空分裝置冷箱泄漏分析與處理

任新娟（玉門油田分公司煉油化工總廠動力車間，甘肅酒泉735000）

0 引言

某日，工作人員在例行檢查時發現冷箱壁西面上部有結冰情況，面積在1m2左右，和前一段時間相比冷箱密封氣壓力稍有上漲。對此進行分析可知，冷箱內密封氣有25%左右氧含量、1.5%左右氬含量，冷箱溫度保持在0℃以上，沒有明顯的變化，沒有呼吸閥跑砂以及冷箱壁鼓包變形、開裂等情況出現。根據泄漏點數據和位置進行分析，最后得出粗氬塔頂部的出口管道連接其上部回流液管道之處鋁鋼接頭或焊縫有泄漏，富氧粗氬氣是主要泄露介質，存在DN25mm回流管直徑這一判斷。因為沒有產生大量泄漏，能夠控制其安全風險，最終決定采取采用合理方法對運行加以監視，并及時合理的制定處理方案，如果泄漏面積擴大將停車處理。

1 冷箱泄漏風險分析

1.1 冷箱壁低溫凍裂

當低溫氣體泄漏對冷箱壁和支撐進行沖刷，極易凍裂冷箱壁和損壞支撐。當低溫液體泄漏時，液體極易沿著珠光砂流到下面的冷箱基礎上，快速降低基礎溫度，使基礎凍壞。液體極易從四周向冷箱其他位置流動，冷箱壁及支撐被凍壞。

1.2 富氧危險

如果富氧、氣氧和液氧是泄漏介質，那么將不斷提升冷箱內的氧含量，富氧區域將陷入危險，在有明火和靜電火花時容易發生爆燃。

1.3 冷箱超壓鼓包和噴砂

液體在泄露后流動時會受熱不斷氣化，冷箱內壓力不斷提高，極易使冷箱出現超壓噴砂情況，甚至會時冷箱局部出現鼓包及破裂情況。當氣體有著較大的泄漏量時，也會使冷箱超壓。

1.4 冷箱砂爆

如果泄漏液體量增加，并且延長持續時間，冷箱內珠光砂中匯集很多低溫液體，因為珠光砂沒有良好的傳熱效果，短時間內不會急劇氣化，但在遇到熱源或流動時，將會快速膨脹，其體積將增加超過600倍，將使冷箱內壓力迅速提高，呼吸閥沒有及時泄壓，會產生砂爆情況，破壞冷箱，嚴重時會整體垮塌。

1.5 珠光砂沖刷

珠光砂受到泄漏介質流動影響而產生“氣鋸”，將會沖刷周邊設備管道，造成其損傷[1]。

1.6 設備內部進入珠光砂

珠光砂極易在漏點部位管線和設備內部，從而形成污染以及對堵塞管道和換熱器形成堵塞。

2 控制和處理冷箱泄漏風險的對策

2.1 防控冷箱富氧風險的對策

使用純氮氣代替冷箱中的污氮氣，將冷箱密封的氣含氧量盡可能降低，應確?？刂圃?3%以下。將分析冷箱密封氣的氧含量的頻率增加，從原本的每月1次分析變成每周1次分析，同時做好相關記錄。如果氧含量存在沒有規律的增加情況，應該及時將分析頻率加大。在條件允許的情況下可在泄漏點附近開孔進行取樣分析，以對泄漏情況進行準確判斷。

2.2 防控冷箱超壓對策

結合具體要求打開冷箱呼吸閥，利于冷箱置換和泄壓，定期檢查冷箱呼吸閥是否正常?？刂评湎浜侠沓淙朊芊鈿猓冀K控制冷箱密封氣的壓力在指標范圍內，禁止大于1kPa，避免冷箱呼吸閥起跳產生噴砂現象，也要避免冷箱產生負壓進入潮濕空氣。

