摘要：本文从人员、设备、主冷防爆、安全管理体系等几个方面对石化企业空分装置安全生产管理进行了探讨。
关键词：石化空分装置安全生产管理
天津石化公司空分厂KDNOAr13000/6000/120型全低压分子筛净化流程空分装置是为天津14万吨乙烯配套建造的，主要供环氧乙烷用氧、天津石化公司用氮。该装置由四川空分设备集团公司成套制造并安装，于1995年7月开车。本文将从人员、设备、主冷防爆、安全管理体系等几个方面对空分安全生产管理进行探讨，并结合十年来的运行经验，供同行参考。
1人员方面
任何作业环节都离不开人员的操作与管理，人员的操作技能与安全意识是空分安全生产管理的关键要素。
1．1岗位操作人员
（1）做好岗位人员的技能培训，能够胜任本岗工作，包括理论方面与现场实际操作。明确岗位职责和权限，处理好责权利的关系，做到奖优罚劣，以此调动工作积极性。
（2）强化安全意识，树立空分全局观念。知道操作所伴随的风险，现场施工作业所存在的隐患，外界条件（如水电气风）发生变化对空分生产运行的影响，时刻绷紧安全生产这根弦。
（3）具备消防、气防、自救、逃生技能，一旦出现火灾、爆炸、惰性气体泄漏能够有效处理、救护与自救。
（4）定期开展事故预案演练，模拟突发性事故，熟悉整个事故处理的程序过程，进一步提高处理能力及组织协调能力。预案本身就是对尚未发生的事故进行预想，提出处理方案，以便在事故真正来临时，能够沉着应对，按照预案程序进行处理，不至于慌乱，既然是未曾发生的事故，预案内容不一定完全符合现场发生的实际情况，或预想的手段不能较好的处理现场实际问题，毕竟现场实际要复杂得多，这就要求一方面预想案例要尽量考虑周全，另一方面通过实际发生的事故处理过程来完善事故预案，形成良性循环，最终成为岗位较为完善的事故处理操作指导。
（5）执行操作任务前要想一想操作会对工况造成什么样的影响，有着什么样的危害，一旦危害发生将怎样处理。
（6）上岗交接班后要立即安排缺员岗位的顶岗工作，并对现场的施工要做到心中有数，存在什么样的危害，怎样规避，一旦发生怎样处理，做好事故预想工作。
（7）重大操作实行唱票复诵制，即一人大声念出操作步骤（唱票），一人复诵同时执行操作，并受到唱票人的监督，该方法可以有效避免错误操作的出现。
1．2现场施工人员
（1）做好现场施工人员的教育，三级安全教育不要走过场，流于形式，要务实，让他们知道现场存在什么样的危险，施工会造成什么样的危害，知道该做什么、不该做什么。并学会必要的急救与逃生技能，一旦出现事故能够救护，并按照事先制订的路线进行逃生。经验表明，做好施工前的安全教育及预案制定可有效避免事故的发生。
（2）现场施工作业票证要规范、齐全，并定期检查监督，一旦发现事故苗头要立即制止，使事故隐患消灭在萌芽中。
2 设备方面
2．1空压机系统
空压机系统需要注意的几个问题：
（1）空气入口过滤器。我空分DH-63型空压机配套的是反吹袋式过滤器，存在反吹机构经常越位、控制系统故障、布袋反吹不彻底、布袋纤维易脱落、布袋不能在线更换等问题，严重影响空压机的安全运行。经常发生由于反吹机构问题或布袋反吹不彻底的问题而被迫倒换空压机，增加了生产的不安全性。另外，由于布袋纤维脱落进入空压机叶轮，与压缩空气中的水份混合成垢层沾附于叶轮表面，造成空压机转子动平衡受到破坏，导致轴振超高。建议新上或改造过滤器选用脉冲自洁式空气过滤器，有着占地面积小、元件少故障率低、能够在线更换滤芯的优点，脉冲自洁式空气过滤器已成为空气过滤器的发展趋势。我空分新增英格索兰空压机配套的无锡产的脉冲自洁式空气过滤器使用至今运行效果良好。
（2）防止油烟进入压缩空气内。尽量缩短空压机低压运行时间，一般限定在30分钟内。做好排烟风机的运行维护，其一旦出现故障，将会造成润滑油顺轴承泄漏，压缩机出现停车的威胁。鉴于排烟风机的重要性，建议考虑有备台并联锁。
