引言
据不完全统计，1970—2019年间国内大中型空分设备爆炸30余次，小型空分爆炸100余次。包钢、武钢、兰化等单位均发生过多次事故。这些事故发生后，对于空分装置的主冷防爆引起了空分行业的高度关注，严格空分操作与管理，防止空分主冷爆炸，是空分装置安全平稳运行的关键与要害。通过对以往案例的分析，结合本单位目前状况进行了危害因素的分析。
1.分子筛纯化系统工作异常的后果及防患措施
1.1分子筛纯化系统工作异常后果
本单位两套套空分装置，选用的分子筛吸附器为卧式双层纯化器床，下层为活性氧化铝，上层为分子筛。活性氧化铝主要吸咐气路中大量的水份，分子筛吸附气路中少量水份及乙炔和二氧化碳。两只吸附器采用变温吸附法，通过周期性改变床层温度，达到连续分离气路中水份和二氧化碳的目的，这两只吸附器工作与再生的交换过程，则由DCS中的逻辑程序自动控制运行。分子筛吸附器无论单床或双床对水分和二氧化碳有100%吸附效果，对乙炔80%吸附效果。如果分子筛工作出现异常可能会导致主冷可燃组分乙炔等碳氢化合物超标，很容易以固态析出并引爆。另一方面工作异常会造成二氧化碳、水分和氧化亚氮等超标，它们本身虽不可燃，但结晶析出后易堵塞主冷通道，造成主冷“干蒸发”和“死端沸腾”，进而造成乙炔等碳氢化合物可燃组分浓缩、积聚、析出，引发主冷燃爆事故。
1.2分子筛纯化系统工作异常原因
1.2.1分子筛吸附余量偏低
2019年10月一空分B套分子筛按技术协议购买，采购的分子筛吸附余量偏低。按方案
要求装填，进行高温活化再生后投入运行后时因分子筛阀门故障，2#罐延误运行30分钟造成二氧化碳浓度超指标，在切换1#罐运行末期时再次出现二氧化碳超标。
1.2.2分子筛阀门故障导致分子筛程序长时间暂停。
阀门故障导致分子筛暂停，主要指阀门开关信号故障、全开全关信号不反馈导致分子筛程序暂停、另外还有阀门关闭不严，导致分子筛升压阶段压力开关不能满足要求。期中前两种现象在近一年内曾多次出现，是影响分子筛正常运行常见故障。
1.3针对问题采取的措施
1.3.1更换新的分子筛
一空分B套停工后，更换另一家提供的分子筛吸附剂，在活化再生及运行过程中，测试吸附余量满足需求，同时分子筛仪表阀门进行升级管理，（装置所有的仪表阀门进行分级管控，分子筛阀门C级提升为B级管理），近两年没有发生超指标问题。
1.3.2对分子筛阀门及压力开关，定位器进行排查
联系仪表对现场气动阀限位限位开关进行检查，并更换老化的限位开关。其次，分子筛检修时，对怀疑漏气的阀门打开法兰，检查阀门运行状态。对阀门行程进行调试，确保能够全开全关。
2、跑冷损失对冷箱安全运行的要害
在生产过程中空分设备保冷箱的外壁存在结霜、冷箱呼吸筒挂霜及保冷箱顶部珠光砂局部结块等现象，保冷箱跑冷损失相当大。跑冷损失增大意味着需增大制冷量，从而导致空压机负荷增大，空分装置能耗增大，同时减少了液氧液氮产品的产出，造成产品供应不足。另外冷箱珠光砂结块后在下落过程中会砸坏冷箱内的设备及管线，造成冷箱低温液体大量泄漏引起火灾爆炸事故的发生。
2.1影响空分冷箱的跑冷损失的因素
2.1.1保冷材料的影响
空分设备冷箱内采用充填珠光砂作为绝热材料充入污氮气保冷。珠光砂密度及导热系数很小，缺点是吸水性强。在生产操作中，绝热层导热系数的大小主要与绝热层压力及含湿量有关。当在保冷箱内绝热层气体压力增高时，珠光砂颗粒孔隙中气体的导热性增强，珠光砂绝热层导热系数增大，保冷箱跑冷损失增大。而珠光砂绝热层含湿量对其导热系数影响更大，因水的导热系数是珠光砂导热系数的60倍，珠光砂一旦吸湿，将导致珠光砂绝热层导热系数迅速增大，保冷箱跑冷损失增大。
