筆者結(jié)合10多年的操作經(jīng)驗，從人員、設(shè)備和安全管理體系等幾個方面對空分設(shè)備的安全生產(chǎn)管理進行探討，供同行參考。
1 人員方面
任何作業(yè)環(huán)節(jié)都離不開人員的操作與管理，人員的操作技能與安全意識是空分設(shè)備的安全生產(chǎn)管理的關(guān)鍵要素。
1．1 崗位操作人員
(1)做好崗位人員的技能培訓(xùn)，使崗位人員在理論方面與現(xiàn)場實際操作方面都能夠勝任本崗工作。明確崗位職責(zé)和權(quán)限，處理好責(zé)、權(quán)、利的關(guān)系，做到獎優(yōu)罰劣，以此調(diào)動工作積極性。
(2)強化安全意識，樹立空分設(shè)備全局觀念。知道操作所伴隨的風(fēng)險、現(xiàn)場施工作業(yè)所存在的隱患、外界條件(如水、電、氣、風(fēng))發(fā)生變化對空分設(shè)備的生產(chǎn)運行的影響，時刻繃緊安全生產(chǎn)這根弦。
(3)具備消防、氣防、自救和逃生技能，出現(xiàn)火災(zāi)、爆炸和惰性氣體泄漏能夠有效處理護與自救。
(4)定期開展事故預(yù)案演練，模擬突發(fā)性事故，熟悉整個事故處理的程序過程，進一步提高處理能力及組織協(xié)調(diào)能力。預(yù)案本身就是對尚未發(fā)生的事故進行預(yù)想，提出處理方案，以便在事故真正發(fā)生時，能夠沉著應(yīng)對，按照預(yù)案程序進行處理，不至于慌亂。預(yù)案內(nèi)容不一定完全符合現(xiàn)場發(fā)生的實際情況，或預(yù)想的手段不能較好地處理現(xiàn)場實際問題，畢竟現(xiàn)場實際要復(fù)雜得多，這就要求一方面將預(yù)想案例要盡量考慮周全，另一方面通過實際發(fā)生的事故處理過程來完善事故預(yù)案，形成良性循環(huán)，最終成為崗位較為完善的事故處理操作指導(dǎo)。
(5)執(zhí)行操作任務(wù)前要想一想操作會對工況造成怎樣的影響，有著什么樣的危害，一旦危害發(fā)生將如何處理。
(6)上崗交接班后要立即安排缺員崗位的頂崗工作，并對現(xiàn)場的施工要做到心中有數(shù)，存在什么樣的危害，一旦發(fā)生事故怎樣處理，做好事故預(yù)案工作。
(7)重大操作實行唱票復(fù)誦制，即一人大聲念出操作步驟(唱票)，一人復(fù)誦同時執(zhí)行操作，并受到唱票人的監(jiān)督，該方法可以有效避免錯誤操作的出現(xiàn)。
1．2 現(xiàn)場施工人員
(1)做好現(xiàn)場施工人員的教育，三級安全教育不要走過場，流于形式，要務(wù)實，讓他們知道現(xiàn)場存在什么樣的危險，施工會造成什么樣的危害，知道該做什么、不該做什么。學(xué)會必要的急救與逃生技能，一旦發(fā)生事故能夠救護，并按照事先制訂的路線進行逃生。經(jīng)驗表明，做好施工前的安全教育及預(yù)案制定可有效避免事故的發(fā)生。
(2)現(xiàn)場施工作業(yè)票證要規(guī)范、齊全檢查監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)事故隱患要立即制止,把事故扼殺在萌芽中。
2 設(shè)備方面
2．1 空壓機系統(tǒng)
