【摘要】本文介绍了空分装置固主冷总烃含量超标发生爆炸的机理，并对乌石化炼厂区空分装置主冷总烃含量严重超标的原因及防范措施做了详细的阐述；为炼厂装置区内如何确保空分装置安全运行提供有效的参考。
关键词：空分装置；主冷凝蒸发器；总烃含量；超标：爆炸；措施：安全运行
1 前言
空分装置最容易发生的安全事故是装置因总烃含量超标，造成主冷凝发器发生爆炸。所以对空分装置的空气吸入口的空气质量要求较高，一般要求空分装置空气吸入口的空气中的总烃含量小于8×10-6。而炼厂装置区内各类装置烃类气体的泄露或排放，造成的空气中的烃类气体的含量较高，因此设在炼厂装置区的空分装置吸入口的空气中的总烃含量就较高。所以如何保证炼厂装置区空分装置的安全运行就是急待解决的问题。
乌鲁木齐石化公司炼汕厂串分车间现有两套KDN-2000型全低压甲高纯氮装置，每套产氮量为2000m3／h由开封空分设备厂制造。于1993年10月投入运行。根据生产需要开一套供炼油厂、化纤厂及其他单位生产用氮。该装詈自1993年底试车以来，主冷总烃含量 直超标(中国石化总公司规定：警戒值100×10-6；停车值250×10-6或单项值在警戒值以下，总烃值可提高至500×10-6)，后在厂有关单位的协助和帮助下，主冷总烃含量得到了有效的控制，主冷总烃含量由试车初的平均320×10-6降至目前的平均95×10-6。但时而因环境因素影响，主冷总烃有时较高，在200×10-6~250×10-6之间。
2 烃类化合物对空分装置的危险性
空分装置自1993年底投产以来，主冷总烃 量含量一直超标的主要原因是空气中有害杂质较 多，其主要成分有C2H2、CH4、C2H6及其它烃类 化合物(C3H6、C3H8、C4+)等，NOx和O3在空气中也有一定的含量，其中难以清除的是CH4 和C2H6，危险性最大的是C2H2。这些气体杂质 的来源主要是炼厂废气排放和各装置的跑、冒、 滴、漏。
这些烃类在液空中(特别是富氧液空中)积 聚，在一些引爆导因下很可能发生爆炸。要使危 险性烃类爆炸必须使其受到冲击或摩擦静电放 电，这种所需爆炸所需能量的最低值叫做敏感 度。化学反应敏感性物质有O3、氮氧化物以及 不稳定的过氧化合物，特别是O3存在，爆炸敏 感度大大增加。空分设备的业冷爆炸的原因，很 可能是由于液氧(或液串)中积聚的碳氢化合 物，遇到某种着火源而引起的。对这种着火源怀 疑其是来自不稳定化合物。它是由液氧中积聚的O3或氮氧化物与不稳定的碳氧化合物形成的。 在液氧中危险杂质，如果饱和，以固体析出，比重小而浮在液面附近。尤其是随液氧蒸发，很容 易在液面的器劈上或管壁上吸附，因此，容易成 为爆炸的原因。
所有烃类杂质当中，一般认为乙炔对空分装 置最危险，在饱和情况下，具有更大的危险性； 未达到饱和时，在主冷中可能有乙炔存在，会形 成局部积聚，也有危险性。但乙炔不是唯一的具 有爆炸危险性的杂质，在液氧小(富氧液空中) 与其他烃类化合物也是有爆炸危险性。
3 炼油厂空分装置主冷超标的主要因素
炼油厂空分装置主冷超标的主要因素是吸入口空气中总烃含量较高，其主要原因：
3. 1 空分装置选址不当
我厂空分装置所处位置位于炼油厂西北角， 离最近的炼油装置常压装置距离不到100米，离 净化水爆气池最近距离60米。
3．2 空分装置周围总烃含量较高
从1994年5月起，根据炼油厂要求，在空 分装置周围设了8个监测点(见图1)，由环境 监测中心每周对这8个点进行监测，根据监测数 据(见表1)可以看出，最高点6号点(空分装 置西北角)总烃高达50×10-6，平均值为14．78×10-6，远大于原石化总公司对空分装置空气吸 入口总烃含量小于8×10-6的要求。
表1 大气空气中总烃含量监测值（×10-6）
采样点 采样时间
9月 10月 11月 平均值
第1次 第2次 第1次 第2次 第1次 第2次
1# 20.0 8.75 23.3 10.0 21.1 7.78 15.2
2# 23.0 27.5 12.2 14.2 22.2 7.78 16.08
3# 14.4 6.25 8.89 12.2 14.4 8.89 10.83
4# 15.6 8.75 12.2 8.89 15.6 6.67 11.28
5# 15.6 12.3 36.7 7.78 17.8 8.89 16.5
6# 50 20.0 13.3 10.0 20.0 7.78 20.78
7# 17.8 22.5 7.78 11.1 20.0 10.0 14.86
8# 22.2 10.0 7.78 8.89 20.0 7.78 12.775
平均 14.78
4 采取措施
通过以上分析，我们认为要控制主冷总烃含 量应从以下两方面人手。
4．1 尽量控制空分装置吸入口大气中的总烃含 量，降低主冷总烃含量
方案一采取如下措施：
(1)继续坚持每天一次的排液规律，每次排 液量为400~500mm(主冷液柱读数)。
(2)密封门改造或贴密封条。
(3)全部封死下水井盖。
(4)压缩机进出口加高。
