7.2 Меры безопасности при ведении технологического процесса

В случае ухудшения анализа перерабатываемого воздуха после БКО необходимо проверить содержание углеводородов в компримированном воздухе согласно таблицы 12, выяснить причину, обстоятельства и частоту их появления, предпринять соответствующие меры. Необходимо регулярно анализировать концентрацию загрязняющих примесей (углеводородов) в жидком кислороде в испарителе.

Во время работы установки некоторые виды оборудования могут входить в контакт с холодными жидкостями. Это оборудование оснащено специальными устройствами безопасности, которые подают сигнал тревоги при достижении уставного значения низкой температуры (приблизительно минус 10^оС для защиты углеродистой стали) или отключают всю установку, если достигнуто очень низкое значение температуры (приблизительно минус 20^оС для защиты углеродистой стали). Установленные устройства безопасности никогда не должны байпасироваться.

3. Меры безопасности при перезапуске

1. Холодный пуск (присутствие жидкости на установке).

- с системой подачи жидкого азота от внешнего источника

При пуске сохранить уровень жидкости испарителя на нормальном рабочем значении с помощью системы подачи жидкого азота от внешнего источника.

- без системы подачи жидкого азота от внешнего источника

В случае испарителей ванного типа, возможно, что уровень жидкости снизится до очень низкого значения, вплоть до прекращения работы испарителя. В этом случае необходимо ограничить время работы установки с очень низким уровнем путем использования всей имеющейся холодильной мощности и подачи на установку только соответствующего количества воздуха, требуемого для поддержания давления.

Отслеживать чистоту кислорода следует только после того, как достигнут рабочий уровень кислорода (полное погружение испарителя). В частности, для снижения опасности в фазе пуска содержание кислорода ванны испарителя должно быть снижено настолько, насколько это возможно. Для этой цели выход газообразного кислорода должен быть максимально открыт, тогда как открытие клапанов выхода газообразного и жидкого азота должно быть сведено к минимуму.

7.3.2 Теплый пуск (без жидкости на установке).

Меры предосторожности, которые следует предпринять при теплом пуске, являются теми же, что и при холодном, так как концентрация опасных веществ возможна только при появлении жидкости. Эти жидкости испаряются частично в результате эффекта прогрессивного охлаждения установки или когда испаритель начинает работу.

До появления первых жидкостей специальных мер предосторожности в фазе охлаждения не требуется.

3. Меры безопасности при изменениях режима работы

С целью предотвращения опасного накопления углеводородов в ректификационной колонне, необходимо как можно эффективнее удалять углеводороды до того, как воздух подается в колонну.

Термин «испаритель ванного типа» означает любой теплообменник воздухоразделительных установок, погружаемый в жидкость, содержащую более 30 % кислорода.

7.4.1 Принцип работы.

Из нижней части теплообменника кислород жидкий при непрямом контакте с конденсацией потоков газообразного азота и верхней части испарителя, постепенно испаряется. Эффект разницы плотностей (более высокой для жидкости, чем для газожидкостной смеси) генерирует во всех каналах восходящий поток кислорода (эффект термосифона).

Часть кислорода, проходящего по каналам, испаряется, тогда, как оставшаяся жидкость стекает обратно в ванну. Это называется рециркуляцией жидкости. Её важность состоит в том, что углеводороды в растворе с кислородом постепенно концентрируются в каналах вследствие частичного постепенного испарения кислорода. Если поток рециркуляции высок, концентрация углеводородов в жидкости остается ограниченной. С другой стороны, концентрация углеводородов возрастает, если поток рециркуляции уменьшается или прерывается. В этом случае, отложения твердых углеводородов могут забивать каналы.

Независимо от того, ручной или автоматический режим работы, любое изменение режима работы должно проводиться таким образом, чтобы во всех случаях предотвратить снижение уровня ванны испарителя ниже 90% погружения сердечника. Любое снижение уровня ниже 90% должно быть кратковременным и учитываться системой управления. Любое изменение режима работы должно проводиться таким образом, чтобы предотвратить снижение уровня ванны теплообменника ниже 90 % погружения сердечника. Любое снижение уровня ниже 90 % должно быть кратковременным. При уровне, соответствующем 90% погружения сердечника, срабатывает сигнализация, предупреждающая аппаратчика. Низкий уровень, соответствующий 80 % погружения сердечника, вызывает через 60 минут остановку установки.

В случае, если уровень испарителя падает ниже 80 % погружения несколько раз в день, следует немедленно предпринять корректирующие действия.

100% погружение сердечника может быть легко и периодически проверено путем открытия соответствующего датчика. Наличие заданного уровня жидкости на этом датчике дает гарантию полного погружения сердечника.

7.4.2 Деконцентрация в испарителях ванного типа.

Защита против накопления углеводородов в ванне с жидким кислородом конденсатора Е02 состоит в предотвращении повышения концентрации примесей в ванне с течением времени. Для этого применяется метод продувки - деконцентрации, с помощью которого некоторое количество загрязненного жидкого кислорода постоянно выпускается. В результате замены этой жидкости новой очищенной жидкостью, концентрация снижается, и уровень жидкости остается постоянным. Этот метод более эффективен, чем больше загрязнена ванна.

Эффективность первичного углеводородного барьера вместе с продувкой подтверждается содержанием примесей, измеряемых в ванне испарителя. Как только повышение содержания примесей больше не наблюдается и измеряемые значения лежат в рамках порогов нормальной работы, и ниже достаточного уровня жидкости в испарителях ванного типа (т.е. полное погружение), можно предположить, что в ванне не происходит накопления углеводородов.

7.4.3 Деконцентрация: продувочный поток.