2.3 防控冷箱凍裂損壞對策

使用適量熱氮氣來置換冷箱中的部分冷氣，應用低壓蒸汽對冷箱結冰處進行吹掃使其冰塊及時融化掉，運用望遠鏡對冷箱壁是否有凍裂等情況進行觀察。

2.4 提升巡檢監控力度

（1）巡檢時操作人員應該2人1組，對冷箱附近是否存在異常情況進行檢查。每組監測冷箱結霜結冰面積是否擴大，使用測溫槍對冷箱結冰處溫度加以監測，并做好記錄工作。如果冷箱結冰結霜面積擴大或是冷箱鋼板有跑砂及凍裂等情況出現，應及時向車間報告。（2）主控加強巡檢冷箱參數，將上塔壓力控制在33kPa左右，加強巡檢冷箱基礎溫度、主冷液位及冷箱密封氣壓力等。如果冷箱密封氣壓力突破100Pa或瞬間增長50Pa，基礎溫度減少5℃，以及冷箱密封氣之中含氧量增大等情況應及時向車間報告。（3）對冷箱珠光砂沉降高度定期進行測量，對珠光砂結塊以及浸入液體情況加以檢查，有利于判斷是否泄露了低溫液體。如果泄露了低溫液體，那么珠光砂容易出現沉降，基礎溫度隨之降低。

2.5 防控冷箱泄露液氮及氮氣的對策

如果冷箱泄露氮氣或液氮，應將冷箱內供密封氣及時停止或減小，避免氮氣和液氮消失，冷箱內壓力快速提升，會出現砂爆情況。應嚴格控制冷箱內積累液氮，如果積累了過多液體將會十分危險，要進行停車處理[2]。

2.6 防控冷箱內含有過高氧氣的對策

如果冷箱內含有過高的氧氣，為了避免明火和靜電等引發爆燃情況，應該及時切斷冷箱有關電源，冷箱附近10m 范圍內不應出現明火。采取以上對策后，冷箱密封氣成分以及壓力逐漸穩定，冷箱壁結冰面積未增長，也未產生凍裂及跑砂等情況，能夠控制這一風險。當泄漏情況沒有明顯變化時，應對運行進行監視。為避免泄漏面積擴大，合理制定檢修方案，并做好停車檢修的準備。

2.7 停車加溫對策

裝置根據計劃停車，排液使用時間為8 h。分餾塔加溫應嚴格根據加溫規程進行。加溫前，將冷箱頂部人孔蓋和呼吸閥打開，設置防護網及擋雨棚。加入少量分子篩空氣進到分餾塔，結合冷箱密封氣得出壓力以及冷箱開人孔噴砂情況確定空氣導入量。應緩慢開展加溫工作，避免冷箱超壓和跑砂。在分餾塔通氣一定時間后，結合具體情況逐漸通入冷箱密封氮氣，珠光砂加溫。在塔內設備和管道溫度與人孔密封氣溫度為標準值時，結束加溫。

3 應急處理冷箱泄漏擴大風險的對策

（1）當冷箱泄漏增大時，出現以下情況時應停止空氣壓縮機和冷箱的運行：泄漏大量液體及冷箱內基礎溫度降低速度加快，并小于-50℃；檢查冷箱壁后發現凍裂及基礎損毀等情況；冷箱密封氣含有的氧量超過40%以上；冷箱的密封氣壓力快速增長；制冷量加大后主冷液位依舊無法正常維持。

（2）如果冷箱泄露面積較大時，有危急人員出現、出現設備安全問題以及工藝異常變化等問題，比如上塔、下塔以及冷箱密封氣等壓力突然變化、冷箱噴砂和產生低溫蒸汽云等現象應該及時停下運行的空氣壓縮機和冷箱[3]。

（3）應急處置對策：停下空氣壓縮機，將進塔空氣及時切斷，避免泄漏面積不斷擴大出現冷箱破裂和砂爆事故，在液體大量泄漏的情況下應該將冷箱密封氣的充氣閥及時關閉，避免液體氣化加快冷箱超壓，禁止任何熱源通入冷箱；停下運行的空分裝置后，冷箱通過放空閥泄壓，但應保證塔內壓力比冷箱密封氣壓力大10 kPa 以上，防止珠光砂向塔內漏入；將塔內液體及時排放出去，安全排放液體至液氧噴射蒸發器，對噴射蒸汽量加以調整；在冷箱周圍無動火的條件下排放；重視現場操作安全，注意操作的規范性；嚴格根據設備加溫操作規程給分餾塔加溫，避免過快加溫使冷箱超壓。如果有液體泄漏，禁止向分餾塔迅速加溫，可先自然復溫，保證有足夠的復溫時間，接著逐漸加溫，復溫速度標準是冷箱殼體不超壓。

4 結語

文章所探討的空分裝置冷箱泄漏問題因及時發現，并進行準確分析判斷，采取了合理的風險控制措施，能夠保障裝置運行的安全性和穩定性。在停車檢修后能夠消除泄漏點，使冷箱壁結冰情況消失，恢復冷箱密封氣氧含量，滿足了預期要求。