Medidas de segurança contra explosões no condensador-evaporador de equipamentos de separação de ar

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Os equipamentos de separação de ar desempenham um papel muito importante no setor da química a base de carvão; portanto, é necessário prestar ainda mais atenção ao seu funcionamento seguro. De acordo com estatísticas incompletas, no final da década de 1970 e início da década de 1980, ocorreram mais de 30 explosões em equipamentos de separação de ar de grande e médio porte no país. Já em pequenos equipamentos de separação de ar, houve mais de 100 explosões. A partir de meados da década de 1990, continuaram a ocorrer explosões em grandes equipamentos de separação de ar, especialmente nos condensadores-evaporadores (denominados aqui como “resfriadores principais”). As perdas causadas por essas explosões foram enormes. Em 1996, ocorreu uma explosão no sistema de resfriamento principal da empresa Liaoning Shunyi Chemical Industry, com capacidade de 6000 m3/h. Isso causou danos à torre de separação de gases, e 4 pessoas morreram ； Em 1997, ocorreu uma explosão no sistema de resfriamento principal da empresa Shell Petronas em Penang, na Malásia, com capacidade de 80.000 m³/h. Todo o equipamento relacionado ao processo de separação do ar foi destruído, e 12 pessoas ficaram feridas. Portanto, a proteção contra explosões no sistema de resfriamento principal é fundamental para a segurança dos equipamentos de separação de ar. 　　Mecanismo de explosão por resfriamento intensivo 　　1. Substâncias perigosas 　　a. Componentes inflamáveis: principalmente hidrocarbonetos como o acetileno. O acetileno é o mais perigoso, pois sua solubilidade em oxigênio líquido é muito baixa (5,6×10-6 mg/L). Por isso, ele pode se precipitar em estado sólido, causando uma explosão. 　　b. Componentes que causam obstruções: são principalmente dióxido de carbono, umidade e óxido nitroso. O óxido nitroso, em particular, está ganhando cada vez mais atenção. Quando esses componentes se cristalizam, eles obstruem os canais de resfriamento, o que pode causar “evaporação seca” e “ebulição em pontos mortos”. Isso leva à concentração e acúmulo de hidrocarbonetos, podendo causar explosões nos sistemas de resfriamento. c. Oxidantes fortes: o cloro líquido é um oxidante forte. 　　2. Vários fatores de detonação 　　a. Detonação por impacto mecânico de partículas sólidas impuras (fricção de partículas de acetileno, impacto de oxigênio líquido). 　　b. Eletrostática: quando as partículas de dióxido de carbono atingem níveis de (200–300)×104 ppm, pode gerar eletricidade estática, com tensão de até 3 kV. 　　c. Substâncias com alta sensibilidade química (como ozônio e óxidos de nitrogênio). 　　d. Pulso de pressão causados por impacto do fluxo de ar, impacto de pressão e fenômeno de cavitação, o que leva ao aumento da temperatura e, consequentemente, a explosões. 　　Medidas de proteção contra explosões em sistemas de resfriamento principal 1. Reforçar o controle da qualidade do ar das matérias-primas. A área de produção de oxigênio deve estar sempre localizada na direção do vento, a uma distância de pelo menos 300 m da estação de geração de acetileno, longe de fontes de gases nocivos. É necessário reforçar o controle da qualidade do ar das matérias-primas; caso haja contaminação grave, devem ser tomadas medidas adequadas. 　　2. Remover substâncias nocivas e evitar o acúmulo de hidrocarbonetos, etc. Os principais fatores que causam esse acúmulo são: a) Utilizar ao máximo o funcionamento dos adsorventes de líquido-ar e oxigênio líquido para remover hidrocarbonetos como o acetileno; além disso, é necessário substituir os adsorventes em horários regulares e controlar a temperatura de regeneração do calor, a fim de aumentar a eficiência de adsorção. 　　b. Remover 1% do oxigênio líquido produzido no processo de resfriamento principal, a fim de eliminar os hidrocarbonetos. 　　c. É necessário realizar aquecimentos intensivos periódicos no sistema de separação por refrigeração, a fim de remover o dióxido de carbono e os contaminantes de hidrocarbonetos que se acumulam nos trocadores de calor e nas colunas de destilação. d. Quando a bomba de oxigênio líquido opera por um longo período, sendo utilizada a adsorção por zeólitos, o efeito de adsorção do óxido nitroso não é eficaz. Nesse caso, pode-se adicionar uma camada de zeólito 5A dentro do adsorvente de zeólitos. 　　