(1)保證空氣人口過濾器的過濾效率。例如，天津石化KDONAr-13000／6000／120型空分設(shè)備的DH-63型空壓機配套的是反吹袋式過濾器，存在反吹機構(gòu)易越位、控制系統(tǒng)故障、布袋反吹不徹底、布袋纖維易脫落、布袋不能在線更換等問題，嚴(yán)重影響空壓機的安全運行。經(jīng)常發(fā)生由于反吹機構(gòu)問題或布袋反吹不徹底問題而被迫切換空壓機，增加了生產(chǎn)的不穩(wěn)定因素。另外，由于布袋纖維脫落進入空壓機葉輪，與壓縮空氣中的水分混合成垢層并沾附于葉輪表面，空壓機轉(zhuǎn)子動平衡受到破壞，導(dǎo)致軸振超高。建議新上或改造過濾器時選用脈沖自潔式空氣過濾器，它有占地面積小、元件少、故障率低、能夠在線更換濾芯的優(yōu)點。脈沖自潔式空氣過濾器已成為目前空氣過濾器的首選。
(2)防止油煙進入壓縮空氣內(nèi)。盡量縮短空壓機低壓運行時間，一般限定在30min內(nèi)。做好排煙風(fēng)機的運行維護。排煙風(fēng)機一旦出現(xiàn)故障，油箱真空破壞，回油不暢，造成軸承潤滑油外溢，壓縮機出現(xiàn)停車危險。鑒于排煙風(fēng)機的重要性，建議考慮有備用風(fēng)機并聯(lián)鎖。
(3)進口壓縮機冷卻器換熱效率高，但對水質(zhì)要求較高，而石化企業(yè)循環(huán)水質(zhì)大部分不能滿足要求，成為性能優(yōu)良的進口壓縮機長期穩(wěn)定運行的瓶頸，國外一般能夠連續(xù)運行3～5年的壓縮機，而在國內(nèi)如果不采取措施一般只能維持1～2年，甚至半年。建議：①搞好循環(huán)水水質(zhì)管理，降低沉積速率、腐蝕速率，有條件的企業(yè)可使用軟化水；②在壓縮機循環(huán)水管線上增設(shè)防垢器，通過物理作用來減緩或降低垢層沉積及淤泥沉積，以提高換熱效率，延長運行時間；③油冷卻采用雙油冷，能夠在線切換。
2．2 空氣預(yù)冷系統(tǒng)
(1)有條件的企業(yè)盡量配置備用冷凍機，若無備用機，運行的冷凍機一旦出現(xiàn)問題，將會由于分子篩純化系統(tǒng)出口氣體中二氧化碳含量增高而使空分設(shè)備被迫停車。而冷凍機的故障率還是較高，尤其是在夏季。
(2)預(yù)冷水泵出口管線由于長時間運行而出現(xiàn)銹蝕、結(jié)垢，流通面積減小，阻力增大，水泵出口壓力上升。建議在檢修開車前利用空冷塔氣體進行反向吹掃(正常運行時也可以做，但有一定的風(fēng)險)。
2．3 分子篩純化系統(tǒng)
(1)分子篩吸附器進氣操作要緩慢平緩，以防氣流沖擊床層，造成分子篩粉化并進入塔內(nèi)，形成危害：①堵塞主換熱器通道，使熱端溫差過大；②進入主冷影響主冷換熱；③進入儀表引壓管，堵塞通道，影響測量。
(2)由于分子篩吸附器切換閥出現(xiàn)問題而造成空分設(shè)備工況波動、系統(tǒng)停車的事故時有發(fā)生，因此選擇性能較好的切換閥很必要。首先，要保證密封性，不能內(nèi)漏，建議選用三維偏心硬密封形式，橡膠或四氟密封的時間長了容易泄漏；其次，要保證電磁閥的可靠性，各電磁閥的氣源最好能夠獨立，以便在某個切換閥的電磁閥出現(xiàn)問題時能夠在線檢修；第三，要保證切換閥反饋信號的靈敏好用，一旦閥門出現(xiàn)未動作或動作未到位，可以及時發(fā)出報警，提醒操作人員進行緊急處理。
(3)分子篩切換閥閥門動作先后順序、限制條件、報警輸出一定要考慮周全，以利于崗位操作人員生產(chǎn)操作與監(jiān)控為前提。
(4)電加熱器應(yīng)能夠按程序自動運行，也能夠手動控制運行步驟，一旦程序出現(xiàn)問題可以緊急手動控制。
2．4 增壓膨脹機系統(tǒng)
需要指出的一個是油壓容器問題，泵啟動條件問題。另一個是油泵啟動條件問題。
(1)早期膨脹機油站所配油壓容器一般是油氣直接接觸，沒有氣囊，容易出現(xiàn)氣體泄漏，導(dǎo)致油壓容器壓力較低，需要經(jīng)常充氣，而因在線充氣氣體會進入油路損傷軸承，所以必須要停下來充氣，很被動，也對工況造成波動。建議采用帶有氣囊的油壓容器或高位油箱。
