大型内压缩空分装置风险隐患分析及改进措施

波动，现场巡检时应注意检查冷箱现场压力表有无异常波动，
冷箱附近是否有珍珠岩散落；注意冷箱外管线有无异常振动现象。

完善冷箱附近的现场视频监控，确保泄漏发生及扩大时能及时发现并处理。

2.2 纯化系统异常导致主冷烃类聚集风险及预防
碳氢化合物在主冷液氧中积聚，使其在液氧中浓度升高。

特别是乙炔在液氧中局部浓缩可能析出危险的固体乙炔，如果碳氢化合物不能被及时排出，会导致浓度超标，严重时在冲击磨擦或静电等引爆源作用下发生爆炸。

此外，液氧、液氮、液氩常温下会急剧气化膨胀，在体积得不到充分释放的情况下，压力急剧上升，可引起设备、管道因超压而产生物理爆炸。

大量泄漏的氧气与可燃物质相遇又可引起燃烧或化学爆炸，比气态纯氧危险性更大。

空气中的烃类等易燃易爆组分主要靠分子筛纯化器除去，纯化系统还可以清除空气中的水和二氧化碳等易结冰组分，防止冷箱设备和管道冰堵。

纯化系统一旦无法正常工作，发生如二氧化碳穿透等异常工况时，会导致冷箱内低温设备冰堵，生成负荷无法维持，主冷内烃类聚集的风险也会大大增加。

为防止主冷烃类聚集爆燃事故发生，首先需保证空分装置预冷纯化单元正常运行，确保纯化器吸附效果。

生产中循环水温度不宜过高，尽量控制进纯化器的空气温度，降低其含水量，避免分子筛吸水负荷过大导致二氧化碳及烃类无法及时吸附发生穿透。

为防止冷凝蒸发器局部干蒸发，需加强全浸式冷凝蒸发器液位监控，确保全浸操作。

为防止冷凝蒸发器的静电感应引起因乙炔和碳氢化合物浓缩所造成的爆炸事故，冷凝蒸发器必须采取接地措施。

主冷凝蒸发器及液氧槽等碳氢化物易聚集的部位中应设置在线碳氢化合物监测仪表，并定期手工监测。

同时应对空压机吸入口空气中碳氢化合物等组分含量按要求定期分析，超标时及时停车处理，避免事故发生。

2.3 涉氧设备及管道爆燃风险及预防
氧经压缩后，在输送的过程中，涉氧设备及输送氧气的管
道内，如存有油脂、溶剂、橡胶等可燃物质，随着气流运动与管壁或机体发生磨擦、撞击，会产生大量磨擦热，导致氧气管道、机器迅速燃烧。

而氧气管道内，若存在铁锈、焊渣或其他高危杂质，在气流的作用下，杂质与管道发生磨擦，会产生高温而发生爆燃。

爆燃的危险性与杂质的种类、粒度和氧气流速有直接关系。

杂质的粒度越细，氧气流速越大，越易爆燃。

在一定条件下，许多金属都能在纯氧中燃烧。

如输送氧气的钢管，由于
1 装置简介
某公司56000Nm 3/h O 2空分装置为水煤浆制氢装置配套装置，由液化空气(杭州)有限公司(Air Liquide)提供，装置采用立式分子筛前端净化，液氧、液氮双泵内压缩，全精馏无氢制氩流
程。

装置设计6.5MPa 氧气产量56000Nm 3/h ，
4.2MPa 高压氮气产量30000Nm 3/h ，
2.2MPa 中压氮气产量5000Nm 3/h ，0.125MPa 低压氮气产量30000Nm 3/h ，
装置配建500m 3、1000m 3
液氮槽，未配建液氧槽。