3. Utilização de instrumentos de medição avançados e precisos, para permitir a monitoramento tanto online quanto offline. Esse processo deve ser realizado de forma regular e sistemática. Caso o ambiente se deteriore, é necessário tomar medidas eficazes imediatamente, a fim de manter as substâncias nocivas dentro dos limites estabelecidos: acetileno em 0,5; metano em 120; carbono total em 155; dióxido de carbono em 4; óxido nitroso em 100 (na ordem de 10-6). 　　4. Controle do nível do líquido operacional: com um nível elevado do líquido e uma alta taxa de circulação, o dióxido de carbono e os compostos de hidrocarbonetos não se acumulam facilmente. A fábrica de gás da Wuhan Iron and Steel Group utiliza um sistema de operação em imersão total. Após anos de funcionamento seguro, todos os parâmetros do processo permanecem os mesmos de antes da imersão. Além disso, existe espaço suficiente para a separação dos componentes, e a área de troca de calor também atende aos requisitos necessários. O oxigênio produzido não apresenta nenhum tipo de mistura entre gases e líquidos. Portanto, o sistema de operação em imersão total é vantajoso e não traz riscos. 　　5. Durante as paradas temporárias e a reinicialização após interrupções devido a riscos de explosão, é inevitável que haja um período em que o nível do líquido fica baixo. Nessa fase, pode ocorrer uma concentração local de hidrocarbonetos. Além disso, durante a reinicialização, o trocador de calor de placas não funciona corretamente por algum tempo, o que dificulta a remoção dos resíduos, causando entupimentos por dióxido de carbono. Somado a isso, o impacto do fluxo de ar pode levar a pequenas explosões no sistema de resfriamento principal. Portanto, é necessário reduzir ao máximo o número de paradas temporárias, ou evitar completamente a esvaziamento total do líquido. Deve-se também realizar um aquecimento separado para o sistema de resfriamento principal; se possível, deve-se realizar um aquecimento completo. 　　6. Limpeza periódica 　　Após 2 anos de operação ou mais, é necessário limpar e desengordurar a coluna de destilação e o sistema de circulação de oxigênio líquido. A unidade de resfriamento principal deve ser submersa por 8 horas; após a limpeza, deve-se soprá-la com ar sob pressão suficiente, para depois secá-la completamente com aquecimento adequado. 　　7. Prevenção da acumulação de eletricidade estática O oxigênio líquido possui uma alta resistência elétrica, o que facilita a geração de eletricidade estática. Sem conexão à terra, pode-se gerar uma tensão estática de milhares de volts. Por isso, é necessário realizar verificações periódicas para garantir que o equipamento esteja corretamente conectado à terra. 　　8. Prevenção da entrada de óleo 　　Se o óleo entrar no equipamento de separação de ar, ele contaminará o adsorvente, afetando assim a capacidade de adsorção do acetileno. Portanto, é necessário eliminar os ventiladores rotativos que podem levar óleo para dentro do sistema, além de reforçar a inspeção e manutenção dos expansores. 　　9. Melhorar o gerenciamento dos resíduos de cimento cálcico. O acetileno remanescente nos resíduos de cimento cálcico causa grande poluição do ar, especialmente em dias chuvosos. Portanto, é necessário um controle rigoroso, sendo ideal enterrá-los bem fundo no solo. 　　10. Reforçar a operação, manutenção e gestão 　　Em termos de operação, é necessário ter cuidado com as etapas de remoção de impurezas nocivas, como o controle da temperatura nos trocadores de calor de placas, o controle estável da refrigeração principal e a monitoramento de substâncias nocivas. 　　Em termos de manutenção, os instrumentos e equipamentos de monitoramento devem ser calibrados regularmente, a fim de garantir a precisão dos resultados das medições ； O funcionamento em modo hipercíclico deve ser feito com cautela; é necessário parar o equipamento a tempo para realizar o aquecimento e a remoção do ar. 　　Em termos de gestão, é necessário respeitar rigorosamente as normas de processo, fortalecer a gestão dos equipamentos, evitar operações irregulares e manter a taxa de integridade dos equipamentos. Além disso, deve-se aplicar estritamente o princípio de “não deixar nada de lado”. 　　11. Fortalecer a formação técnica, aprimorando o nível técnico. Realizar treinamentos periódicos e ocasionais, a fim de aumentar a consciência sobre segurança contra explosões e melhorar as habilidades operacionais. Este artigo é da China Compressor Network