（3）进口压缩机换热器换热效率高，但对水质要求较高，而石化企业循环水质大部分不能满足要求，成为性能优良的进口压缩机长期稳定运行的瓶颈，国外一般能够连续运行3~5年，而在国内如果不采取措施一般只能维持1~2年，甚至半年。建议①搞好循环水水质管理，降低沉积速率、腐蚀速率，有条件的企业可使用软化水。②在压缩机循环水管线上增设防垢器，通过物理作用来减缓或降低垢层沉积及淤泥沉积，以提高换热效率，延长运行时间。③油冷采用双油冷，能够在线切换。（一般进口压缩机如果不单独提出来都只配单油冷。）
2．2预冷系统
预冷系统需要注意以下几点：
（1）冰机有条件的企业尽量有备台，否则一旦出现问题将由于分子筛出口二氧化碳的增高而被迫停车。
（2）预冷水泵出口管线由于长时间运行而出现锈蚀，流通面积减小，阻力增大，水泵出口压力上升。建议在检修开车前利用空冷塔气体进行反向吹扫。（正常运行时也可以做）
2．3纯化系统
纯化系统需要注意以下几点：
（1）分子筛进气操作要缓慢平稳，以防气流冲击床层，造成分子筛粉化进入塔内，形成危害：①堵塞主换通道，引起热端温差过大；②进入主冷影响主冷换热；③进入仪表引压管，堵塞通道，影响测量。
（2）分子筛切换阀。由于分子筛切换阀出现问题而造成空分工况波动、系统停车的事故时有发生，因此选择性能较好的切换阀是必要的。①要保证严密性，不能内漏，建议选用三维偏心硬密封形式的，橡胶或四氟密封的时间长了容易泄漏；②要保证电磁阀的可靠性，各电磁阀的气源最好能够独立，以便在某个切换阀的电磁阀出现问题时能够在线检修。③要保证切换阀反馈信号的灵敏好用，一旦阀门出现未动作或动作未到位，可以及时发出报警，提醒操作人员进行紧急处理。
（3）分子筛顺控组态。分子筛切换阀阀门动作先后顺序、限制条件、报警输出一定要考虑周全，以利于岗位操作人员生产操作与监控为前提。
（4）电加热器应能够程序运行，也能够手动运行，一旦程序出现问题可以紧急手动。
2．4增压膨胀系统
需要指出的一个是油压容器问题，一个是油泵启动条件问题。
（1）早期膨胀机油站所配油压容器一般是油气直接接触，没有气囊，容易出现气体泄漏，导致油压容器压力较低，需要经常充气，而在线充气由于气体会进入油路损伤轴承必须要停下来充气，很被动，也对工况造成波动。建议采用带有气囊的油压容器或辅助油泵联动于膨胀机，一旦停车通过惯性带动辅助油泵转动可满足膨胀机停车时润滑的要求，如果有条件的话也可考虑高位油箱。
（2）油泵启动条件一般有密封气压力，这里要注意，油泵无论在联锁状态下还是独立状态下都应有密封气压力启动条件联锁。早期空分忽略了独立状态下的启动条件，容易出现事故。
2．5冷箱
这里要说明两个问题，一个是冷箱与中控室间距问题，一个是冷箱的防雷防静电接地问题。
（1）冷箱与中控室间距问题。由于冷箱主冷存在爆炸危险性，尤其国内外近几年出现了几起主冷爆炸事故，造成中控室人员伤亡，冷箱安全问题越来越受到工程设计人员、安全生产管理人员的高度重视。那么冷箱与中控室间距要不要作出要求，目前在国家或行业标准上到底有没有明确的要求，需不需要进行强制要求？从近几年所建空分情况来看，没有刻意考虑间距问题，还是从整体布局、设备布置、桥架铺设出发，有的在4米左右，有的在15米左右。查阅相关标准、规范，如《氧气站设计规范》（GB50030-91）、《氧气及相关气体安全技术规程》（GB16912-1997）、《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）、《氧气安全规程》，没有明确提出控制室与冷箱间距问题，只是将整个制氧厂房（以布置制取氧气及其他空分产品工艺设备为主的，包括有关主要及辅助生产间的建筑物）作为一个整体来考虑与其它建（构）筑物的间距。这样设计人员根据自己的理解来套用规范。国外空分也没有将冷箱与控制室间距问题刻意考虑，他们认为主冷的危险性是可以控制的，采取的是事前预防的措施。
但不管怎样，希望国家或行业能够根据国内自身特点作出明确的规定。
（2）冷箱的防雷防静电接地问题。这里需要注意的是冷箱的防雷接地一定要与主冷设备的静电接地通过绝缘设施分开，自成体系。
2．6液体储槽
需要注意：
