煤化工企業大型空分裝置安全管理措施

智靜波(鄂爾多斯市西北能源化工有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010000)

0 引言

伴隨著煤化工的快速發展趨勢，空分技術取得長足進步，成套機械設備的運行規模不斷擴大，能源消耗不斷降低，自動化技術的技術實力和操作過程的安全系數不斷提高。在煤化工廠的生產過程中，幾乎所有新型氣化爐，如：Lugi 氣化爐、Texaco 氣化爐、殼牌氣化爐或現在的GSP 氣化爐，都與氧氣緊密耦合。所有的氣化氣都需要氧氣作為氣化氣。目前，在我國未完成區域制氧和社會制氧的情況下，煤化工生產企業只能自己建設空分裝置進行制氧。因此，如何保障煤化工生產制造中空氣分離裝置的安全運行對煤化工企業來說非常重要。隨著整個煤化工產業鏈的擴張，對空分裝置運行安全、性能穩定的要求也越來越高。

1 影響空分裝置安全運行的因素

一般來說，影響空分設備安全運行的因素有很多，按其特點，大致可分為外因和內因兩大類：

一是外部因素?？辗衷O備運行時，空氣質量直接影響運行效果。煤化工生產環境會對空氣造成污染，空氣中摻雜了各種顆粒物和廢氣等污染物，不僅縮短了空分裝置過濾分子篩的壽命，也導致了空分機組運行負荷的增加，間接或直接危害空分機組的安全運行。當空氣中的大量細顆粒物和有機廢氣進入空分裝置的分子篩時，極有可能造成分子篩失活。

二是內部因素。內部因素包括空氣分離器內部操作失誤的問題以及人員管理問題。其中，空分廠的主冷凝蒸發器和氧氣壓縮機是最容易出現安全問題的兩個設備，工作人員缺乏專業技能，工作粗心，安全意識薄弱，以及安全管理體系不完善等都是影響企業安全運行的重要因素。因此，工作人員必須加強對空分設備的內部管理，以確保空分設備的安全運行[1]。

2 煤氣化對空分裝置的安全要求更高

空分裝備大型化是煤化發展趨勢的一個顯著特征。隨著煤化工企業規模的不斷擴大，整個煤化工過程對氧氣的需求量不斷增加。無論是固定床反應器、生物質鍋爐還是旋流床氣化技術的應用，都需要大量的氧氣才能完成所需的碳轉化。象征性氣化技術的氧煤比如表1 所示。

表1 典型煤氣化技術的氧煤比

從表1 可以看出，各種煤氣化爐的氧煤比在0.52～0.90 之間。如表2 所示，單機版耗氧量至少要達到65 000 Nm3/h，才能達到國家環保政策規定的最低運行規模。為了保證設備的可靠運行，空分機組必須配備多個系列的產品?，F階段，大型設備是空分技術快速發展的具體方向。

表2 某煤氣化裝置停車原因匯總

整個煤化工產業鏈的進步，對空分裝置的安全性和穩定性提出了更好的規范。作為煤化工領域的龍頭機組，空分裝置已成為主要的生產設備，其安全系數、穩定性和運行周期時間對整個煤化工系統的影響越來越大。在空分-汽化裝置的公用工作中，空分裝置是一個重要的單元，空分裝置提供的氧氣、氮氣、氬氣、儀表氣和廠用空氣是可靠運行的主要前提?？辗盅b置與中下游裝置的高水平集成，不僅保持了運行更快、效率更高，而且為空分裝置的可靠運行明確提出了更好的規定。

從表2 可以看出，空分裝置由于運行時間短，安全性和可靠性較差?，F階段，國外空分廠安全系數和穩定性的最佳數據和信息均在99.2%以上。因此，提高空分裝置的安全性和可靠性仍然是我國煤化工企業的重點研究課題。提高空分裝置的安全系數和穩定性，一是保證資金的分配，保證設備的性能和部件的質量和特性；二是嚴格設計空分裝置并應用可靠性分析移動軟件。

空分設備的設計、制造和安裝必須嚴格按照國家和行業標準規定的程序和要求。建設項目應重點關注空壓機安裝調試、自控系統調試、氧氣管道疏通除油、冷箱裸冷卻檢修等，管道系統和珠光砂填充。一般來說，導致ASU 軟件停機的不安全因素包括制冷壓縮機故障、閘閥故障、氧氣制冷壓縮機故障、分子篩二氧化碳滲入、液氧泵故障、通道堵塞、系統斷電、系統軟件供汽不穩定、實際操作錯誤等[2]。

