筆者結合10多年的操作經驗，從人員、設備和安全管理體系等幾個方面對空分設備的安全生產管理進行探討，供同行參考。
1 人員方面
任何作業環節都離不開人員的操作與管理，人員的操作技能與安全意識是空分設備的安全生產管理的關鍵要素。
1．1 崗位操作人員
(1)做好崗位人員的技能培訓，使崗位人員在理論方面與現場實際操作方面都能夠勝任本崗工作。明確崗位職責和權限，處理好責、權、利的關系，做到獎優罰劣，以此調動工作積極性。
(2)強化安全意識，樹立空分設備全局觀念。知道操作所伴隨的風險、現場施工作業所存在的隱患、外界條件(如水、電、氣、風)發生變化對空分設備的生產運行的影響，時刻繃緊安全生產這根弦。
(3)具備消防、氣防、自救和逃生技能，出現火災、爆炸和惰性氣體泄漏能夠有效處理護與自救。
(4)定期開展事故預案演練，模擬突發性事故，熟悉整個事故處理的程序過程，進一步提高處理能力及組織協調能力。預案本身就是對尚未發生的事故進行預想，提出處理方案，以便在事故真正發生時，能夠沉著應對，按照預案程序進行處理，不至于慌亂。預案內容不一定完全符合現場發生的實際情況，或預想的手段不能較好地處理現場實際問題，畢竟現場實際要復雜得多，這就要求一方面將預想案例要盡量考慮周全，另一方面通過實際發生的事故處理過程來完善事故預案，形成良性循環，最終成為崗位較為完善的事故處理操作指導。
(5)執行操作任務前要想一想操作會對工況造成怎樣的影響，有著什么樣的危害，一旦危害發生將如何處理。
(6)上崗交接班后要立即安排缺員崗位的頂崗工作，并對現場的施工要做到心中有數，存在什么樣的危害，一旦發生事故怎樣處理，做好事故預案工作。
(7)重大操作實行唱票復誦制，即一人大聲念出操作步驟(唱票)，一人復誦同時執行操作，并受到唱票人的監督，該方法可以有效避免錯誤操作的出現。
1．2 現場施工人員
(1)做好現場施工人員的教育，三級安全教育不要走過場，流于形式，要務實，讓他們知道現場存在什么樣的危險，施工會造成什么樣的危害，知道該做什么、不該做什么。學會必要的急救與逃生技能，一旦發生事故能夠救護，并按照事先制訂的路線進行逃生。經驗表明，做好施工前的安全教育及預案制定可有效避免事故的發生。
(2)現場施工作業票證要規范、齊全檢查監督，一旦發現事故隱患要立即制止,把事故扼殺在萌芽中。
2 設備方面
2．1 空壓機系統
(1)保證空氣人口過濾器的過濾效率。例如，天津石化KDONAr-13000／6000／120型空分設備的DH-63型空壓機配套的是反吹袋式過濾器，存在反吹機構易越位、控制系統故障、布袋反吹不徹底、布袋纖維易脫落、布袋不能在線更換等問題，嚴重影響空壓機的安全運行。經常發生由于反吹機構問題或布袋反吹不徹底問題而被迫切換空壓機，增加了生產的不穩定因素。另外，由于布袋纖維脫落進入空壓機葉輪，與壓縮空氣中的水分混合成垢層并沾附于葉輪表面，空壓機轉子動平衡受到破壞，導致軸振超高。建議新上或改造過濾器時選用脈沖自潔式空氣過濾器，它有占地面積小、元件少、故障率低、能夠在線更換濾芯的優點。脈沖自潔式空氣過濾器已成為目前空氣過濾器的首選。
(2)防止油煙進入壓縮空氣內。盡量縮短空壓機低壓運行時間，一般限定在30min內。做好排煙風機的運行維護。排煙風機一旦出現故障，油箱真空破壞，回油不暢，造成軸承潤滑油外溢，壓縮機出現停車危險。鑒于排煙風機的重要性，建議考慮有備用風機并聯鎖。