2019年7月19日17时45分左右，河南省三门峡市河南煤气集团义马气化厂(以下简称义马气化厂)C 套空气分离装置发生爆炸事故，造成15人死亡、16人重伤。

事故发生后，空分装置生产和安全管理面临更高的标准和要求，本装置针对装置主要风险及相关预防措施完善程度开展了深度排查。

2 空分装置主要风险及预防
2.1 冷箱泄漏导致设备损坏风险及预防
冷箱泄漏是指冷箱内设备、管线、仪表等设施发生泄漏。

泄
漏一般由超温、超压、设备腐蚀、振动、设计制作缺陷等因素引起。

冷箱泄漏危害极大，液体管线在冷箱内泄漏后剧烈气化，严重时会造成砂爆甚至是液氧爆炸等安全事故。

义马事故发生的直接原因就是冷箱泄漏导致砂爆，最终引起设备倒塌和液氧爆炸。

即使冷箱轻微泄漏对装置生产也有极大影响。

本装置2016年5月6日17时，冷箱内液体管线发生泄漏，主冷箱5层与6层间钢板冻裂，珠光砂飘出。

后续的扒砂查漏检修工作导致装置停产长达25天。

消漏完成重新开工后，空分装置精馏塔压力异常升高。

上塔压力由原来的30kPa 左右升高至40kPa ，纯化器再生气及水冷塔污氮量明显减少，装置生产负荷无法维持。

原因为之前珠光砂通过断裂的管线进入污氮出塔管线，从而导致主污氮通道堵塞，不得不再次停工并对相应管线进行反吹后装置生产才恢复正常。

为预防冷箱泄漏造成事故，空分装置冷箱基础应设测温点，宜设置低报警值。

夹层充压的干燥氮气应正常投用；夹层气压力应配备监测仪表，并设置高报警值。

发生泄漏时能第一时间发现异常。

冷箱夹层应配备在线氧含量分析仪，并设置高报警值；一旦冷箱内发生泄漏导致超标后应及时停车处置。

在日常生产和管理中应定期检查确认冷箱呼气阀及泄放设施保持完好。

需密切关注冷箱箱体外腐蚀、结露或挂霜有无突然扩大的异常情况。

冷箱内泄漏会造成夹层压力异常升高及
大型内压缩空分装置风险隐患分析及改进措施
黄剑平，张兴(中国石化金陵分公司化工一部，江苏 南京 210033)
摘要：对内压缩空分装置对生产影响较大的风险点进行归类，提出预防措施。

结合实际生产中预防措施的落实情况对某大型内压缩空分装置进行隐患排查分析，并针对未落实防范措施的风险点提出相应整改建议，为同类型空分装置提供参考借鉴。

关键词：内压缩空分；风险排查；改进措施文章编号：1008-4800(2021)03-0150-02
DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.03.071
清。

主副冷箱过桥处跑冷及腐蚀情况较为严重；冷箱部分接地线存在腐蚀现象；冷箱夹层压力测点只有主冷箱顶部一个。

未来装置将进一步完善冷箱区域标识及监控设施，增加进出冷箱相关管线标识。

进一步检查冷箱接地、基础温度测量探头、基础加热器等设施的完好性，尽快落实腐蚀较严重区域的防腐工作。

增设冷箱氧含量在线分析仪，增设冷箱压力测点，主、副冷箱分别设置顶部、底部夹层压力测点。

加强对冷箱泄漏风险的监控。

3.3 氧气外送系统
氧气外送防护墙入口正对通道，有伤害行人的风险；氧气管道上压力表根部阀设置在防护墙内，压力表故障时需人员进入防护墙检修；防护墙外手轮及压力表无位号标识。

空分装置将进一步完善氧气外送阀门组区域管理，氧气外送防护墙改为迷宫式入口，避免入口正对人员通道；相关压力表根部阀尽可能布置在防护墙外，同时进一步完善防护墙外相关阀门标识，降低操作风险。

3.4 后备液氮储槽区域
液氮贮槽外送管线温度有低报警无低联锁。

贮槽及液氮泵之间仅设置手阀，无紧急切断阀；现场泵体无保温，存在结冰跑冷现象；后备系统无低温残液排放坑，水泥地面存在冻裂风险。

液氮槽复热器蒸汽调节阀老旧，历史上曾出现故障全关导致氮气管线温度过低等故障，存在冷脆风险。

装置其余仪表控制设备也存在老化现象。

装置将进一步加强后备系统安全管理，增设后备液氮槽外送管线温度点，由1取1变更为3取2，并将该点设置低联锁。

降低外送管线冷脆风险。

在液氮贮槽合适区域设置低温残液排放坑，避免低温液体排放时冻裂水泥地面。

增设紧急切断阀，确保一旦储槽或管线发生泄漏，可快速切断。

增设后备泵箱并在泵箱内装填珠光砂或矿渣棉，减少冷损。

同时需做好关键仪表阀门的预防性维修，在安排检修计划时对装置仪表控制系统及阀门进行风险识别，对使用年限较长的以及易出问题关键仪表设备进行预防性维修，对风险设备进行提前更换。

