石化企业空分设备安全生产管理探讨
【关键词】石化企业,空分设备,管理探讨
【论文摘要】空分设备的安全运行至关重要，不仅涉及到空分设备本身及人员的安全，而且影响到后续生产工艺的正常运行。
空分设备的安全运行至关重要，不仅涉及到空分设备本身及人员的安全，而且影响到后续生产工艺的正常运行。
笔者结合10多年的操作经验，从人员、设备和安全管理体系等几个方面对空分设备的安全生产管理进行探讨，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设备的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，使岗位人员在理论方面与现场实际操作方面都能够胜任本岗工作。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，树立空分设备全局观念。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)发生变化对空分设备的生产运行的影响，时刻绷紧安全生产这根弦。
(3)具备消防、气防、自救和逃生技能，出现火灾、爆炸和惰性气体泄漏能够有效处理护与自救。
(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，以便在事故真正发生时，能够沉着应对，按照预案程序进行处理，不至于慌乱。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地处理现场实际问题，毕竟现场实际要复杂得多，这就要求一方面将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怎样的影响，有着什么样的危害，一旦危害发生将如何处理。
(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，一旦发生事故怎样处理，做好事故预案工作。
(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。学会必要的急救与逃生技能，一旦发生事故能够救护，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、齐全检查监督，一旦发现事故隐患要立即制止,把事故扼杀在萌芽中。
2 设备方面
2．1 空压机系统
(1)保证空气人口过滤器的过滤效率。例如，天津石化KDONAr-13000／6000／120型空分设备的DH-63型空压机配套的是反吹袋式过滤器，存在反吹机构易越位、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问题而被迫切换空压机，增加了生产的不稳定因素。另外，由于布袋纤维脱落进入空压机叶轮，与压缩空气中的水分混合成垢层并沾附于叶轮表面，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时选用脉冲自洁式空气过滤器，它有占地面积小、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目前空气过滤器的首选。
(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30min内。做好排烟风机的运行维护。排烟风机一旦出现故障，油箱真空破坏，回油不畅，造成轴承润滑油外溢，压缩机出现停车危险。鉴于排烟风机的重要性，建议考虑有备用风机并联锁。
(3)进口压缩机冷却器换热效率高，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年的压缩机，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油冷却采用双油冷，能够在线切换。
2．2 空气预冷系统
(1)有条件的企业尽量配置备用冷冻机，若无备用机，运行的冷冻机一旦出现问题，将会由于分子筛纯化系统出口气体中二氧化碳含量增高而使空分设备被迫停车。而冷冻机的故障率还是较高，尤其是在夏季。
(2)预冷水泵出口管线由于长时间运行而出现锈蚀、结垢，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，但有一定的风险)。
2．3 分子筛纯化系统
(1)分子筛吸附器进气操作要缓慢平缓，以防气流冲击床层，造成分子筛粉化并进入塔内，形成危害：①堵塞主换热器通道，使热端温差过大；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)由于分子筛吸附器切换阀出现问题而造成空分设备工况波动、系统停车的事故时有发生，因此选择性能较好的切换阀很必要。首先，要保证密封性，不能内漏，建议选用三维偏心硬密封形式，橡胶或四氟密封的时间长了容易泄漏；其次，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；第三，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)电加热器应能够按程序自动运行，也能够手动控制运行步骤，一旦程序出现问题可以紧急手动控制。
2．4 增压膨胀机系统
需要指出的一个是油压容器问题，泵启动条件问题。另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，而因在线充气气体会进入油路损伤轴承，所以必须要停下来充气，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高位油箱。
(2)油泵启动条件一般为密封气压力。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。早期空分设备忽略了独立状态下的启动条件，容易出现事故。
2．5 冷箱
主要说明两个问题，一个是冷箱与中控室间距问题，另一个是冷箱的防雷、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重视。那么对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?《氧气站设计规范》(GB 50030—91)、《氧气及相关气体安全技术规程》(GB 16912—1997)、《建筑设计防火规范》(GBJ 16—87)、《氧气安全规程》等相关标准规范，都只是写明了建(构)筑物防火间距问题，而没有明确指出中控室与冷箱，更没有明确指出中控室与冷箱防爆问题。因此设计人员在做工程设计时，参照上述规范结合自己的理解进行设计，中控室与冷箱布局呈现多样性。有的将两者作为建(构)筑物考虑了防火间距问题；有的将两者通过过桥连为整体，作为一个整体建(构)筑物进行设计；有的从优化电仪线缆、计器管线铺设角度考虑，而将两者间距问题放在次要位置。国外空分设备制造厂家在设计时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，主要考虑采取事前预防措施。