(3)進口壓縮機冷卻器換熱效率高，但對水質要求較高，而石化企業循環水質大部分不能滿足要求，成為性能優良的進口壓縮機長期穩定運行的瓶頸，國外一般能夠連續運行3～5年的壓縮機，而在國內如果不采取措施一般只能維持1～2年，甚至半年。建議：①搞好循環水水質管理，降低沉積速率、腐蝕速率，有條件的企業可使用軟化水；②在壓縮機循環水管線上增設防垢器，通過物理作用來減緩或降低垢層沉積及淤泥沉積，以提高換熱效率，延長運行時間；③油冷卻采用雙油冷，能夠在線切換。
2．2 空氣預冷系統
(1)有條件的企業盡量配置備用冷凍機，若無備用機，運行的冷凍機一旦出現問題，將會由于分子篩純化系統出口氣體中二氧化碳含量增高而使空分設備被迫停車。而冷凍機的故障率還是較高，尤其是在夏季。
(2)預冷水泵出口管線由于長時間運行而出現銹蝕、結垢，流通面積減小，阻力增大，水泵出口壓力上升。建議在檢修開車前利用空冷塔氣體進行反向吹掃(正常運行時也可以做，但有一定的風險)。
2．3 分子篩純化系統
(1)分子篩吸附器進氣操作要緩慢平緩，以防氣流沖擊床層，造成分子篩粉化并進入塔內，形成危害：①堵塞主換熱器通道，使熱端溫差過大；②進入主冷影響主冷換熱；③進入儀表引壓管，堵塞通道，影響測量。
(2)由于分子篩吸附器切換閥出現問題而造成空分設備工況波動、系統停車的事故時有發生，因此選擇性能較好的切換閥很必要。首先，要保證密封性，不能內漏，建議選用三維偏心硬密封形式，橡膠或四氟密封的時間長了容易泄漏；其次，要保證電磁閥的可靠性，各電磁閥的氣源最好能夠獨立，以便在某個切換閥的電磁閥出現問題時能夠在線檢修；第三，要保證切換閥反饋信號的靈敏好用，一旦閥門出現未動作或動作未到位，可以及時發出報警，提醒操作人員進行緊急處理。
(3)分子篩切換閥閥門動作先后順序、限制條件、報警輸出一定要考慮周全，以利于崗位操作人員生產操作與監控為前提。
(4)電加熱器應能夠按程序自動運行，也能夠手動控制運行步驟，一旦程序出現問題可以緊急手動控制。
2．4 增壓膨脹機系統
需要指出的一個是油壓容器問題，泵啟動條件問題。另一個是油泵啟動條件問題。
(1)早期膨脹機油站所配油壓容器一般是油氣直接接觸，沒有氣囊，容易出現氣體泄漏，導致油壓容器壓力較低，需要經常充氣，而因在線充氣氣體會進入油路損傷軸承，所以必須要停下來充氣，很被動，也對工況造成波動。建議采用帶有氣囊的油壓容器或高位油箱。
(2)油泵啟動條件一般為密封氣壓力。要注意，油泵無論在聯鎖狀態下還是獨立狀態下都應有密封氣壓力啟動條件聯鎖。早期空分設備忽略了獨立狀態下的啟動條件，容易出現事故。
2．5 冷箱
主要說明兩個問題，一個是冷箱與中控室間距問題，另一個是冷箱的防雷、防靜電接地問題。(1)冷箱與中控室間距問題。由于冷箱主冷存在爆炸危險性，尤其國內外近幾年出現了幾起主冷爆炸事故，造成中控室人員傷亡，冷箱安全問題越來越受到工程設計人員、安全生產管理人員的重視。那么對冷箱與中控室間距要不要作出要求?目前在國家或行業標準上到底有沒有明確的要求?《氧氣站設計規范》(GB 50030—91)、《氧氣及相關氣體安全技術規程》(GB 16912—1997)、《建筑設計防火規范》(GBJ 16—87)、《氧氣安全規程》等相關標準規范，都只是寫明了建(構)筑物防火間距問題，而沒有明確指出中控室與冷箱，更沒有明確指出中控室與冷箱防爆問題。因此設計人員在做工程設計時，參照上述規范結合自己的理解進行設計，中控室與冷箱布局呈現多樣性。有的將兩者作為建(構)筑物考慮了防火間距問題；有的將兩者通過過橋連為整體，作為一個整體建(構)筑物進行設計；有的從優化電儀線纜、計器管線鋪設角度考慮，而將兩者間距問題放在次要位置。國外空分設備制造廠家在設計時也沒有將冷箱與控制室間距