4 结语
空分装置高压、低温，生产工艺复杂，高危风险点众多，操作条件苛刻。

日常生产中工艺波动、违规操作、使用不当、维护维修不到位等均可能导致事故发生。

空分装置将针对可能引发事故的风险点进一步认真排查并制定整改计划，确装置安全平稳生产。

参考文献：
[1] 汤学忠，顾福民.新编制氧工问答[M].北京：冶金工业出版社，2018.
作者简介：①黄剑平(1970-)，工程师，现任中国石化金陵分公司化工一部生产经理，研究方向：运行部生产运行管理。

②张兴(1986-)，南京大学化学工程专业工程硕士，高级工程师，现为中国石化金陵分公司化工一部工艺副主任师，研究方向：空分装置工艺管理。

管道中阀门急骤打开，可能因氧气流速过大，使管道或阀门燃烧，将钢管烧熔。

当引火或给以一定力量的撞击时，则会发生爆炸事故。

为防止涉氧设备火灾或爆炸，设计建造时氧气管道的阀门应选用专用氧气阀门，阀门密封填料应采用四氟乙烯或柔性石墨材料。

贮存和输送氧气或液氧的设备、管道、阀门及其他管件，其内壁应光滑无毛刺。

用于输配的多级离心液氧泵以及外送管线阀门组区域应设防护墙或防护罩与周围隔离。

涉氧设备、部件检修时，应在检修方案中明确清洁处理的方法、标准及检查内容。

氧管道在安装、检修后或长期停用后，投用前应按要求将管内残留的水分、铁屑、铁锈焊渣等杂物用无油干燥空气或氮气吹扫干净。

使用前必须进行脱脂处理，去除易燃易爆物。

应严格控制管道输送氧的流速，氧气阀门开关尽量缓慢；前后管线一定要均压。

2.4 低温介质导致设备冷脆及人员冻伤风险及预防
低温脆性是金属材料的重要特性之一。

在温度极低的环境
下，部分金属材料如碳钢等会发生由韧变脆的现象。

断裂前无明显塑性变形，突然发生，断口齐平，裂纹起源于材料组织中的缺陷或构件应力集中处，并快速扩展。

设备及管道的冷脆破坏无法预告和控制，危害性极大，一旦发生，瞬间崩溃。

管道脆裂后装置中液氧、液氮、液空等介质发生泄漏，接触人体会造成低温冻伤。

另外，即使未发生泄漏，装置中低温设备(管线)如保冷不良，人体接触后，也可能造成低温冻伤。

为预防低温冷脆事故发生，出主换热器管线、液体后备系统送出管线等可能发生低温影响的设备和碳钢管线应设置低温保护，设置温度测量报警和紧急事故联锁。

同时要设置多点测温，防止测温点故障而影响正常运行。

为防止人员冻伤，空分装置现场液体排放区域应设有围挡和警示标示，人员巡检时也应穿戴好相关防护装备。

3 装置风险排查及改进措施
3.1 分子筛纯化系统
排查中发现空分装置存在分子筛纯化器频繁穿透现象。

设计环境二氧化碳体积含量为550×10-6。

实际生产时，附近的水煤气净化装置放空的CO 2导致吸入口二氧化碳浓度高于正常值。

同时本装置夏季循环水温偏高，导致分子筛纯化器入口空气温度较高，也增加了穿透风险。

例如2014年12月27日环境
CO 2持续在4000×10-6以上，
纯化器穿透，管线冰堵停工。

空分装置针对二氧化碳穿透现象已联系后序装置更改二
氧化碳放空口缓解纯化器压力，但夏季循环水温过高现象始终存在。

未来生产中将降低循环水温度，同时对预冷系统中空冷塔、水冷塔喷淋管进行清理，并更新两个设备的填料，提升其换热效果。

降低纯化器进口空气温度和含水量，确保纯化器吸附效果。

3.2 冷箱区域
冷箱内氧含量现为现场手动分析，缺少冷箱内氧含量在线
分析仪，冷箱附近的现场视频监控需完善。

冷箱区域设备及管线标识较少，设备无中文名称标识，部分管线介质走向指示不。