冷卻冷凝和冷凍操作的安全技術(shù)

冷卻、冷凝和冷凍化工生產(chǎn)安全技術(shù)授課老師：2001年，某公司大化肥裝置氨冷器氨側(cè)壓力降到120kPa左右，水側(cè)流量無指示。經(jīng)分析氨冷器在上次停運后，水側(cè)的積水沒有及時排掉，由于氨側(cè)壓力控制較低，溫度過低導致水結(jié)冰并凍裂1根水管。2002年，發(fā)生的運行事故（第二次事故）現(xiàn)象同上，但其原因是由于空分裝置膨脹機跳車，導致整個合成氨全部跳車，在合成工序倒換冰機時造成氨冷器出口壓力過低，而此時氣氨壓力調(diào)節(jié)閥處于自調(diào)狀態(tài)，因閥門動作滯后，壓力一直下降，引起水側(cè)溫度跟著降到冰點，操作人員未及時發(fā)現(xiàn)，最終導致氨冷器凍堵事故。案例：冷卻、冷凝、冷凍被廣泛應用與化工操作中。冷卻與冷凝二者的區(qū)別在于被冷卻的物料是否發(fā)生相的改變，若發(fā)生相變（如氣相變?yōu)橐合啵﹦t稱為冷凝，否則，無相變只是溫度降低則成為冷卻。冷卻與冷凝所用的設備，就結(jié)構(gòu)而言大同小異，可分為直接法與間接法2類。一、冷卻冷凝與冷凍方法簡介一、冷卻冷凝與冷凍方法簡介分析①直接法直接冷卻冷凝法是指可直接向所需冷卻的物料加入冷水或冰，也可將物料置入敞口槽中在、或噴灑于空氣中，使之自然汽化而達到冷卻的目的。在直接冷卻中常用的冷卻劑為水，一般采用自來水，依季節(jié)不同其溫度變化為4~25℃左右。直接冷卻法的缺點：物料被稀釋。1.冷卻和冷凝方法1.冷卻和冷凝方法01②間接法冷卻冷凝在間壁式換熱器中進行的。·····把物料冷卻在大氣溫度以上時，可用空氣或水作冷卻介質(zhì)，冷卻溫度在0～15℃之間。·····濃度約20%的NaCI鹽水，其冷卻水效果可達0~-15℃；·····CaCI2鹽水，冷卻效果可達0~-45℃；·····也可借某種沸點較低介質(zhì)的蒸發(fā)從需冷卻物料中取得熱量來實現(xiàn)冷卻，如氨的蒸發(fā)。此時，物料被冷卻的溫度可低至-15℃左右。@@冷凍——也稱制冷，指將物料降到低于周圍介質(zhì)（水或空氣）溫度的單元操作?！だ鋬龇秶海?100℃；·-100～-200℃或更低的溫度，則稱深度冷凍，簡稱深冷。2.冷凍①低沸點液體的蒸發(fā)。如液氨在0.2MPa壓力下蒸發(fā)，可以獲得-150C的低溫。③利用氣體或蒸氣在節(jié)流時所產(chǎn)生的溫度降而獲取低溫。②冷凍劑于膨脹機中膨脹，氣體對外做功，致使內(nèi)能減少而獲取低溫。該法主要用于那些難以液化氣體（空氣、氫等）的液化過程。（1）冷凍方法03③冷凍劑具有化學穩(wěn)定性，無顯著腐蝕性，應選擇無毒（或刺激性）或低毒的冷凍劑，以免因泄露而使操作者受害；04④冷凍劑最好不具有易燃或易爆性；01①冷凍劑的汽化潛熱應盡可能大；02②冷凍劑在蒸發(fā)溫度下的比容以及與該比容相應的壓力均不宜太大，以減低動能的消耗；05⑤冷凍劑應價廉且易于購得。目前化學工業(yè)廣泛使用的冷凍劑是氨。在石油化學工業(yè)中，常用石油裂解產(chǎn)品乙烯、丙烯作制冷劑。

（2）冷凍劑(冷凍劑的選擇)（3）冷凍機一般常用的壓縮機冷凍機由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)機與膨脹閥等四個基本部分組成，冷凍設備所用的壓縮機以氨壓縮機最為多見。（3）冷凍機1（1）根據(jù)被冷卻物料的溫度、壓力、理化性質(zhì)以及所要求冷卻的工藝條件，正確選用冷卻設備和冷卻劑。（2）對于腐蝕性物料的冷卻，最好選用耐腐蝕材料的冷卻設備。（3）嚴格注意冷卻設備的密閉性，不允許物料串入冷卻劑中，也不允許冷卻劑串入被冷卻的物料中（特別是酸性氣體）。（4）冷卻操作時，冷卻介質(zhì)不能中斷，否則會造成積熱，系統(tǒng)溫度、壓力驟增，引起爆炸。開車時，應先通冷卻介質(zhì)；停車時，應先停物料，后停冷卻系統(tǒng)。二、冷卻冷凝與冷凍的安全技術(shù)要點1432（5）開啟設備前首先應清除冷凝器中的積液，再打開冷卻水，然后通入高溫物料。（7）檢修冷凝、冷卻器，應徹底清洗、置換，切勿帶料焊接。（6）為保證不凝可燃氣體排空安全可充氮保護。（8）有些凝固點較高的物料，遇冷易變得黏稠或凝固，在冷卻時要注意控制溫度，防止物料卡住攪拌器或堵塞設備及管道。二、冷卻冷凝與冷凍的安全技術(shù)要點·事故簡介：某石化廠煤油加氫加熱爐因油品和氫氣源進料中斷→操作工沒及時發(fā)現(xiàn)→爐管長時間干燒破裂→造成全廠停產(chǎn)。事故分析：加熱爐設計時是雙路進料及自動控制。操作中要嚴格監(jiān)視雙路進料的流量好雙路進料控制是否均衡，在1臺油泵2股進料時若馬虎大意，容易造成1股進料多，1股進料少，進料少的管線溫差大，會使流量↓和中斷，DCS控制缺乏流量中斷自動報警系統(tǒng)。事故原因：責任心不強，未嚴格遵守崗位操作規(guī)程。案例：加氫加熱爐爐管破裂導致停產(chǎn)三、換熱器的安全運行換熱器也稱熱交換器01屬于潤滑劑產(chǎn)品系列。溫度可達400℃以上，特點是粘度較大，熱穩(wěn)定性差、易燃、溫度調(diào)節(jié)困難。操作時必須嚴格控制進出口溫度，定期檢查進出管口及介質(zhì)流道是否結(jié)垢，需定期排污、放空、過濾或更換導熱油。@@①蒸汽加熱：必須不斷排出蒸汽側(cè)的冷凝水，同時及時排出不凝氣，否則給熱系數(shù)α（對流傳熱膜系數(shù)）↓。③煙道氣加熱：溫度不易控制，需注意被加熱物料的液位、流量或蒸汽產(chǎn)量，需定期排污。②熱水加熱：操作穩(wěn)定，需定期排放不凝氣。三、換熱器的安全運行換熱器也稱熱交換器⑥冷凍鹽水冷