膜式主冷與安全防爆

1、 膜式主冷與安全防爆 1 什么是膜式主冷，它有什么優(yōu)點 膜式主冷又被稱為降膜式冷凝蒸發(fā)器或下流再沸器（downflow reboiler）。它與一般的液浸式主冷（又稱浴式主冷）完全不同，下流的液氧在主冷換熱器表面即被蒸發(fā)，換熱器并不浸沒在液氧中。為了防止液氧的干蒸發(fā)，流程中設(shè)置了循環(huán)液氧泵，循環(huán)液氧量是蒸發(fā)量的2.5倍左右。由于液氧泵的存在，這種流程被設(shè)計成上下塔分開的形式（類似于粗氬塔被分成塔和塔，中間用液氬泵連接），這樣可使空分冷箱高度降低。使安裝難度也就降低了，同時也避開了液空、液氮打不上不去的問題。 更重要的優(yōu)點是，主冷換熱器表面蒸發(fā)時，消退了液浸式主冷液氧液位引起的蒸發(fā)溫度上升，這樣

2、可下塔的冷凝壓力進一步降低。如山萊蕪鋼鐵公司的12000空分設(shè)備（林德公司產(chǎn)品），其空氣壓縮機排氣壓力為0.41Mpa。這是空分能耗下降的又一重大突破。 2 一起空分主冷的惡性爆炸及其緣由 1997年12月25日，由法國液化空氣公司（簡稱法液空）設(shè)計制造，安裝在事故。這次爆炸始于主冷凝蒸發(fā)器，并擴大到塔身，爆炸的碎片崩飛到四周100米。飛出的金屬還擊破了石腦油和煤油儲罐而引起大火，無人員死亡。該空分流程與山東萊鋼12000空分流程一樣，都是具有膜式主冷的流程。現(xiàn)有分析認為，引起爆炸事故發(fā)生的根源是氧化亞氮的濃縮與析出。陳智浩等在12000M3制氧機預(yù)防氧化亞氮危害的改造一文中認為，"

3、空氣中含有微量的氧化亞氮，在空分設(shè)備中約8095%被13X分子篩吸附，其余進入裝置并溶解在液氧中。在冷凝蒸發(fā)器中部分液氧汽化，成為產(chǎn)品，而氧化亞氮并未蒸發(fā)，濃度提高，甚至析出成為晶體，附著在通道壁上，可能堵塞通道。對于降膜式冷凝蒸發(fā)器，氧化亞氮晶體堵塞通道，就會使液氧通道內(nèi)液氧中的碳氫化合物不斷濃聚，引發(fā)爆炸。'杭氧液空有限公司總經(jīng)理喬治拉斐爾的對一套大型空分設(shè)備爆炸緣由的調(diào)查分析一文中，就點到了"初次發(fā)覺主冷中可能會有一氧化二氮的積聚，而一氧化二氮的積聚很可能會增加碳氫化合物積聚的風(fēng)險'。林德公司對空分設(shè)備業(yè)主和操的平安忠告一文中，也提到了"日益工業(yè)化造成

4、的氧化亞氮'的積聚，"局部堵塞會減弱冷凝器的平安功能'。氧化亞氮不屬于易燃易爆組分，僅有氧化亞氮的存在不會引發(fā)重大平安事故，但它沸點高、揮發(fā)度低、溶解度小，屬于堵塞組分，一旦以固體狀態(tài)析出后，極易形成"干蒸發(fā)'或"死端沸騰'，而造成碳氫化合物的聚集，從而引發(fā)平安問題。這種風(fēng)險在膜式主冷中尤為突出。國內(nèi)使用膜式主冷的空分設(shè)備也消失了不同程度的問題，寶鋼72000空分設(shè)備的膜式主冷和膜式粗氬塔冷凝器在一九九八年八月發(fā)生了氧化亞氮的聚集與堵塞；萊鋼12000空分設(shè)備主冷也發(fā)覺有氧化亞氮固體析消失象。 3 林德公司的平安忠告 林德公司對空分

5、設(shè)備業(yè)主和操的平安忠告發(fā)表在1998年第5期深冷技術(shù)上，針對"1997年5月16日，撫順某化工廠法液空6000空分的爆炸和馬來西亞濱圖魯殼牌石油公司的73000m3/h空分設(shè)備發(fā)生了空前的惡性爆炸'主要提出了三項平安忠告：無論如何把（液氧）排放比例提高到不低于空氣量的0.2%；對于通常的冷凝器液面保持在最小值80%100%之間；（空氣中其它雜質(zhì)可能會以固體的形式在主冷中析出，）在這種狀況下，我們忠告裝置解凍。 4 正在運行的膜式主冷如何改進 山東萊鋼已經(jīng)勝利地進行了改造，增加了液氧吸附器兩只，裝填了林德公司討論開發(fā)的W型專用吸附劑。單筒工作時間680小時，再生時間10小時。程序掌握自動切換。設(shè)置了氧化亞氮在線分析儀自動監(jiān)測液氧中的氧化亞氮含量，利用原裝置中碳氫化合物分析儀，在線自動監(jiān)測碳氫化合物含量。 5 結(jié)論 任何一項新技術(shù)的誕生，不