从安全角度考虑，希望国家或行业能够根据国内自身特点对冷箱与控制室间距问题做出明确规定，以便在做工程设计时有统一的标准。
(2)冷箱的防雷、防静电接地问题。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 液体贮槽
(1)常压贮槽压力的控制。一般常压贮槽压力控制在10kPa左右，但绝热效果不好、采液或返液引起蒸发量较大、放空管线较细等造成贮槽压力较高。另一方面要注意放空阀在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贮槽超压。
(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、液氮时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)液氧贮槽碳氢化合物的控制。没有规范或标准对液氧贮槽碳氢化合物含量提出要求，由于贮槽内相对为静态，减少了压力脉冲、静电等不安全因素，液氧蒸发积聚的程度也较主冷弱，其安全性相对较高。但考虑到外送液氧泵高速、高压运转，对液氧贮槽碳氢化合物含量还是按照主冷碳氢化合物含量的要求严格控制，不能忽视。
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设备安全生产管理的重中之重。
3．1 主冷碳氢化合物含量的控制指标
中石化1989年制定了《关于空分设备液氧中乙炔及其他碳氢化合物控制指标的规定》，控制指标如表1所示。控制值的确定方法：①首先是根据《机械工程手册》(第二版)通用设备卷·气体分离与液化设备第11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，即乙炔控制值靠近林德标准，总碳控制值靠近日本标准，单项碳氢化合物控制值靠近法国标准；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，除乙炔外其它溶解度<50000×10-6以下的碳氢化合物，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＝(20000×10-6×0．5)×0．015＝15×10-6。
3．2 影响主冷碳氢化合物含量各过程环节的监控问题
影响主冷碳氢化合物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、分子筛纯化系统出口气体、增压机后冷出口气体、膨胀机出口气体、主冷操作等。
3．2．1 大气
作为石化企业，大气中碳氢化合物含量普遍较高。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。
(1)对大气质量每天分析1次，分析项目包括CmHn、NOx及SO2。
(2)设立风向标，随时掌握四季风向。
(3)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，调度再通知空分设备操作员，加强对液氧的分析监测。
(4)建立装置排放及气象台帐，有利于对碳氢化合物积聚的分析及控制。
3．2．2 空压机出口气体
空压机如果有油烟泄漏至气侧问题，将会导致出口气体含有油烟，并且可能会在高温、高压下裂解成轻馏分，而分子筛对其又难以吸附，这些轻馏分就会进入冷箱，并积聚在内，对空分设备安全运行造成威胁。因此也应将空压机出口气体纳入监控体系进行定期检测。
3．2．3 空冷塔
空冷塔要注意循环水水质情况，如浊度、COD、油含量和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，引起主冷碳氢化合物含量超高；循环水带有泡沫，会造成出空冷塔气体带水，进入分子筛并造成淹塔事故，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。
3．2．4 分子筛纯化系统
(1)尽可能降低分子筛纯化系统入口的气体温度，以降低分子筛吸附水分负荷，提高分子筛吸附杂质的能力。
(2)当大气条件恶化或装置紧急排放时，分子筛进行高温再生，并适当缩短运行周期， 可能降低碳氢化合物入塔量。
(3)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。
(4)虽然分子筛净化流程对主冷的安全环境有了极大的改善，但亦经不起大气条件的恶化及长周期运行的考验，目前分子筛对CｍHｎ的吸附效果又不是很理想。因此建议空分设备生产企业与分子筛厂家、研究设计院联合研制开发对C02、N2O，及。选择吸附性更强的专用吸附剂。
(5)加强对分子筛纯化系统出口气体的监测，包括露点及C02、N2O和CmHn的含量，在线与离线分析相互结合。一般空分设备对分子筛纯化系统出口气体露点、CO2均配备了在线分析仪，而离线分析只有水分，没有C02。实际运行经验表明，配备C02实验室分析仪是必要的，尤其对于国产在线分析仪来讲。出口气体CO2含量的增加将直接导致主换热器阻力上升，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。
3．2．5 增压膨胀机
(1)增压机后冷却器出口气体露点。一旦由于冷却器泄漏造成超标，主换热器阻力将会迅速上升，严重时造成主换热器内漏，因此做好出口气体露点的监控是必需的。鉴于增压机后冷却器的重要性，建议其管束材质选用不锈钢材质。
(2)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，润滑油一旦漏人气侧便会凝固，堵塞通道。KDONAr-13000／6000／120型空分设备1999年便发生过1次此类故障。由于晃电造成空分设备停车，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，被迫停车清洗。
3．2．6 主冷操作
(1)主冷应采取全浸式操作减少发生爆炸的危险性。防止烃类析出，减少发生爆炸的危险性。
(2)保持至少1％的液氧排放量，使主冷液氧始终保持部分更新，将碳氢化合物的积聚消灭在萌芽之中。实际运行经验表明，主冷连续排放液氧，可以极大降低主冷积聚碳氢化合物的危险性，比间歇一次性大量排放效果要好得多。
(3)主冷碳氢化合物含量一旦超标，应在主冷液面允许的情况下加大液氧排放量，视碳氢化合物含量情况，低时人罐，高时放空。
(4)考虑增设液氧吸附器，液氧通过吸附器使部分积聚的碳氢化合物得以吸附净化，减少爆炸的可能性。
4 安全管理体系
现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，确定空分设备界区内几处比较危险的区域(如氧压机、液体贮槽、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
空分设备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。本文只是对空分设备安全生产管理相关问题进行了粗略探讨，仅供参考。