展。