(2)油泵啟動條件一般為密封氣壓力。要注意，油泵無論在聯(lián)鎖狀態(tài)下還是獨立狀態(tài)下都應(yīng)有密封氣壓力啟動條件聯(lián)鎖。早期空分設(shè)備忽略了獨立狀態(tài)下的啟動條件，容易出現(xiàn)事故。
2．5 冷箱
主要說明兩個問題，一個是冷箱與中控室間距問題，另一個是冷箱的防雷、防靜電接地問題。(1)冷箱與中控室間距問題。由于冷箱主冷存在爆炸危險性，尤其國內(nèi)外近幾年出現(xiàn)了幾起主冷爆炸事故，造成中控室人員傷亡，冷箱安全問題越來越受到工程設(shè)計人員、安全生產(chǎn)管理人員的重視。那么對冷箱與中控室間距要不要作出要求?目前在國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上到底有沒有明確的要求?《氧氣站設(shè)計規(guī)范》(GB 50030—91)、《氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》(GB 16912—1997)、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GBJ 16—87)、《氧氣安全規(guī)程》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，都只是寫明了建(構(gòu))筑物防火間距問題，而沒有明確指出中控室與冷箱，更沒有明確指出中控室與冷箱防爆問題。因此設(shè)計人員在做工程設(shè)計時，參照上述規(guī)范結(jié)合自己的理解進行設(shè)計，中控室與冷箱布局呈現(xiàn)多樣性。有的將兩者作為建(構(gòu))筑物考慮了防火間距問題；有的將兩者通過過橋連為整體，作為一個整體建(構(gòu))筑物進行設(shè)計；有的從優(yōu)化電儀線纜、計器管線鋪設(shè)角度考慮，而將兩者間距問題放在次要位置。國外空分設(shè)備制造廠家在設(shè)計時也沒有將冷箱與控制室間距
問題刻意考慮，他們認(rèn)為主冷的危險性是可以控制的，主要考慮采取事前預(yù)防措施。
從安全角度考慮，希望國家或行業(yè)能夠根據(jù)國內(nèi)自身特點對冷箱與控制室間距問題做出明確規(guī)定，以便在做工程設(shè)計時有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
(2)冷箱的防雷、防靜電接地問題。需要注意的是冷箱的防雷接地一定要與主冷設(shè)備的靜電接地通過絕緣設(shè)施分開，自成體系。
2．6 液體貯槽
(1)常壓貯槽壓力的控制。一般常壓貯槽壓力控制在10kPa左右，但絕熱效果不好、采液或返液引起蒸發(fā)量較大、放空管線較細等造成貯槽壓力較高。另一方面要注意放空閥在事故狀態(tài)是否為氣關(guān)閥，由于設(shè)計問題或安裝問題可能造成錯誤，導(dǎo)致事故狀態(tài)下放空閥關(guān)閉引起貯槽超壓。
(2)液體充裝。要嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的液體槽車充裝管理規(guī)定，充裝液氧、液氮時不準(zhǔn)超過罐體容積的90％。液氧充裝時一方面要做好接口的脫脂，另一方面要做好槽車的靜電接地。建議采用靜電接地顯示裝置，接地是否正常可以顯示報警，提醒操作人員，以保證充裝的安全。
