危险气体对煤化工空分装置安全的影响

张亮，赵振宇(兴安盟乌兰泰安能源化工有限责任公司，内蒙古 乌兰浩特 137400)

0 引言

在工业生产中空分装置的应用，会产生大量废气，尤其是在煤化工生产、制药工业生产、石油生产以及化学工业生产，废气的排出会出现安全风险与安全隐患。为促使空分装置能够在煤化工生产中实现自身的安全稳定运行，对危险气体问题要给予更多重视与关注。在这一过程中，对不同类型危险气体要有正确认识，并给出相应调整措施，确保空分装置的安全稳定运行。

1 空分装置的环境要求

乙炔、甲烷等碳氢化合物以及二氧化碳、一氧化碳等气体，会对空分装置的安全生产运行产生很大影响，同时也主要是影响安全的有害气体。在当今的大气污染中，包括无机气体以及有机气体等100多种气体，在此类气体中，有部分气体与一氧化碳、二氧化碳等气体的理化特性相似。其中二氧化氮、氨气等气体，会对设备设施造成腐蚀。在温度较低的环境中，部分气体会析出结晶，使得通道、管道被堵塞[1]。如果出现此类情况，那么会形成碳氢化合物，出现干蒸发现象，带来安全隐患，使得各环节工作安全受到影响。在空分装置中包含原料空气，而原料空气的气体组成存在不同，出现这一问题的主要原因是受到环境的影响。

如果将空分装置应用在重污染化工区域当中，其中的微量有害气体会超过正常标准，对空分装置安全产生直接影响。基于此，要对空分装置地址进行拟建，在拟建期间要对以下问题进行充分考虑与分析：(1)空压机吸气口要确保其安全性，要防止原料被气体污染情况产生，在此期间，对于当地主导风向要给予更多重视，将空压机吸气口设置在污染源的上风口中，减少污染问题的产生；(2)空压机吸气口要确保能够与污染源之间保持相应距离，这样才能避免污染问题；(3)相关工作人员要及时做好分子筛选择工作，在实际选择过程中，切不可贪图小便宜，要选择正规、大型厂家，这样分子筛的质量也会在一定程度上得到保障，防止在分子筛投入运行之后出现一系列隐患问题，带来严重损失；对分子筛装填高度要进行全面考虑，促使大杂质气体净化安全系数能够得到保障；(4)如果所处环境的酸碱性气体相对较多，那么会对酸性气体以及杂质的清除提供更多便利。通过该种方式，实现对空分装置的保护，延长空分装置使用年限。针对预冷系统，可以采取直接换热方法，将空气与水之间直接接触。在煤化工生产中，空分装置往往被设置在化工区域中，因此，相关工作人员要充分考虑空分装置的布局问题[2]。一旦在煤化工生产中，空分装置的选址问题以及整体布局问题合理性没有得到保障，那么对于空分装置的安全运行产生很大影响。基于此，工作人员在选址与布局过程中，要对各方面问题进行全面分析与了解，确保布局合理性与有效性，实现空分装置的正常运行。

2 常见危险源与注意事项

2.1 油分含量分析

空分装置在应用过程中，对原料气有较高的要求，要确保原料气无杂质与纯净性，并且要对易燃易爆危险源进行有效控制。与此同时，对于测量工艺气当中的油分要给予重视，如果油气被带入塔中，即使不进行生产工作，也会存在安全隐患。在实际操作工作开展中，工作人员要对油气含量进行分析与了解：(1)针对操作期间机组排气温度以及空气压缩机润滑油量做好控制工作，针对油水要定期做好吹除工作，实现空分装置的正常运行。(2)工作人员针对预冷水质是否含油问题，要进行定期检查，明确其是否符合相应标准[3]。在这一过程中，还要检查空分装置的运行情况，明确在运行期间是否存在问题。如果存在问题，那么要给出相应调整措施。(3)在设备运行过程中，不管是进行生产工作还是停产，要对膨胀机系统密封器投运情况进行全方位监视。如果在这一过程中出现密封气压过低情况，要及时将油泵关闭。(4)在安装使用之前，做好脱脂处理工作，尤其是液氧、氧气流经当中指示仪表的处理工作，更要加强重视程度。新建的空分装置，要及时做好脱脂脱碳处理工作。

