浅谈有害杂质在空分塔内的危害和防范

环保安全浅谈有害杂质在空分塔内的危害和防范张玉娟神华宁夏煤业集团有限责任公司煤制油分公司,宁夏灵武750411)要:介绍了空气中乙炔、碳氢化合物等有害气体杂质对空分系统的影响和危害,以及防范措施。关键词:乙炔碳氢化合物空分塔空气分离设备的原料来自于大气,空气中除氧气和氮气以外,还有少量的冻结法就是空气流经蓄冷器或切换式换热器时把其中所含的水分和二氧化水蒸气、二氧化碳、乙炔和其他碳氬化合物等气体,以及少量的灰尘等固体杂碳冻结下来,然后被干燥的返流气体带出装置,即自清除。质。这些杂质在每立方米空气中的含量虽然不大,但由于大型空分设备每小时表4空气中一些有害杂质气体的特性数据加工空气量都在几万甚至十几万立方米,因此,每小时带入空分设备的总量是很大的。而这些杂质对空分设备都是有害的。随着空气在设备内的不断冷却杂质名称分子式下沸点(x)(K)熔点90K时在液氧中的溶解度90K时的饱和蒸汽压(mmHg)被冻结下来的水分和二氣化碳沉积在低温换热器、透平膨胀杋或精馏塔里,就1115会堵塞通道、管路和闯门;乙炔聚集在液氧中有爆炸的危险;灰尘会曆损运转m-=机械。因此,研究有害杂质气体,特别是乙炔和碳氢化合物在空分塔内的积丙烷c3H20388:so90o11×105聚、浓缩过程,及它们在塔内的爆炸机理,以及防范措施是十分必要的。正丁烷cHoz76134886017525×10103.627500有害杂质气体,特别是乙炔和其他碳氢化合物在空分塔內的积聚、爆炸2.6×10285567002.2×10与很多因素有关,如工艺流程、吸附器性能、主冷结构、管道配置及操作方2.7x104式、检測水平等等。下面就碳氬化合物在空分塔内的积聚过程和防范措施分述c4H82669879100乙炔cH189.4193.15.614X104如下1612580451760001×101乙炔和碳氢化合物在空分塔内的积聚过程氧化氮2943263.715略不计1大气中存在乙炔及碳氩化合物氧化亚氮N2o2×105每立方米空气中的水蒸气含量约为440gm3,二氧化碳的含量约为06一氧化氮No121.20.9gm3,乙炔含量约为001-—01cm3m3(在乙炔站和化工厂附近可高达0.05硫化氢H2521221905508.5×1051cm3/m3),灰尘等固体杂质的含量一般为0.005-0.15g/m3。一般情况儀化碳3.98×1010下,工业区内干空气的杂质气体含量见表1。工业区内空气还可能存在其他碳二、有害杂质引起爆炸的机理和防范措施氢化合物及无机杂质,表2列出了10个化工厂「区空气中碳氢化合物的平均含1摩擦与撞击的机械作用量。但当生产不正常、工艺参数不稳定时,可能排放大量碳氢化合物气体,空固体颗粒,特别是乙炔等碳氢化合物固体与器壁及主冷通道的摩擦、撞击气中的有害气体可能瞬间增加数十倍。上风向增长较少,下风向增长值极大。产生的能量。表1干空气中危险杂质的含量2静电放电火花与干冰、分子筛粉末杂质乙炔甲烷乙烷氧化亚氮二氧化氮臭氧一氧化碳固体乙炔等在液氧中沸腾时与器璧及主冷通道的摩擦、撞击,可产生很名称C2H6含量高的静电电压。当液氧中干冰、分子筛粉末达200300m时,静电电压即0001-1020001≤35达3000√。静电场强度取决于固体颗粒在液氧中的运动速度、杂质的数量和性表2「区内空气中碳氢化合物含量质。对同种固体颗粒,其运动速度快,杂质数量多,产生的静电电压则就迅速杂质乙炔甲烷乙烷丁烷乙烯提高。静电放电,即可引燃固体乙炔等碳氬化合物名称c2H2cH4c2H6C3H84H10 C2H4 C3H4 C4H8+C53存在化学活性特别强的物质,使爆炸的敏感性增大101/1.270030.32003/049001100057主冷中有害杂质有乙炔、碳氢化合物和固体二氧化碳等。它们随时都可以注:分子为10个化工厂「厂区50次分析结果的平均值,分母为最大值随气流进入圭冷。为了安全,预先在净化装置中,例如分子筛吸附器中,将杂2有害杂质气体的特性参数,决定了在空分塔内的积聚程度质予以清除。但是对切换式换热器自清除流程就做不到这一点。为此,在流程有害杂质气体会否在空分塔内积聚浓缩,主要决定于这些有害气体的沸设计和操作中采取以下措施:①规定原料空气中乙炔和碳氢化合物的体积分数点、在液空和液氧中的溶解度及其饱和蒸汽压。沸点越高、溶解度越大、饱和分别不得超过05×10和30×106;②液氧中乙炔或碳氢化合物含量设置监蒸汽压越小,则越容易在液空和液氧中积聚浓缩。由表4可见,这些有害杂质系统,随时监控碳氨化合物和乙炔含量如果超标,则开始报警;③液氧需定期气体一旦进入塔内,极易积聚浓缩。排放,减少碳氬化合物积聚;⑨板式主冷采取全浸式操作,以免换热面的气液3清除空气中的水分、二氧化碳和乙炔常用的几种方法分界面处产生碳氢化合物局部浓缩、积聚;③減少二氧化碳进塔量。将分子筛清除空气中的水分、二氧化碳和乙炔常用的是吸附法和冻结法。吸附法就吸附器后空气中的二氧化碳含量控制在05×106以下;⑥要严格执行安全操是用硅胶或分子筛等作吸附剂,把空气中所含的水分、二氧化碳和乙炔,以及作规定,以防止杂质在主冷内过量积聚。特别要注意停车后的再启动操作,避液空、液氧中的乙炔等杂质分离出来,浓聚在吸附剂的表面上,加温再生时再免由于液氧因大量蒸发而产生杂质的积聚,在加温启动时发生爆炸;⑦不超周把它们赶掉,从而达到净化的目标。例如设置干燥器、二氧化碳吸附器、液空期运行。按照规定周期运行,不得隨便延长工作时间吸附器、液氧吸附器。