(3)液氧貯槽碳氫化合物的控制。沒有規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)對液氧貯槽碳氫化合物含量提出要求，由于貯槽內(nèi)相對為靜態(tài)，減少了壓力脈沖、靜電等不安全因素，液氧蒸發(fā)積聚的程度也較主冷弱，其安全性相對較高。但考慮到外送液氧泵高速、高壓運轉(zhuǎn)，對液氧貯槽碳氫化合物含量還是按照主冷碳氫化合物含量的要求嚴(yán)格控制，不能忽視。
3 主冷防爆
主冷防爆由于其機理的復(fù)雜性、環(huán)節(jié)的多樣性、后果的嚴(yán)重性成為空分設(shè)備安全生產(chǎn)管理的重中之重。
3．1 主冷碳氫化合物含量的控制指標(biāo)
中石化1989年制定了《關(guān)于空分設(shè)備液氧中乙炔及其他碳氫化合物控制指標(biāo)的規(guī)定》，控制指標(biāo)如表1所示。控制值的確定方法：①首先是根據(jù)《機械工程手冊》(第二版)通用設(shè)備卷·氣體分離與液化設(shè)備第11章“安全技術(shù)”1．4．１“液氧中危險雜質(zhì)許可量的控制”中有關(guān)內(nèi)容計算出來的某一數(shù)值，然后再根據(jù)流程及設(shè)備特點，結(jié)合實踐經(jīng)驗加以修正確定；②定標(biāo)中參考林德、日本和法國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即乙炔控制值靠近林德標(biāo)準(zhǔn)，總碳控制值靠近日本標(biāo)準(zhǔn)，單項碳氫化合物控制值靠近法國標(biāo)準(zhǔn)；③注意國內(nèi)空分設(shè)備運行現(xiàn)狀和部分生產(chǎn)廠的大氣條件。
該控制指標(biāo)制定的原則規(guī)定，除乙炔外其它溶解度<50000×10-6以下的碳氫化合物，控制指標(biāo)警戒值的計算依據(jù)為其許可含量(按溶解度的1／3～1／20)乘以安全系數(shù)。以乙烷為例，警戒值＝(20000×10-6×0．5)×0．015＝15×10-6。
3．2 影響主冷碳氫化合物含量各過程環(huán)節(jié)的監(jiān)控問題
影響主冷碳氫化合物含量的過程環(huán)節(jié)主要包括：大氣、空壓機出口氣體、空冷塔循環(huán)水、分子篩純化系統(tǒng)出口氣體、增壓機后冷出口氣體、膨脹機出口氣體、主冷操作等。
3．2．1 大氣
作為石化企業(yè)，大氣中碳氫化合物含量普遍較高。若遇生產(chǎn)裝置不正常，大量排放物料，或天氣惡劣，高濕多霧，空氣中的有害雜質(zhì)將會成倍增加。
(1)對大氣質(zhì)量每天分析1次，分析項目包括CmHn、NOx及SO2。
(2)設(shè)立風(fēng)向標(biāo)，隨時掌握四季風(fēng)向。
(3)建立裝置緊急排放聯(lián)系制度，若生產(chǎn)裝置不正常排放，通知調(diào)度，調(diào)度再通知空分設(shè)備操作員，加強對液氧的分析監(jiān)測。
(4)建立裝置排放及氣象臺帳，有利于對碳氫化合物積聚的分析及控制。
3．2．2 空壓機出口氣體
空壓機如果有油煙泄漏至氣側(cè)問題，將會導(dǎo)致出口氣體含有油煙，并且可能會在高溫、高壓下裂解成輕餾分，而分子篩對其又難以吸附，這些輕餾分就會進入冷箱，并積聚在內(nèi)，對空分設(shè)備安全運行造成威脅。因此也應(yīng)將空壓機出口氣體納入監(jiān)控體系進行定期檢測。
3．2．3 空冷塔