3 煤化工生產中空分裝置的安全運行

3.1 分子篩吸附預純化

采用長周期上下床凈化處理和無沖擊電源開關控制系統對室內空氣進行預凈化處理。雙層結構(活性氫氧化物金剛石碳分子篩)分子篩吸附劑，可吸收空氣中的水、二氧化碳、鄰二甲苯和丙烷氣體、重烴、N2O 等殘留物，并在進入分餾前徹底去除有害物質，從根本上消除主冷疑凝汽器爆炸的安全隱患。廢氣吸收塔底部的氧化鋁粉床可有效維護分子篩，增加分子篩的使用壽命。選擇雙室可以降低廢氣吸收塔的摩擦阻力，降低再生溫度，節約能源。轉換系統軟件采用DCS 自動控制系統，配合閥位反饋數據信號自動判別壓力，能充分保證更換操作系統的穩定性。根據空分裝置的技術標準，在常溫下碳分子篩廢氣吸收塔進出口安裝CO2分析儀，進行在線檢測，以控制該處CO2含量≤1×10-6(體積分率)。

3.2 采用內部壓縮過程

在空氣凈化系統中應用高效活性氧化鋁，有效去除空氣中的有害殘留物，采用液氧內壓技術也是一種立竿見影的方法。減少液氧的內部結構，必須將氧氣制冷壓縮機改為液氧泵，這樣才能進行全過程的高效液相變壓，可以進一步提高安全系數。此外，將液氧泵置于冷箱內，將液氧直接輸送到用戶手中，不僅根據工作場所防止了高壓氧管道的弊端，還進一步提高了工作場所的安全系數。此外，精餾單元主冷卻器周圍產生的液氧由液氧泵不斷抽出，加壓后供應給客戶，避免有害雜質堆積和爆炸濃度值，去除來自源頭的液態氧?？辗炙扔斜ǖ奈ｋU，因此液氧內壓縮處理技術優于一般的氧氣制冷壓縮機處理技術，值得信賴。

3.3 主冷凝蒸發器的設計與制造

生產實踐經驗表明，在設計主冷凝蒸發器板翅片機組時，翅片分布應較稀疏(翅片間距較大)，避免操作過程中液氧成分結晶造成堵塞。在制造主冷冷凝器板翅式發電機組時，要保持室內環境清潔，避免機械設備雜質進入安全通道，堵塞流道，埋下安全隱患。在建筑工程設計中，主冷卻冷凝器必須嚴格執行標準和制造規定進行接地裝置，避免靜電感應的積累，接地線的電阻必須低于10 Ω。

4 基于煤化工的空分裝置安全運行管理方案

4.1 外部影響對策

關于空氣污染對空分裝置的影響，相關工作人員可通過以下兩個步驟實施處理：首先，改進空氣分離裝置的外部結構，調整吸風口位置，使其遠離空氣污染區，與空氣污染源隔離。在此過程中，所涉及的技術人員必須根據空分設備的運行情況和預期的未來生產計劃需要重新設計吸風口的位置，同時確?？辗衷O備的正常運行不受干擾。設計結果必須滿足適用的工藝設計要求，確?？辗盅b置的生產能力不受干擾，以有效應對外部影響。其次，空氣分離器的進氣口必須朝向風向，以確保最大可能地排空空氣中的漂浮物，從而將吸入的空氣從進氣口釋放出來。確保空氣分離裝置不受夾雜物影響，確保安全運行[3]。

4.2 內部結構解決方案

主凝蒸發器爆炸是空分裝置中最常見的危險情況之一，不僅嚴重損壞空分裝置，也不利于煤化工的安全生產。針對這一問題，技術人員可以研究并有效控制進入分餾塔的有害氣體，以實現空分裝置的安全運行。通過在空氣分離裝置的進口處加入雙層分子篩，進一步提高了過濾效果，過濾去除了空氣中所含的二氧化碳、水、顆粒物、碳氫化合物等雜質。此外，對空分裝置的吸附器底層進行了相應改造，加裝了活性氧化鋁，采用雙層床，可有效降低可再生能源的消耗，提高再生能力。得到有效改善。通過對吸入的空氣進行過濾，降低空氣中所含二氧化碳的含量，去除有害雜質，并將含量控制在1% 以下，保證空分裝置的安全運行。如果二氧化碳含量超過1%，工作人員應通過詳細分析相關問題，及時查找原因，或調整分子篩吸附周期，努力改善空氣中的CO2含量[4]。

