空分装置安全生产技术规程

　 空分装置安全生产技术规程

　　空分装置具有易燃、易爆、高压、低温等特点，与各生产装置关系密切，操作人员及其它有关人员都必须事先学习安全规程，严格执行并遵守操作规程，进行必要的培训。除遵守本章提及的内容外，还必须遵守国家、企业等有关的安全规定。

　　第一节空分装置主要物料特性

　　一、空气

　　空气主要是由氧和氮组成，在气体状态，它们是均匀地混合在一起的，空气中除氧氮外，尚有氩、氖、氦、氪、氙等气体，这些气体化学性质稳定，在空气中含量极少，在自然界中也不易得到，故而常称为稀有气体或惰性气体。

　　另外空气中还含少量的水份、二氧化碳、乙炔等气体，这些杂质气体虽数量不多，但危害不小。水份、二氧化碳在空气液化前最先冻结成固体，在空分装置内会堵塞阀门、管线及塔板的筛孔，还会磨损机器，影响传热，使空分装置不能正常运行。乙炔则是引起空分装置爆炸事故的主要原因之一，因而在空分装置的运行中必须引起高度的重视，并在空气液化前事先予以清除，常见的的清除方法有自清除和分子筛吸附等，分子筛吸附杂质的顺序为H2O>C2H2>CO2。

　　空气经液化后，由于组成空气的氧、氮等各组份之间沸点不同，在塔内经精馏后可获得所需氧、氮等各种组份。

　　如果把液空放在敞口容器中搁置一段时间，由于氮的沸点低，较易挥发而逐渐汽化，因而液体中氧的含量将会增加，剩下液体将逐渐具有氧的性质。

　　二、氧

　　氧是一种无色、无嗅、无味、无毒的气体，它与一定比例的可燃性气体（乙炔、氢、甲烷等）混合，能形成爆炸性混合物，氧还具有强烈的助燃作用。氧的浓度越高，燃烧越剧烈。包括金属在内的许多物质在普通大气中不会燃烧，但在具有较高浓度氧的情况下，便能燃烧起来。可燃性物质在浓度较高的情况下，容易引起自燃，甚至爆炸。如遇高压氧气或液氧，则情况更为加剧。浸透氧的衣物极易着火（例如静电荷产生的火花），并会极易迅速地燃烧起来，若不加以驱氧，相当长的时间内都会有危险。

　　三、氮和氩

　　氮和氩都是无色、无嗅、无毒的气体，在氮和氩浓度较高的情况下，人一旦吸入。则由于缺氧导致窒息，以致受害者在事先没有任何不舒服的情况下，很快失去知觉，造成生命危险。

　　氮和氩能抑制燃烧，因而氮和氩在许多场合可作为易燃易爆物质的保护气，在空分装置的保冷箱内充以干燥氮气，保持一定压力，可以排除湿气和防止氧的积累。

　　氖、氦、氪、氙等稀有气体也具有和氮、氩相似的性质。

　　四、低温液体

　　液空、液氧、液氮，由于温度很低，若与人们的皮肤接触，将会引起冻伤，类似于严重烧伤，须特别予以注意。另外在冷凝蒸发器中，液氧不断与氮气进行冷量交换，蒸发成氧气。液氧中的碳氢化合物含量超过一定浓度，在低温下以固态形式存在，会随着液氧的运动而相互间碰撞产生静电，严重时会发生爆炸。