我车间逐条进行实施如下。
1)加大排液量
把原5天一次的排液量规律改为每班(8小 时)一次，每班排液量为200mm~700mm，遵照 此规律，总烃含量基本保持在(60~300)×10-6之间，后因排液频次较高造成排液阀内漏， 车间对排液阀进行了改造。改造后我们增加了排 液量200mm～800mm，总烃含量降值(50~27)×10-6之间，并探索出了排液量占总烃含量之间 的关系。如排液量大于600mm总烃含量可保持 在250×10-6以下，但是排液量太人将影响精馏 工况，影响氮产品纯度。
2)密封门改造或贴密封条
我们在4月24日对压缩机进风口密封门贴 密封条后的一周内对主冷总烃含量进行了分析， 分析结果总烃含量在(150～330)×10-6之间和 密封前相比较总烃含量略有增高，试分析其原 因，主要是大气中烃含量影响较大，其次贴密封 条不能从根本上解决密封门漏气的问题，况且密 封条在贴上一周之内就要脱落。必须更换。
3)全部密封下水井
我厂于1995年4月将空分装置周围的下水井盖用水泥全部封死，并在井盖封死后的三周内做了六次分析，分析结果空气中的总烃仍在(5 ～23)×10-6之间，效果不大。
4)压缩机吸风口加高
此项目与科研部门做过分析，从10米到40 米之间的高空总烃变化小大，但没有规律。
4．2 完善操作制度，降低主冷总烃含量
方案二采取如下措施：
(1)分析频次为每天一次，如总烃含量高于200×10-6时，在放液2～3小时后增加分析一 次，以便观察总烃含量变化趋势。每班排液一 次，排液量在200mm~700mm之间。
(2)根据总烃含量化验分析结果，决定排液 量的多少，排液量以主冷液面汁为准。车间决定 总烃含量在100×10-6以下时，每班排液量在200mm~400mm之间，总焊含量在(100～250)×10-6之间时，每班排液量在400mm～700mm之 间见图2，排液时间为接班后1小时内进行，排 液连续时间为30分钟以上。即每分钟不大于 15mm。
(3)排液后总烃含量仍较高，大于250×10-6时，应及时与厂调度联系，做全部放液，停 车大加温处理。
(4)主冷采取高液位操作，主冷液面保持在1800mm~2800mm之间，且应减少主冷压力波 动。进行划线平稳率考核。
(5)缩短液空吸附器的使用周期，由原设计的7～10天改为7天。完全彻底再生液空吸附 器，保证吹出口即床层底部的温度达30℃，待 冷吹到常温后再备用。再生气尽可能用氮气，保 证再生效果。
(6)在总烃含量没有超标，而乙炔等单顶烃 类超标时，也应做相应处理。乙炔含量警戒值为 0．1×10-6，停车值为1×10-6。
(7)每隔15天更换压缩机入口过滤网，并 将吸入门用密封条封死。
(8)在积液时，应根据操作规程中的有关规 定进行，每班接班后放液，然后积液，积液时间 不小于3小时，以主冷液面为准，每小时为 133mm～166mm，应严格遵守先积液后放液的原 则。
(9)应加强液空外排，既在保证平稳操作的 基础上尽量开大主冷液空回流阀(TG133阀)。
(10)保证空冷塔的平稳运行，防止杂质进 入分馏塔。
(11)每年一次对分馏塔静电接地线进行检 查，保证接地完好。
(12)上游装置停工吹扫时或者装置内有瓦 斯气味时，应及时与调度室联系，及时了解上游 装置排放介质的成分，并增加化验分析次数，认 真观察分析结果。必要时，需大量排液或停工处 理，并作好台帐记录。
(13)定期(半年)对周围环境空气进行分 析，监测空气中烃类变化，及时调整操作，防止 烃类积聚，做好台帐记录。
(14)加强对可逆式换热器的操作，降低中 部温差，中部温差控制在lO℃之内，增加可逆 式换热器的自清除能力。
通过以上即方案一、方案二中的措施的实 施；总烃含量由原来的320×10-6下降到95×10-6。但有时仍然在报警值以上。
5 遗留问题的处理方法
要从根本上解决问题，车间认为必须彻底解 决空分装置周围大气中总烃含量超标的问题，可 采取以F两项措施。
5. 1 压缩机进风口远传
方案：
在空分装置上风口附近，如在科研所以西，五小队区域范围内做环评分析，找一块空气质量 较好(烃组分较少)，不受风向变化所影响的区 域作为压缩机的进风口，然后远传至空分装置作 为空分装置的原料风，使空分装置吸人空气总烃 含量达到要求，降低主冷总烃含量。
优点：
(1)可以最大限度的降低主冷总烃含量。
(2)可行性度最高。
缺点：
由于空气人口管线较长，压缩机进口阻力较 大，压缩机进气量较少不能满足生产需要，如在 入口管线之间加鼓风机，将使设备投资增大，还需增加相应的人力物力。
5．2 在压缩机与空分冷箱之间加一套空气吸附设备
在压缩机与空分冷箱之间加一套空气吸附设 备，吸附压缩机出口空气中的烃组分，减少进冷 箱空气中的烃含量，以达到降低总烃含量的目 的。
优点：可行度高。
缺点：设备投资较大
4/29/2004
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