（1）常压储槽压力的控制。一般常压储槽压力控制在10KPa左右，由于绝热效果不好、采液或返液造成蒸发量较大、放空管线较细等造成储槽压力较高。另一方面要注意放空阀事故状态是否为气关阀，由于设计问题或安装问题可能造成错误，导致事故状态下放空阀关闭引起储槽超压。
（2）液体充装。要严格执行相应的液体槽车充装管理规定，充装液氧液氮不准超过罐体容积的90%。液氧充装时一方面要做好接口的脱脂，另一方面要做好槽车的静电接地，建议采用静电接地显示装置，接地是否正常可以显示报警，提醒操作人员，以保证充装的安全
（3）液氧储槽碳氢的控制。没有规范或标准对液氧储槽碳氢含量提出要求，一般按照主冷碳氢的要求来做，由于储槽内一般相对为静态，减少了压力脉冲、静电等不安全因素，液氧蒸发积聚较主冷也偏弱，因此其碳氢含量要求也可以适当放宽。
3 主冷防爆
主冷防爆由于其机理的复杂性、环节的多样性、后果的严重性成为空分安全生产管理的重中之重。
（1）主冷碳氢的控制指标问题
中石化1989年制定的《关于空分设备液氧中乙炔及其碳氢化合物控制指标的规定》，控制指标如表。
表3空分设备危险杂质含量控制指标
项目报警值停车值
甲烷
乙烷15×10-640×10-6
丙烷10×10-625×10-6
乙炔0.1×10-61×10-6
乙烯10×10-625×10-6
丙烯2×10-65×10-6
总烃100×10-6250×10-6/500×10-6
注：1.总烃指标按碳计
2.若各单组份含量均在报警值范围内，总烃停车值可放宽到500×10-6。
控制值的确定方法根据以下几点：1.首先是根据《机械工程手册》第17章安全技术1.4.1“液氧中危险杂质许可量的控制”中有关内容计算出来的某一数值，然后再根据流程及设备特点，结合实践经验加以修正确定。2.定标中参考林德、日本和法国有关标准。即乙炔靠近林德标准，总碳控制值靠近日本标准，单项碳氢化合物靠近法国标准。3.注意国内空分设备运行现状和部分生产厂的大气条件。
该控制指标制定的原则规定，除乙炔外其它碳氢化合物溶解度＜50000ppm以下的杂质，控制指标警戒值的计算依据为其许可含量（按溶解度的1/3~1/20）乘以安全系数。以乙烷为例，警戒值=（20000×1/2）×0.015=15ppm。
可见其碳氢含量控制还是比较宽泛的。
（2）影响主冷碳氢含量各过程环节的监控问题
影响主冷碳氢含量的过程环节主要包括：大气、空压机出口气体、空冷塔循环水、分子筛出口气体、增压机后冷出口气体、膨胀机出口气体、主冷操作等。
①大气
作为石化企业，大气CmHn普遍较高，若遇生产装置不正常，大量排放物料，或天气恶劣，高湿多雾，空气中的有害杂质将会成倍增加。
Ⅰ.对大气质量每天分析一次。分析项目包括CmHn、NOX及SO2。
Ⅱ.设立风向标，随时掌握四季风向。
Ⅲ.建立装置紧急排放联系制度，若生产装置不正常排放，通知调度，调度再通知空分，加强对液氧的分析监测。
Ⅳ.建立装置排放及气象台帐，有利于对CmHn积聚的分析及控制。
②空压机出口气体
空压机如果存在油烟泄漏至气侧，将会导致出口气体含有油烟成份，并且可能会在高温高压下裂解成轻馏份，分子筛又难以吸附，就带入主塔积聚在冷凝蒸发器内，对空分塔造成威胁。因此也应将空压机出口气体纳入监控体系进行定期检测。
③空冷塔
空冷塔要注意循环水水质情况，如浊度、COD、油含量、是否投加杀菌剂而产生泡沫等。浊度较高，会堵塞空冷塔筛板或填料换热通道，增大阻力；COD、油含量较高会毒化分子筛，引起主冷碳氢含量超高；循环水带有泡沫，会造成出塔气体带水，进入分子筛造成淹塔事故，轻则需要停车加温，重则不能继续使用。鉴于这种情况，建议有条件的企业尽量采取闭路循环的方式，减少外界干扰，但要注意定期置换，以防水质不断变坏，形成恶性循环。
④分子筛
Ⅰ.尽可能降低分子筛入口温度，以降低水份负荷，提高分子筛吸附杂质的能力。
Ⅱ.当大气条件恶化或装置紧急排放时，应对分子筛进行高温再生，并适当缩短运行周期，以尽可能降低CmHn入塔量。
Ⅲ.保证对分子筛再生的彻底性，如果分子筛再生不彻底，就会大大降低对CO2及CmHn的吸附率，形成恶性循环。