問題刻意考慮，他們認為主冷的危險性是可以控制的，主要考慮采取事前預防措施。
從安全角度考慮，希望國家或行業能夠根據國內自身特點對冷箱與控制室間距問題做出明確規定，以便在做工程設計時有統一的標準。
(2)冷箱的防雷、防靜電接地問題。需要注意的是冷箱的防雷接地一定要與主冷設備的靜電接地通過絕緣設施分開，自成體系。
2．6 液體貯槽
(1)常壓貯槽壓力的控制。一般常壓貯槽壓力控制在10kPa左右，但絕熱效果不好、采液或返液引起蒸發量較大、放空管線較細等造成貯槽壓力較高。另一方面要注意放空閥在事故狀態是否為氣關閥，由于設計問題或安裝問題可能造成錯誤，導致事故狀態下放空閥關閉引起貯槽超壓。
(2)液體充裝。要嚴格執行相應的液體槽車充裝管理規定，充裝液氧、液氮時不準超過罐體容積的90％。液氧充裝時一方面要做好接口的脫脂，另一方面要做好槽車的靜電接地。建議采用靜電接地顯示裝置，接地是否正常可以顯示報警，提醒操作人員，以保證充裝的安全。
(3)液氧貯槽碳氫化合物的控制。沒有規范或標準對液氧貯槽碳氫化合物含量提出要求，由于貯槽內相對為靜態，減少了壓力脈沖、靜電等不安全因素，液氧蒸發積聚的程度也較主冷弱，其安全性相對較高。但考慮到外送液氧泵高速、高壓運轉，對液氧貯槽碳氫化合物含量還是按照主冷碳氫化合物含量的要求嚴格控制，不能忽視。
3 主冷防爆
主冷防爆由于其機理的復雜性、環節的多樣性、后果的嚴重性成為空分設備安全生產管理的重中之重。
3．1 主冷碳氫化合物含量的控制指標
中石化1989年制定了《關于空分設備液氧中乙炔及其他碳氫化合物控制指標的規定》，控制指標如表1所示。控制值的確定方法：①首先是根據《機械工程手冊》(第二版)通用設備卷·氣體分離與液化設備第11章“安全技術”1．4．１“液氧中危險雜質許可量的控制”中有關內容計算出來的某一數值，然后再根據流程及設備特點，結合實踐經驗加以修正確定；②定標中參考林德、日本和法國有關標準，即乙炔控制值靠近林德標準，總碳控制值靠近日本標準，單項碳氫化合物控制值靠近法國標準；③注意國內空分設備運行現狀和部分生產廠的大氣條件。
該控制指標制定的原則規定，除乙炔外其它溶解度<50000×10-6以下的碳氫化合物，控制指標警戒值的計算依據為其許可含量(按溶解度的1／3～1／20)乘以安全系數。以乙烷為例，警戒值＝(20000×10-6×0．5)×0．015＝15×10-6。
3．2 影響主冷碳氫化合物含量各過程環節的監控問題
影響主冷碳氫化合物含量的過程環節主要包括：大氣、空壓機出口氣體、空冷塔循環水、分子篩純化系統出口氣體、增壓機后冷出口氣體、膨脹機出口氣體、主冷操作等。
3．2．1 大氣
作為石化企業，大氣中碳氫化合物含量普遍較高。若遇生產裝置不正常，大量排放物料，或天氣惡劣，高濕多霧，空氣中的有害雜質將會成倍增加。
(1)對大氣質量每天分析1次，分析項目包括CmHn、NOx及SO2。
(2)設立風向標，隨時掌握四季風向。
(3)建立裝置緊急排放聯系制度，若生產裝置不正常排放，通知調度，調度再通知空分設備操作員，加強對液氧的分析監測。
(4)建立裝置排放及氣象臺帳，有利于對碳氫化合物積聚的分析及控制。
3．2．2 空壓機出口氣體
