Medidas de seguridad contra explosiones en los evaporadores de condensación de los equipos de separación del aire

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El papel de los equipos de separación por frío en el sector de la química del carbón es muy importante, por lo que se debe prestar especial atención a su funcionamiento seguro. Según estadísticas incompletas, a finales de la década de 1970 y principios de la de 1980, ocurrieron más de 30 explosiones en equipos de separación del aire de gran y mediano tamaño en el país. En cuanto a los equipos de menor tamaño, hubo más de 100 explosiones. A partir de mediados de la década de 1990, se produjeron continuas explosiones en los condensadores-evaporadores de los equipos de separación del aire de gran tamaño, tanto en el país como en el extranjero; las pérdidas fueron enormes. En el año 1996, ocurrió una explosión en el sistema de enfriamiento principal de la empresa Liaoning Shunyi Chemical Industry, con una capacidad de 6000 m3/h. Como resultado, se dañó la torre de separación del aire, y 4 personas perdieron la vida ； En 1997, ocurrió una explosión en el sistema de enfriamiento principal para la separación del aire de la compañía Shell Petronas en Malasia, con una capacidad de 80.000 m³/h. Como resultado, todo el equipo relacionado con la separación del aire fue destruido y 12 personas resultaron heridas. De esto se puede deducir que la protección contra explosiones en los sistemas de refrigeración principal es clave para la seguridad de los equipos de separación del aire. 　　Mecanismo de explosión por enfriamiento excesivo
1. Sustancias peligrosas
a. Componentes inflamables: Se trata principalmente de hidrocarburos como el acetileno. El acetileno es el más peligroso, ya que su solubilidad en oxígeno líquido es muy baja (5,6×10-6 mg/L). Por lo tanto, puede precipitarse en estado sólido y provocar una explosión. 　　b. Componentes que causan obstrucciones: son principalmente dióxido de carbono, agua y óxido nitroso. En particular, el óxido nitroso está ganando cada vez más atención. Cuando se cristalizan, obstruyen los canales de enfriamiento principal, lo que provoca una “evaporación en seco” y un “ebullición en puntos muertos”. Esto lleva a la concentración y acumulación de hidrocarburos, lo que a su vez puede causar explosiones en los sistemas de enfriamiento principal. c. Oxidantes fuertes: El cloro líquido es un oxidante fuerte. 　　2. Varios factores de detonación a. Detonación por impacto mecánico de partículas sólidas impuras (fricción de partículas de acetileno, impacto de oxígeno líquido). 　　b. Electrostática: cuando las partículas de dióxido de carbono alcanzan niveles de (200–300) × 104 ppm, se puede generar electricidad estática, con una tensión de hasta 3 kV. 　　c. Sustancias con una alta sensibilidad química (como el ozono y los óxidos de nitrógeno). 　　d. Los impulsos de presión causados por las corrientes de aire, los impactos de presión y el fenómeno de cavitación, provocan un aumento de la temperatura que a su vez genera explosiones. 　　Medidas de protección contra explosiones en los sistemas de refrigeración principal 1. Mejorar el control de la calidad del aire de las materias primas. La zona de producción de oxígeno debe ubicarse siempre en la dirección del viento, a más de 300 metros de la estación de generación de acetileno, lejos de fuentes de gases nocivos. Es necesario mejorar el control de la calidad del aire de las materias primas; en caso de que se produzca una contaminación grave, deben tomarse las medidas correspondientes. 　　2. Eliminar sustancias nocivas y evitar la acumulación de hidrocarburos, etc. Los principales factores que causan esta acumulación son los siguientes: a. Aprovechar al máximo la capacidad del adsorbedor de líquido-nitrógeno para eliminar hidrocarburos como el acetileno; además, es necesario cambiar el adsorbedor según lo previsto y controlar la temperatura de regeneración por calor, con el fin de mejorar la eficiencia de adsorción. 　　b. Se descarga el 1% del oxígeno líquido del producto desde el enfriador principal, a fin de eliminar los hidrocarburos. 　　c. Se realiza un calentamiento intensivo periódico del aire separado, con el fin de eliminar los restos de dióxido de carbono e hidrocarburos que se acumulan en los intercambiadores de calor y las columnas de destilación. d. Cuando la bomba de oxígeno líquido funciona a largo plazo y se utiliza un adsorbente a base de zeolita, el efecto de adsorción del óxido nitroso no es bueno; por lo tanto, se puede añadir una capa de zeolita 5A dentro del adsorbedor. 　　