4.3 加強員工培訓

工作人員的專業技能水平不僅影響工作質量，而且直接關系到空分設備的安全運行和管理。因此，管理者在研究空分裝置安全運行問題時，應注意員工的專業技術水平，提高專業技術能力，加強工作質量，提高空分安全性能。在這件事上，可以采取兩種措施：

一是加強內部培訓和學習。企業積極開展空分裝置工藝技術和操作技術課題的培訓和研究工作，提高工人的專業技能。在這個過程中，管理者要對所有培訓環節進行全程監督，及時發現工人職業能力的薄弱環節，進行有針對性地再培訓，實現職業技能水平的全面提升。

二是出國留學。由于出國留學的機會非常難得，這種方式不僅可以有效提高技術人員的專業能力水平，而且可以調動相關人員的積極參與，創造良好的學習環境和學習機會，接受培訓以提高他們的技能。同時，對于已經完成高級研究課程培訓的工人，可以被管理者適當地重用，以確保所學的知識和技能得到充分利用和運用。

4.4 加強員工專業化

空分設備操作人員和技術人員工作不認真，不進取，專業性低，這個問題直接關系到工作質量，也關系到空氣的安全運行和管理。因此，管理者在進行空分設備的安全運行管理時，可以通過提升專業素質來提高安全運行管理的效率。

一是加強思想政治教育。積極開展有關勞動者的思想政治培訓和教育活動，提高職業素質。在這個過程中，黨建工作者要積極參與，充分發揮作用和價值觀，提高勞動者職業素質，樹立正確良好的社會觀、人生觀和價值觀。責任理念讓員工意識到專業素質的重要性，為空分設備安全運行管理的順利開展奠定堅實的基礎。

二是實行獎懲制度。管理者可以根據當前情況和未來發展需要建立專長獎勵制度，同時要積極鼓勵員工參與監督。職業素質好的可以適當地給予獎勵，職業素質差的可以批評教育，問題嚴重的可以轉崗，以此提高員工專業技能和責任意識。

4.5 完善生產管理制度

為確保煤化工空分裝置安全運行管理的有效開展，管理者需要深入研究現行的生產管理制度，對運行中的問題和要素進行一對一的處理。發現制度的缺陷，結合未來發展規劃完善制度，確保制度具有一定的全面性、合理性和科學性，使安全生產管理制度確保安全運行。

以某單位的《空分裝置安全運行管理規定》為例。該規定不僅對操作人員進行規范，而且對規定的空分裝置入口的管理也確保了其完整性和全面性。主要內容有：(1)空分裝置的操作人員必須經過安全生產技術和勞動紀律培訓，并通過考試取得證書，必須熟悉并嚴格遵守本貼的操作方法。(2)每周至少分析一次進氣口中的氣體，并在環境空氣質量發生變化時進行分析。如果吸入條件超標，必須及時查明原因，排除污染源或采取其他安全操作措施[5]。

4.6 加強安全監管

加強煤化工空分裝置的安全運行管理，加強安全生產監管，讓員工高度重視安全運行管理。對此，管理人員可根據生產實際情況，設立相應部門專門負責此項工作，并結合企業發展規劃，開展安全生產監督工作。在人員配置方面，可以采用專人或兼職制兩種方式解決人員配置問題。此外，可根據監管作業的需要，制定安全生產監督管理制度，使作業更加規范化。

5 結語

當前，我國的煤化工產業鏈對空分裝置的安全性、可靠性明確提出了更規范的要求，保障煤化工生產用燃氣機械設備的順利運行，對于煤化工生產企業來說顯得尤為緊迫和重要。采用活性氧化鋁吸附預凈化處理液可有效防止氮氧化物進入冷箱，利用液氧氣壓解決技術難題，不僅可以減少工程投資，而且可以有效提高設施的安全性能。