2.1.2污氮气压力的影响
保冷箱珠光砂绝热层对流换热强度大小与保冷箱密封性好坏及保冷箱充入污氮气压力大小有关。如保冷箱密封性差或充入污氮气压力过大会导致珠光砂绝热层对流换热强度增大，导致保冷箱跑冷损失增大。
2.1.3冷箱辅助设施的影响
冷箱壁连接的支撑，空分设备的支架的热传导强度大小与支架抱箍与设备隔热措施及支架规格大小有关。因冷箱内设备管线温度很低，如支架抱箍与设备隔热措施不好，支架热传导强度将增大，导致保冷箱跑冷损失增大。
2.2.减少空分设备保冷箱的跑冷损失的措施。
根据上述分析，要减少空分设备保冷箱的跑冷损失，则必须降低保冷箱绝热层的三种换热形式的换热强度。提高保冷箱的密封性及充入适当压力的污氮气，以降低绝热层的对流换热强度，同时防止湿空气进入保冷箱珠光砂绝热层，降低绝热层的热传导强度；在支架抱箍与设备间增加隔热措施，降低支架热传导强度。为此，在空分装置冷箱的检修过程中采取以下措施减少空分设备冷箱的跑冷损失。
2.2.1保证冷箱的密封完好
提高保冷箱的密封性，确保保冷箱人孔盖板的密封性。在恢复冷箱人孔盖板时，盖板密封垫应为整体式且完好，盖板、人孔法兰边框平整。紧螺栓时均匀用力，所有的螺栓孔都拧上螺栓。确保穿过冷箱壁的阀门与冷箱壁间隙处的密封性。检查保冷箱的呼吸筒密封，更换呼吸筒密封。
2.2.2充入保冷箱内污氮气压力适当
通过控制充入保冷箱内污氮气的流量，保证冷箱底部、中部、底部压力略为正压。其中，冷箱顶部压力略为正压不易控制即使全开去冷箱上部污氮气阀，因此，又增加一条去冷箱上部污氮气以增加去冷箱上部污氮气流量确保冷箱顶部压力略为正压。
2.2.3辅助设施增加保冷垫
在和保冷箱壁连接的支撑空分设备的支架抱箍与空分设备间加入泡沫玻璃砖或一定厚度的保冷软垫。
3、装置交变载荷对冷箱安全运行的要害及注意事项
3.1变载荷对冷箱安全运行的要害
化工生产过程中，装置的开停工技术要求高、程序复杂、操作难度大,是一个需要多专业、多岗位紧密配合的系统工程。在开停工过程中,装置工况处于不稳定、操作条件时刻变化、不断进行操作调整的状态,装置各参数处于不稳定状态。在空分装置开停工过程，冷箱各设备、管线承受比较大的温差的变化而产生的冷缩热胀应力，如停工或开工过程中升温或降温不均匀，温差较大的设备或管线会产生冷缩膨胀力，次数增多会引起冷箱内设备、管线变形或断裂等风险，影响装置安全运行。
3.2变载荷时的注意事项
变载荷对冷箱的影响，主要在开停过程。因此，首先在开停工时首先要操作缓慢。防止机组设备承受压力大幅度波动。其次，空分设备开停工存在冷量的换热，确保开工冷吹，停工加温吹扫时，每根管线温变均匀。并做好温变记录，发现异常及时调整。
4.结束语
影响空分设备的运行周期，最主要的是控制进人精馏塔的水、二氧化碳等质的量，证长空分设备大加温的周期。选用符合设计要求的分子筛，和加强对分子筛阀门的日常维护是保证分子临吸附性能的重要措施，同时对装置的长期运行具有积极的意义。其次，在装置的开停工过程中，控制好温度的变化，减少温变对设备造成过大应力，对管线长周期运行带来隐患。
参考文献
【1】汤学忠,顾福民.新编制氧工问答,2001
作者简介：牙生·马木提，男，1972 年2月生，工程师，1993年毕业于新疆石油中等专业学校，2002年毕业于中央党校新疆分校专科， 现为独山子石化公用工程部副主任工程师。