Существует несколько решений продувки:

-продувка жидкости направляется в сосуд утилизации криогенной жидкости;

-постоянная продувка производства жидкого кислорода подается в хранилище.

7.4.4 Процедура продувки.

Продувка должна осуществляться постоянно. Она может быть непрерывной или периодической в соответствие с запрограммированной последовательностью (длительность и частота продувки), при этом любые изменения последовательности должны анализироваться.

7.4.5 Проверка правильности функционирования.

Необходимо осуществлять постоянный контроль расходов системы продувки - непосредственно путем измерения расходов или косвенно путем измерения температуры. Система деконцентрации должна быть постоянно в работе.

7.4.6 Концентрация примесей (пороговые значения сигнализации и предохранительного отключения).

Различают три порога сигнализации:

- сигнализация по воздуху, входящему на установку: аппаратчик должен быть об этом предупрежден;

- сигнализация 1^й шаг на испарителе: необходимо предпринять меры переустановить нормальные значения;

- сигнализация 2^ой шаг на испарителе: вследствие значительной опасности требуется срочное вмешательство и, если ситуация не может быть исправлена, то установка должна быть остановлена.

Рассматриваются в основном следующие точки замера:

- воздух, входящий на установку, лучше до, чем после БКО, поскольку количество углеводородов частично или полностью задерживается в БКО;

- основной испаритель, который концентрирует примеси.

7.4.7 Меры, предпринимаемые в ситуациях между порогом сигнализации 1^го шага и порогом сигнализации 2^го шага.

При превышении порога сигнализации 1^го шага необходимо предпринять меры во избежание превышения порога сигнализации 2^го шага, при этом имеет место следующий порядок действий:

- подтвердить правильность анализа лабораторным способом;

- выяснить атмосферные условия и прогноз их развития;

- определить возможную причину загрязнения (наличие дороги с твердым покрытием, баллонов с ацетиленом вблизи воздухозабора, выброс загрязнителей из близкорасположенного оборудования и т.п.), и, если возможно, устранить её;

- проверить, правильно ли работает оборудование деконцентрации:

- блок комплексной очистки;

- полное погружение испарителей.

1. 7.4.8 Корректирующие меры, которые должны быть приняты одновременно и немедленно после срабатывания сигнализации.

- быстрый слив жидкого кислорода, если необходимо, максимально увеличить производительность турбодетандера;

- дренирование застойных зон (тупиков).

7.4.9 Меры, которые следует предпринять при превышении порога 2^го шага

Превышение порога 2^го шага означает, что требуется срочное вмешательство. Если ситуация не может быть исправлена, то необходимо:

- остановить установку;

- слить жидкость из блока, из дренажных линий, застойных зон и т.д.;

- отогреть.

Примечание: Для N₂O, NO, NO_х, и CO₂ работа с превышением 2^го порогового значения возможна в течение очень короткого периода времени. Постоянная или частая работа с превышением этих пороговых значений не допустима. В этих случаях установка должна быть остановлена и отогрета.

Таблица 5-Предельные значения примесей, характеризующие атмосферный воздух

НОРМАЛЬНЫЙ АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ (СЛЕГКА ЗАГРЯЗНЕННЫЙ)
Водород	Н2	< 0,7 ppm
Метан	CН4	< 8 pрm
Всего других углеводородов	CnHm (без CН4)	< 0,5 ppm
Закись азота	N2O	< 0,6 ppm
Окислы азота	NOх	< 0,1 ppm
Озон	O3	< 0,2 ppm
Окись углерода	CO	< 0,6 ppm
Двуокись углерода	СО2	< 400 ppm

7.4.10 Дренирование жидкости в тупиках.

Как правило, все соединения на трубопроводах холодного блока, подающих кислородсодержащие жидкости, ответвляются к верху и устанавливаются на восходящем угле наклона, предотвращая накапливание жидкостей в тупиках.

Самое большое внимание должно быть уделено обмерзшим выходам, что означает либо плохо выполненный отвод, либо небольшой пропуск газа, что может послужить причиной увеличения углеводородов в кислородсодержащих жидкостях. При этом, если возможно, необходимо определить причины обмерзания и периодически дренировать.

7.4.11 Первичный барьер углеводородов блока комплексной очистки.

Как правило, адсорберы БКО состоят из 2 слоев: первый по ходу потока воздуха содержит алюмогель, второй – молекулярное сито.

Алюмогель в основном задерживает влагу, содержащуюся в сжатом воздухе, а молекулярное сито – CО₂.

Правильная работа БКО контролируется путем измерения содержания CO₂ на выходе адсорберов.

Полная задержка CО₂ в БКО является важной для установки, так как CO₂ имея растворимость в жидком кислороде при минус 181°C только 4,5 ppm сразу образует отложения и очень быстро забивает испаритель.

При повышении температуры или падении давления воздуха, возрастает количество влаги, которое должно быть задержано в адсорберах. Это является причиной того, почему температура должна поддерживаться на уровне, близком к расчетному значению.

Вне зависимости от давления и температуры, количества других примесей, таких как CО₂ и углеводороды во входящем воздухе, остаются неизменными.

Эффективность адсорбции контролируется с помощью анализатора CО₂, расположенного на выходе БКО.

Постоянное колебание показаний анализатора, даже незначительное, или появление пика, указывающего на присутствие CО₂ в конце цикла, может включить сигнализацию.

Непрерывное колебание показаний анализатора не приемлемо при правильной работе установки.

При достижении первого порога содержания CО₂ (1 ppm) после БКО включается сигнализация, превышение более высокого порога по СО₂ (3 ppm) более чем на 15 минут приведет к остановке установки.