空冷塔要注意循環(huán)水水質(zhì)情況，如濁度、COD、油含量和是否投加殺菌劑而產(chǎn)生泡沫等。濁度較高，會堵塞空冷塔篩板或填料換熱通道，增大阻力；COD、油含量較高會毒化分子篩，引起主冷碳氫化合物含量超高；循環(huán)水帶有泡沫，會造成出空冷塔氣體帶水，進入分子篩并造成淹塔事故，輕則需要停車加溫，重則不能繼續(xù)使用。鑒于這種情況，建議有條件的企業(yè)盡量采取閉路循環(huán)的方式，減少外界干擾。但要注意定期置換，以防水質(zhì)不斷變壞，形成惡性循環(huán)。
3．2．4 分子篩純化系統(tǒng)
(1)盡可能降低分子篩純化系統(tǒng)入口的氣體溫度，以降低分子篩吸附水分負荷，提高分子篩吸附雜質(zhì)的能力。
(2)當(dāng)大氣條件惡化或裝置緊急排放時，分子篩進行高溫再生，并適當(dāng)縮短運行周期， 可能降低碳氫化合物入塔量。
(3)保證對分子篩再生的徹底性，如果分子篩再生不徹底，就會大大降低對CO2及CmHn的吸附率，形成惡性循環(huán)。
(4)雖然分子篩凈化流程對主冷的安全環(huán)境有了極大的改善，但亦經(jīng)不起大氣條件的惡化及長周期運行的考驗，目前分子篩對CｍHｎ的吸附效果又不是很理想。因此建議空分設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)與分子篩廠家、研究設(shè)計院聯(lián)合研制開發(fā)對C02、N2O，及。選擇吸附性更強的專用吸附劑。
(5)加強對分子篩純化系統(tǒng)出口氣體的監(jiān)測，包括露點及C02、N2O和CmHn的含量，在線與離線分析相互結(jié)合。一般空分設(shè)備對分子篩純化系統(tǒng)出口氣體露點、CO2均配備了在線分析儀，而離線分析只有水分，沒有C02。實際運行經(jīng)驗表明，配備C02實驗室分析儀是必要的，尤其對于國產(chǎn)在線分析儀來講。出口氣體CO2含量的增加將直接導(dǎo)致主換熱器阻力上升，最后被迫停車。在線分析為操作提供了運行趨勢，由于其精度一般比實驗室分析儀要低，因此不能成為生產(chǎn)決策依據(jù)，需要通過實驗室分析儀來加以驗證，以確定是否需要停車，什么時候停車，為生產(chǎn)決策提供重要依據(jù)。
3．2．5 增壓膨脹機
(1)增壓機后冷卻器出口氣體露點。一旦由于冷卻器泄漏造成超標(biāo)，主換熱器阻力將會迅速上升，嚴(yán)重時造成主換熱器內(nèi)漏，因此做好出口氣體露點的監(jiān)控是必需的。鑒于增壓機后冷卻器的重要性，建議其管束材質(zhì)選用不銹鋼材質(zhì)。
(2)膨脹機出口氣體有存在油、煙的可能性，其危害與空壓機出口氣體基本相同，唯一不同的是由于膨脹機出口溫度較低，潤滑油一旦漏人氣側(cè)便會凝固，堵塞通道。KDONAr-13000／6000／120型空分設(shè)備1999年便發(fā)生過1次此類故障。由于晃電造成空分設(shè)備停車，當(dāng)時速關(guān)閥未能及時關(guān)閉，膨脹機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，密封受損。再次開車，油進入氣側(cè)，通道堵塞，被迫停車清洗。
3．2．6 主冷操作
(1)主冷應(yīng)采取全浸式操作減少發(fā)生爆炸的危險性。防止烴類析出，減少發(fā)生爆炸的危險性。
(2)保持至少1％的液氧排放量，使主冷液氧始終保持部分更新，將碳氫化合物的積聚消滅在萌芽之中。實際運行經(jīng)驗表明，主冷連續(xù)排放液氧，可以極大降低主冷積聚碳氫化合物的危險性，比間歇一次性大量排放效果要好得多。
(3)主冷碳氫化合物含量一旦超標(biāo)，應(yīng)在主冷液面允許的情況下加大液氧排放量，視碳氫化合物含量情況，低時人罐，高時放空。
(4)考慮增設(shè)液氧吸附器，液氧通過吸附器使部分積聚的碳氫化合物得以吸附凈化，減少爆炸的可能性。
