气体监测在空分装置安全运行中的应用

董明航

摘 要：现在我国经济保持高速发展，工业中需要的气体也大大增加，种类也变的多样化，其中的采集主要是从大气中获得，空气中含有丰富的各类气体，这样就需要很高的技术要求，其中的很关键装备就是空气分离装置。空分装置装置的功能是把空气进行液化、精馏，最后把空气分离成为氧气、氮气和其他有用气体以供工业使用，简称空分设备。它的最低工作温度要求为77K。在19世纪末的时候，空气被大家所认为“永久气体”，随着后来人们在实验中发现把空气进行液化，因为其中各个气体的沸点不一样，可以将其中所需气体从液化的空气进行分离。因此，这就需要气体监测对其进行监测分析，能够帮助空分装置工作，任何时间都能了解空分装置周围的大气变化和装置中气体介质的变化，这样就可以保障空分设备保持高效安全的工作。

关键词：气体检测；空分装置；安全运行；分析

为了保证空气分离装置正常工作，就需要对周围的空气环境要求很高，现在很多的化工厂都把空气分离设备安装在厂区里边，周围的环境非常复杂，掺杂各种废气和杂质，这对于空气分离设备来说是非常危险的，严重影响空分装置的正常工作，所以就要建立一套非常完善的气体监测系统分布在空分装置周围，时刻对周围的空气环境进行监测，确保空分装置能够安全正常的运行。

1 空气分离装置的特点

空气分离装置功能主要是把大气中的空气混合物进行纯化分离，下面主要从流程与设备这两方面对其进行分析。首先从工艺流程上来说，空气分离设备的安全程度比其他的设备安全系数高得多，随着现代技术的告诉发展，空分装置的先进技术不断更新，看上去感觉非常复杂，实际上操作起来是非常简便的。同时，这些装置的生产成本也是很低的，完全能够满足中小企业的需求及负担。其次从设备装置的机组特点来讲，其中的空气过滤器相对来说是非常重要的，它的主要特点是能够对过滤器内的空气进行自动清理。其中的预冷系统的主要功能是能够为空分装置提供很好的换热功能，使空分装置不至于过热，避免引发爆炸事故，同时也能减轻空压机的负荷，保证空压机能够在正常的载荷工作。纯化系统的特点是能够满足长时间使用，吸附时间能力强，寿命期限也多。

2.空分气体检测系统在实际生产中的应用

在实际的工业发展中，空气分离设备主要是分布在化工厂区内，这些工业厂区的工作环境比较恶劣，空气成分是比较复杂的，很容易掺杂各种有害杂质，大气中的碳氢化合物浓度是非常高的。如果厂区内生产装置出现问题，不能正常的进行生产作业，就会可能排放大量的物料，还有情况是遇到天气不好的时候，湿度高，雾霾严重，空气中的有害杂质就会增多，这时候就需要非常仔细认真的观察空气分离设备的周围空气变化。有些公司会引进气相色谱仪进行监测空气分离设备周围的空气组成及含量浓度。监测的频率是每天一次，然后进行大气中的总烃的浓度进行监测，并设置一个风向标，能够随时随刻了解当天的风向，并满足空气分离装置吸进去的空气含量组成浓度。

如果空气分离设备周围的大气各类含量都比标准条件高的话，这时候就需要厂区的主管人员对其生产工艺进行及时的调整，来应对周围的空气环境对于空气分离设备正常工作带来的影响，尽量降低周围环境的有害气体的浓度，举个例子，某些化工厂区进行炼油、化工装置的检修时，空气中的二氧化碳的浓度就会高于标准值，这时候就要采取措施了，首先是增多检测频率，把之前的每天检查一次，加到四个小时监测一次，万一空气中的气味发现异常，这时就要加大监测样本，时刻了解大气变化。

具有庞大的工艺装置是空气分离装置的显著特点，其中的稳定性如果被打破，就会需要花费很长的时间进行恢复到原来的性能，因此技术人员和操作人员需要及时搜集存在装置中的重要介质的组成成分，这就凸显出在线化验设备分析出的相关数据对于正常生产的重要性，尤其是能够保证工艺是否稳定和能否安全进行生产。纯化器所吸收的空气中的二氧化碳浓度是空气分离设备的重要监测标准，这个设备的二氧化碳浓度要符合标准条件，万一流入到分馏塔内的二氧化碳浓度很高，这就会在热器中形成干冰，很容易被干冰堵死换热器，这样就会是空气的进出压差逐步增加，使主换热器的换热效率降低，如果是严重的能够使空气分离设备停止工作，影響正常的工厂生产效益。通过在线二氧化碳分析设备对纯化器吸附后空气中的二氧化碳的浓度进行随时随地监测，就能够及时发现二氧化碳是否超出标准，同时能够给技术人员和施工人员充分时间进行相关的解决办法，保障空气分离设备的安全稳定工作。在实际的生产作业中，如果遇到二氧化碳的浓度增多问题，就要采取相应措施：首先将增大进空冷塔的新鲜水量，以此减小进入纯化器的空气温度，其次就要把干燥塔的切换周期进行减小；再就是把空气加工量降低，从而降低干燥塔的载荷。最后要利用相关的先进技术进行调整，把制冷的设备一定要增加，同时也要使进入干燥塔的二氧化碳含量降低。

空分装置最重要的难点就是如何对大中型空分装置主冷爆炸预防，因为这个设备时位于炼油或者化工设备很多的地方，万一炼油、化工设备发生非常严重的泄漏或者烃类产品直接排放到空气中，这样就会很容易使空气分离设备吸入的碳氢化合物含量超过标准值，饱和烃非常难被分子筛所吸附，随着这些空气能够进入分馏塔中，如果富氧液空中烃的浓度不断加大，而且比溶解度还高，这样就会以固体状态进行分析出来和聚集在一块，当一定的条件形成时，就会与氧气进行混合形成爆炸源，如果有导火线存在就会发生化学性爆炸。为了应对这样情况，我们就要通过在线总烃气体分析仪对主冷低压侧重的富氧液空的总烃含量进行时时刻刻的监测，总烃的浓度逐渐增多且超出标准值，就要利用调整制冷机运转负荷、增加空冷塔新鲜水量等方法降低空气温度，一定提高分子筛的吸附能力，降低烃类和二氧化碳进入主冷的含量；同时将主冷低压侧中富氧液空进行放空，目的是保证主冷凝蒸发器的安全运行。

结论

为了保证空气分离设备的安全、平稳运行，就需要技术人员做好化验监测的工作，以及时调整生产工艺。建立非常完善的气体监测系统是把实现安全生产作为生产目的。现在我们国家的空分装置的监测系统相对来说已经很好了，但还是需要对分析仪器的管理进行加强，让分析仪器运行实现正常化，给技术人员和施工人员提供准确、真实的数据，保证空气分离设备能够安全平稳的工作。

随着国内化工企业得到蓬勃发展，各类型的现代化工企业都在进行安全生产管理，其中对于如何辨别危险源进行评估是要把所有风险都要考虑在控制工作的基础。现在我们的化工行业的危险系数是非常大的，生产工艺过程包含很复杂的动态变化，这就提醒我们在化工生产工艺中的危险源如何进行辨别是一个相对长期动态的过程，就要我们在实践中不断进行思考和探索。通过运用安全系统工程的理论和分析方法去分析危害、评价风险，这也充分体现了安全工作由被动防范、事后处置向强化源头、预防优先的管理理念转变的安全管理思想。

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