空壓機如果有油煙泄漏至氣側問題，將會導致出口氣體含有油煙，并且可能會在高溫、高壓下裂解成輕餾分，而分子篩對其又難以吸附，這些輕餾分就會進入冷箱，并積聚在內，對空分設備安全運行造成威脅。因此也應將空壓機出口氣體納入監控體系進行定期檢測。
3．2．3 空冷塔
空冷塔要注意循環水水質情況，如濁度、COD、油含量和是否投加殺菌劑而產生泡沫等。濁度較高，會堵塞空冷塔篩板或填料換熱通道，增大阻力；COD、油含量較高會毒化分子篩，引起主冷碳氫化合物含量超高；循環水帶有泡沫，會造成出空冷塔氣體帶水，進入分子篩并造成淹塔事故，輕則需要停車加溫，重則不能繼續使用。鑒于這種情況，建議有條件的企業盡量采取閉路循環的方式，減少外界干擾。但要注意定期置換，以防水質不斷變壞，形成惡性循環。
3．2．4 分子篩純化系統
(1)盡可能降低分子篩純化系統入口的氣體溫度，以降低分子篩吸附水分負荷，提高分子篩吸附雜質的能力。
(2)當大氣條件惡化或裝置緊急排放時，分子篩進行高溫再生，并適當縮短運行周期， 可能降低碳氫化合物入塔量。
(3)保證對分子篩再生的徹底性，如果分子篩再生不徹底，就會大大降低對CO2及CmHn的吸附率，形成惡性循環。
(4)雖然分子篩凈化流程對主冷的安全環境有了極大的改善，但亦經不起大氣條件的惡化及長周期運行的考驗，目前分子篩對CｍHｎ的吸附效果又不是很理想。因此建議空分設備生產企業與分子篩廠家、研究設計院聯合研制開發對C02、N2O，及。選擇吸附性更強的專用吸附劑。
(5)加強對分子篩純化系統出口氣體的監測，包括露點及C02、N2O和CmHn的含量，在線與離線分析相互結合。一般空分設備對分子篩純化系統出口氣體露點、CO2均配備了在線分析儀，而離線分析只有水分，沒有C02。實際運行經驗表明，配備C02實驗室分析儀是必要的，尤其對于國產在線分析儀來講。出口氣體CO2含量的增加將直接導致主換熱器阻力上升，最后被迫停車。在線分析為操作提供了運行趨勢，由于其精度一般比實驗室分析儀要低，因此不能成為生產決策依據，需要通過實驗室分析儀來加以驗證，以確定是否需要停車，什么時候停車，為生產決策提供重要依據。
3．2．5 增壓膨脹機
(1)增壓機后冷卻器出口氣體露點。一旦由于冷卻器泄漏造成超標，主換熱器阻力將會迅速上升，嚴重時造成主換熱器內漏，因此做好出口氣體露點的監控是必需的。鑒于增壓機后冷卻器的重要性，建議其管束材質選用不銹鋼材質。
(2)膨脹機出口氣體有存在油、煙的可能性，其危害與空壓機出口氣體基本相同，唯一不同的是由于膨脹機出口溫度較低，潤滑油一旦漏人氣側便會凝固，堵塞通道。KDONAr-13000／6000／120型空分設備1999年便發生過1次此類故障。由于晃電造成空分設備停車，當時速關閥未能及時關閉，膨脹機繼續運轉，密封受損。再次開車，油進入氣側，通道堵塞，被迫停車清洗。
3．2．6 主冷操作
(1)主冷應采取全浸式操作減少發生爆炸的危險性。防止烴類析出，減少發生爆炸的危險性。
(2)保持至少1％的液氧排放量，使主冷液氧始終保持部分更新，將碳氫化合物的積聚消滅在萌芽之中。實際運行經驗表明，主冷連續排放液氧，可以極大降低主冷積聚碳氫化合物的危險性，比間歇一次性大量排放效果要好得多。
(3)主冷碳氫化合物含量一旦超標，應在主冷液面允許的情況下加大液氧排放量，視碳氫化合物含量情況，低時人罐，高時放空。
(4)考慮增設液氧吸附器，液氧通過吸附器使部分積聚的碳氫化合物得以吸附凈化，減少爆炸的可能性。