2.2 氮氧化合物含量分析

在当今社会发展背景下，大气中的氮氧化物含量每年以0.2%～0.3%速度增长，氮氧化物中的一氧化二氮气体会对空分装置的安全运行会产生很大影响。因此，带入到空分装置中的一氧化二氮要不断降低，这也是保证空分装置安全稳定运行的关键。尽管一氧化二氮气体的化学性质较为稳定，不会出现设备腐蚀情况与爆炸情况，但是其物理性质同样会对空分装置造成影响。一氧化二氮的化学性质主要来源是空分装置中的温度条件与压力条件。在氮氧分离期间，由于受到不同因素影响，上塔底无法获得纯度较高的氧气产品与液氧产品。此时如果出现液氮排放不充分问题，那么一氧化二氮会很快聚集。当一氧化二氮在液氧中的质量分数超过相关标准时，一氧化二氮会析出形成固体，使得冷蒸发器通道会出现阻塞情况[4]。为最大程度上避免此类情况出现，要对分子筛吸附剂进行合理选用，从而将空气中存在的一氧化二氮去除，实现对空气中二氧化碳以及水分的吸收。

2.3 总烃、总氮含量分析

针对液氮中的碳氢化合物进行有效控制，同时按照时间做好相应分析记录工作，在控制室当中要配备相应的在线分析仪，这样可以为操作人员的监控提供更多便利。在对液氧以及空气当中存在的氮氧化合物进行检测过程中，要对乙炔这一危险性最大的气体进行有效监测。如果在碳氢化合物中出现乙炔含量过高情况，那么可以采取以下方式，对问题进行解决，将乙炔含量控制在有效范围内：

(1)对在线分析仪是否正常运行进行检查，在具体检查中，可以采取不同方式，比如：现场分析方式、与其他工艺参数对照方式、观察方向与大气质量方式等。接着要对碳氢化合物中乙炔过高的原因进行了解，并给出相应解决措施。

(2)为使得主冷液氧中浓缩的碳氢化合物等不同有害气体能够降低，可以通过加大液氧排放方式。在这一过程中，要及时对其他工况是否安全稳定运行进行实时观察。

(3)工作人员针对分子筛吸附器控制参数，对具体工作状态进行检查，明确其是否正常。为使得分子筛吸附器的安全得到提升，无论是空气入罐之前的疏水导淋喷水，还是仪控阀具体工作情况，都要在现场中做好现场确认工作[5]。

(4)如果上述工作方式，都没有降低乙炔含量过高情况，反而乙炔含量一直升高，并已经达到停车极限，那么需要立即停车，将设备当中存在的液体及时排放出来。同时做好空分装置的升温解冻工作。

2.4 二氧化碳含量

在大气中，二氧化碳的含量占据总体积分数0.03%左右，如果在温度低于-78 ℃的环境当中，二氧化碳会从气体形态转化为固体形态，也就是人们熟知的干冰。固体形态的一氧化二氮会在热换气通道中固结，情况较为严重下，会出现热换通道阻塞情况，使得通过流体阻力增加。此时，空分装置无法实现自身的正常运行。如果二氧化碳与其他气体凝结温度或者凝固温度相同，那么在压力上升过程中，二氧化碳的凝固温度以及凝结温度也会提升。基于此，要将降低低空分塔中的二氧化碳含量作为一项重点工作。

3 关键设备操作应该注意的问题

为使得煤化工空分装置安全得到保障，实现化工生产工作的有序进行，针对关键设备的操作注意事项，相关工作人员要有正确把握。只有这样才能将关键设备的优势与价值发挥出来，减少危险气体的产生，将危险气体控制在有效范围内，减少危险事故的出现。

(1)要确保预冷系统与监视设备的安全稳定运行，此时要确保空冷塔底部液位的可控性与空气出口温度的可控性。在预冷系统与监视设备的操作中，要严格按照相应标准与规定进行，从而将系统优势与监控设备价值发挥出来，实现对空分装置运行的有效监督与管理。及时发现空分装置运行使用中存在的问题，并给出相应调整措施。

(2)针对纯化系统，在系统运行中，要确保能够将监视程序切换为正常运行，此时对蒸汽加热温度情况要进行监督与检查。同时还要明确分子筛的再生温度趋势情况，对纯化器出口的二氧化碳含量，要进行实时监督，确保各环节工况都能够被控制在有效范围内。

(3)针对增压膨胀及高低压板式热换系统的应用，工作人员要时刻关注膨胀增压端以及膨胀段振值的变化情况。同时还要检查机组密封气压是否存在异常情况等。同时，还要重点关注热端温度差变化，并对数据变化原因进行分析与总结。

4 结语

综上所述，实际上空分装置是由不同系统组成，比如：增压膨胀系统、分子筛纯化系统以及精馏系统等。空分装置是否能够实现自身的安全稳定运行，会对后续工作的展开产生直接影响。一般情况下需要在整套煤化工流程前端设施空分装置，如果在这一过程中出现问题，那么会对后续工序造成影响，严重情况下会出现全部停车情况。因此，在实际操作中要注意工作人员要做好全方位观察工作，观察增压膨胀系统参数变化情况、高低压板式热换系统参数情况。同时还要观察机组密封气压力是否正常等，针对其中变化的参数信息，要对变化原因进行分析，并做好总结工作等，确保空分装置的安全运行，减少危害气体的影响。