空分装置利用深度冷冻原理，根据空气中各组分沸点的差异，将液化后的空气在精馏塔中精馏，从而获得氧气、氮气及稀有气体^[1]。贵州桐梓化工有限责任公司产氧量为43 000 m³/h(标态)的2套空分装置自2011年12月开车以来一直运行稳定，其具体运行情况介绍如下。

空分设备采用分子筛吸附预净化、增压透平膨胀机、全精馏制氩及液体泵内压缩工艺。整套设备包括空气过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、分馏塔系统、仪控系统、电控系统等。

经过多年的生产运行，经历和处理了许多问题，如更换设备、技术改造、调整工艺参数等，其中值得一提的是主冷箱低压板翅式换热器泄漏和粗氩进低压板翅式换热器泄漏的事故。主冷箱低压板翅式换热器泄漏是通过冷箱基座温度、冷箱密封气压力以及换热温差判断出来的，尤其是冷箱密封气压力。将主冷箱顶部人孔拆开，直接看到从主冷箱下部顶部喷珠光砂，后空分装置作停车处理，将主冷箱近7 000 m³的珠光砂全部卸出，前后检修时间历时一个月才恢复生产，使整套空分装置在一个月之内都处于半负荷下运行，严重影响了公司的经济效益。以下就深冷分离空分工艺中发生的粗氩进低压板翅式换热器泄漏事故进行详细介绍。

在空分装置长期运行过程中，空分主体装置冷箱是巡检经常忽略的地方，主要原因为冷箱内均是低温设备和管道，而空隙处均由珠光砂填充，整个冷箱处于全密封的环境下，无法直观地观察到跑、冒、滴、漏现象，因此难以发现泄漏情况。为了便于检修，整个冷箱分为主冷箱和副冷箱，中间用碳钢结构隔开。

2019年7月22日，受到河南义马气化厂“7·19”空分装置爆炸事故的影响和启发, 安排人员对空分主冷箱和副冷箱内的氧含量进行监测，08:30用有毒有害气体检测仪分别在冷箱2只安全阀处进行监测，发现主冷箱正常，而副冷箱氧含量超标报警，且直接超检测仪测量量程(量程为35%)。在运行过程中，空分装置冷箱内是低温环境，为了保证珠光砂干燥，在冷箱内充有纯氮气，使冷箱处于微正压状态，避免湿空气进入冷箱内结冰。

由于有毒有害气体检测仪已经无法测量副冷箱内的氧气浓度，因此立即通知公司质检中心取样分析以确认数据的准确性，同时判断泄漏位置。第1次取样分析结果如下:时间09:00，冷箱密封气中氧气体积分数为39.72%。

人工取样分析发现，副冷箱内氧含量超标且存在泄漏，但中控室的监测参数并不能反映出来。分析其原因有两种可能:①副冷箱内的高压板翅式换热器有泄漏^[2]；②氧气管道有沙眼。但从分析结果及中控室参数可判断泄漏量相当小，因此需要加大冷箱密封气量，再检测副冷箱内的氧含量变化情况。增大密封氮气量后，分别进行了3次取样分析，结果见表 1。

通过加大冷箱密封氮气量，并配合人工取样分析，判断泄漏处在扩大，因此决定空分装置作停车处理。

空分装置停车后，用空气复热至常温，将副冷箱的珠光砂卸出，并将设备管道清理干净，用压缩气体对氧气管道充压，对高压板翅式换热器及氧气管道进行查漏，但没有发现泄漏点。分析原因:①泄漏点太小，温度升高后无法查到；②判断方向错误，是否存在其他管道泄漏的可能。经分析，认为第2种的可能性较大，因为冷箱内的氧体积分数在40%左右，可能是由于粗氩管道泄漏造成氧含量超标，因此对低压板翅式换热器进行查漏，结果发现低压板翅式换热器的焊缝出现泄漏。

对低压板翅式换热器焊缝泄漏并造成副冷箱内氧含量高的原因进行了分析，推测有以下两种可能。

(1) 副冷箱内低压板翅式换热器有6台，在开停车和正常运行时，每台换热器的工况是相同的，只有1台换热器泄漏可能是由于焊缝有缺陷，在长时间应力的作用下出现疲劳，从而造成焊缝泄漏，且副冷箱未设置监控手段，长时间泄漏后漏点逐渐扩大。

(2) 粗氩排放系统氧含量高的原因主要是由于空分系统运行负荷偏低，在设定负荷的86%左右。粗氩冷凝器液空回流阀开度较大，粗氩冷凝器液位未达到正常循环所需的高度。塔顶污氮组分含氧量偏高，提馏段氩富集区偏上。

经过本次泄漏事故及河南义马气化厂“7.19”空分装置爆炸事故，总结出以下几点操作建议。

(1) 加大空分装置冷箱及副冷箱内密封气的分析频次，巡检时要求操作工用检测仪测量冷箱及副冷箱内的氧含量。

(2) 稳定冷箱密封气流量，总控人员加强对冷箱压力及温度的监控，如有变化及时监测和处理。

(3) 重视粗氩系统的调节，尽可能降低粗氩系统的氧含量。

(4) 重视空分装置的安全工作，做到有隐患及时处理，加强系统的巡检，提高员工安全意识，及时处理跑、冒、滴、漏问题。