Ⅳ.虽然分子筛净化流程对主冷CmHn有了极大的改善，但亦经不起大气条件的恶化及长周期运行的考验。另外目前分子筛对CmHn的吸附效果不是很理想。因此建议空分生产企业与分子筛厂家、研究设计院联合研制开发对CO2及CmHn选择吸附性更强的专用吸附剂。
Ⅴ.加强对分子筛出口品质的监测，包括露点、CO2及CmHn，在线与离线分析相互结合。一般空分装置分子筛出口露点、CO2均配备了在线分析，而离线分析只有水份，没有CO2，实际运行经验表明，配备CO2实验室分析仪是必要的，尤其对于国产在线分析仪来讲。出口CO2含量的增加将直接导致主换阻力上升，最后被迫停车，在线分析为操作提供了运行趋势，由于其精度一般比实验室分析仪要低，因此不能成为生产决策依据，需要通过实验室分析仪来加以验证，以确定是否需要停车，什么时候停车，为生产决策提供重要依据。
⑤增压膨胀机
这里有几点需要注意：
Ⅰ.增压机后冷出口气体露点。一旦由于换热器泄漏而造成超标，主换阻力将会迅速上升，最终要被迫停车，因此做好出口气体露点的监控是必需的。鉴于增压机后冷的重要性，建议其管束材质选用不锈钢材质。
Ⅱ.膨胀机出口气体有存在油、烟的可能性，其危害与空压机出口气体基本相同，唯一不同的是由于膨胀机出口温度较低，润滑油一旦漏入气侧便会凝固，堵塞通道。我空分99年便发生过一次，由于晃电造成空分系统停车，当时速关阀未能及时关闭，膨胀机继续运转，密封受损，再次开车，油进入气侧，通道堵塞，造成被迫停车的事故。
⑥主冷操作
（1）主冷应采取全浸式操作，防止烃类析出，在液位波动时与裸露的翅片摩擦产生静电，减少发生爆炸的危险性。
（2）保持至少1%的液氧取出量。使主冷液氧始终保持部分更新，将CmHn的积聚消灭在萌芽之中。实际运行经验表明，主冷做到连续排放，可以极大改善主冷碳氢危险性，比间歇一次性大量排放效果要好得多。
（3）主冷一旦超标，应在主冷液面允许的情况下加大排放量，视CmHn含量，低时可入罐，高时可放空。
（4）可考虑增设液氧吸附器，液氧通过该吸附器使部分积聚的CmHn可以被吸附净化，其功效要远远大于分子筛，减少爆炸的可能性。
4 安全管理体系
这里介绍几种在石油石化行业普遍采用的安全管理体系或方法。
（1）HSE管理体系。HSE管理体系是石油、石化行业普遍推行的安全管理体系，其全称为安全、环境与健康管理体系。HSE管理体系是一种事前进行风险分析，确定自身活动可能发生的危害和后果，从而采取有效的防范手段和控制措施防止其发生，以便减少可能引起的人员伤害、财产损失和环境污染的有效管理方式。无论是施工还是操作，事先都要从物的不安全状态、人的不安全行为、管理缺陷等几方面对可能产生的安全、健康、环境危害进行识别，据此采取有效的措施，来降低风险度，防患于未然。
（2）危险点源管理。根据国家危险化学品管理规定的要求，确定空分装置界区内几处比较危险的区域（如氧压机、液体储槽、冷箱等）作为危险点源来进行管理，悬挂危险点源标识牌，确定重点检查内容及参数，每周组织管理人员进行联合检查，对存在的问题立即提出整改意见，使危险点源始终处于重点监控状态下。
（3）关键设备特维机组管理。根据流程及生产上的特点，确定比较重要的动设备、大型机组作为特维机组进行机、电、仪、管、操五位一体的特护管理，各专业每天根据制定的巡检内容进行巡检挂牌，发现问题及时处理，每周对一周运行情况进行总结、会诊，掌握关键机组的运行状态及趋势，据此采取必要措施来避免事故或延长机组运行周期。实践证明，该管理模式起到了较好的效果。
5 结束语
空分装置安全生产管理任重而道远，需要不断地摸索、总结，借鉴同行业成功经验，吸收运用新产品、新技术、新理念。本文只是对空分安全生产管理相关问题进行了探讨，其中夹杂了许多个人观点，仅供参考。
参考文献
1中石化标准.关于空分设备液氧中乙炔及其碳氢化合物控制指标的规定
2深冷技术，1998（2）
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