3. Se utilizan instrumentos de detección de alta precisión y tecnología avanzada, para permitir la monitorización tanto en línea como fuera de línea. Esta tarea debe realizarse de forma regular e institucionalizada. Si la calidad del medio ambiente empeora, es necesario tomar medidas efectivas de inmediato para mantener las sustancias nocivas dentro de los límites establecidos: acetileno a 0,5; metano a 120; carbono total a 155; dióxido de carbono a 4; óxido nitroso a 100 (en orden de magnitud de 10-6). 　　4. Control del nivel del líquido de operación: al ser alto el nivel del líquido y grande el factor de circulación, el dióxido de carbono y los compuestos de hidrocarburos no se acumulan ni se concentran fácilmente. La planta de gas de Wuhan Iron and Steel Company utiliza un sistema de operación en inmersión total. Tras años de funcionamiento seguro, todos los parámetros del proceso siguen siendo los mismos que antes de adoptar este sistema. Además, existe suficiente espacio para la separación de los componentes, y el área de intercambio térmico también cumple con los requisitos necesarios. El oxígeno obtenido no presenta ningún tipo de mezcla entre fase gaseosa y líquida. Por lo tanto, el sistema de operación en inmersión total es beneficioso y no conlleva riesgos. 　　5. Durante las paradas temporales y al reiniciar el equipo después de una parada por razones de seguridad contra explosiones, es inevitable que haya un período en el que el nivel de líquido sea bajo. En esta fase, es fácil que se produzca una concentración local de hidrocarburos. Además, al reiniciar el equipo, el intercambiador de calor de placas no funciona correctamente durante un tiempo, lo que dificulta su capacidad para eliminar los residuos. Esto puede causar obstrucciones debido al dióxido de carbono, y sumado al impacto del flujo de aire, existe la posibilidad de que se produzcan microexplosiones en el sistema de enfriamiento principal. Por lo tanto, se debe reducir al mínimo el número de paradas temporales, o evitar completamente el vaciado total del líquido. También es conveniente calentar separadamente el sistema de enfriamiento principal; si es posible, se debería calentarlo por completo. 　　6. Limpieza periódica: Después de 2 años de funcionamiento o más, es necesario limpiar y desengrasar la torre de destilación y el sistema de circulación de oxígeno líquido. La unidad de enfriamiento principal debe sumergirse durante 8 horas; posteriormente, se debe soplalar con aire a presión suficiente para eliminar todo residuo, y finalmente se debe calentar y secar adecuadamente. 　　7. Prevención de la acumulación de electricidad estática. El oxígeno líquido tiene una alta resistencia eléctrica, lo que facilita la generación de electricidad estática. En ausencia de conexión a tierra, puede generarse una tensión eléctrica estática de miles de voltios. Por eso, es necesario realizar inspecciones periódicas para verificar que el equipo de separación del aire esté bien conectado a tierra. 　　8. Prevención de la entrada de aceite: Si el aceite llega al equipo de separación del aire, contaminará los adsorbentes y afectará la capacidad de adsorción del acetileno. Por lo tanto, es necesario eliminar los soplantes rotativos que pueden hacer que entre aceite en el aire, y mejorar la inspección y mantenimiento de los expansores. 　　9. Mejorar la gestión de los residuos de calcio carburo. El acetileno que queda en estos residuos causa una gran contaminación del aire; la situación es aún peor cuando llueve. Por lo tanto, es necesario controlarlos estrictamente, y lo ideal sería enterrarlos a gran profundidad bajo tierra. 　　10. Reforzar la operación, el mantenimiento y la gestión. En cuanto a las operaciones, es necesario ser meticulosos en la eliminación de impurezas dañinas, como el control de la temperatura en los intercambiadores de calor de tipo placa, el control estable de la refrigeración principal y la vigilancia de las sustancias nocivas. 　　En cuanto al mantenimiento, los instrumentos y dispositivos de monitoreo deben ser calibrados periódicamente para garantizar la precisión de los resultados de las mediciones ； Se debe actuar con cautela al operar en modo supercíclico; es necesario detener el proceso a tiempo para calentar y eliminar los residuos. 　　En cuanto a la gestión, es necesario respetar estrictamente las normas de producción, mejorar la gestión del equipo, evitar las operaciones irregulares y mantener un alto nivel de mantenimiento del equipo. Además, se debe aplicar estrictamente el principio de “no pasar nada por alto”. 　　11. Fortalecer la formación técnica para mejorar el nivel técnico. Se deben realizar capacitaciones de forma regular e irregular, con el objetivo de aumentar la conciencia sobre la prevención de explosiones y mejorar las habilidades operativas. Este artículo proviene de China Compressor Network