　　五、液氧中的乙炔

　　乙炔比液氧重。乙炔在空气中的含量极少，约为0.001～0.1ppm，在化工厂区附近可高达0.5～1.0ppm，由于乙炔在空气中的分压很低，即使将空气冷却到-173，空气中的乙炔也不是以固态形式析出，而是随空气一起进入空分塔中，在精馏过程中，乙炔在液空中的溶解度较大，约为20ppm，一般不会在液空中析出，而是随液空进入上塔。当上塔液氧在主冷中蒸发时，随气氧带走的乙炔量约为液氧中的1/24，随着液氧的蒸发，乙炔浓度不断提高，当超过其溶解度时，就会以固态析出。当主冷的结构形式不合理或出现局部堵塞出现干蒸发等，乙炔会浓缩析出发生局部爆炸，固态乙炔加液氧的爆炸敏感性极高，甚至比液氧炸药的可爆系数高18倍，由此可以看出乙炔与大气中存在的其它碳氢化合物相比，是可能形成空分塔爆炸性事故的最大危险源。它是一种不饱和烃，具有高度的化学不稳定性。

　　六、液氧中的其它碳氢化合物

　　主要有：甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等烃类，其化学性质比较稳定，爆炸极限范围比乙炔小，其中不饱和烃类在液氧中的爆炸敏感性在相同的碳原子数情况下随其不饱和度的增加而增加，敏感性次序如下（由小到大）：CH4→C3H6→C2H6→C4H8→C2H4→C3H6→C2H2。由于不饱和烃类（C2H4、C3H6、C4H8）在液氧中能与NO、NO2产生反应，生成一种黄色油，也是一种引爆物，因此在空气分离过程中严格控制这类烃类的含量。

　　七、四氯化碳

　　空分装置在洗塔（适用于铜材质空气分馏塔）、配件脱油脂时使用四氯化碳作为脱脂剂。四氯化碳是一种无色透明、不易燃烧的油状液体，具有一定的毒性，有很强的麻醉作用，极易被皮肤吸收，中毒时产生头痛、昏迷、呕吐等症状。四氯化碳常温下与硫酸作用生成剧毒的气体——光气，在500以上时与水蒸气化合也可以生成光气。

　　八、膨胀珍珠岩（珠光砂）

　　为保证减少塔内系统冷量大量损耗，维持连续生产，在冷箱内要充满具有良好绝热性能的绝热材料——膨胀珍珠岩保温，由于该保温材料容易受潮结块，所以应向保冷箱内充入干燥的氮气以防止冷箱外湿气的浸入。膨胀珍珠岩保温灰粉尘极易被吸入肺部，严重时会形成矽肺，影响人体健康。

　　第二节空分塔的爆炸机理

　　一、空分塔的爆炸部位

　　空分塔的爆炸是空分安全生产的最大威胁，根据爆炸力的大小，爆炸可分为强爆和微爆两种。强烈的爆炸不仅使爆炸设备本身遭到破坏，还可能引起相邻设备遭到破坏，甚至造成人身伤亡。微爆只是引起个别设备或管道局部的破坏，甚至不为操作人员所察觉，只是在检修时才被发现。这种爆炸有时不会引起工况严重恶化而造成停车，只是使某些工艺指标有所变化，如主冷的微爆造成氮气漏到氧侧；主换热器部分通道微爆使产品纯度变化等。

　　空分塔的爆炸及爆炸部位，与空分装置的流程、产品出塔时的状态及主冷的结构形式等有关。高中压流程发生爆炸的机会相对较多；以液体产品出塔的内压缩流程形式爆炸的几率大大降低；以气态氧气出塔的空分设备，由于液氧的大量蒸发，发生爆炸的危险性杂质的液化点绝大多数都比氧气和空气的液化点高得多，因而主冷极易聚集爆炸危险性杂质，这样主冷则成为爆炸的中心部位。

　　冷凝蒸发器的爆炸部位，随其结构型式不同也有所不同，一般易发生在液氧分界处，以及个别液氧通道不畅的通道等。

　　据统计空分塔可能发生的爆炸部位在以下几处：（1）上塔、（2）下塔、（3）主冷、（4）液空节流阀、（5）液氧排放阀、（6）热交换器冷端、（7）液空进口处的精馏塔板等。无论在哪一部位的爆炸，其原因均是有液氧（或富氧液空）存在，并在蒸发过程中造成爆炸物的浓缩或沉淀，在引爆条件下促使爆炸发生。

　　二、爆炸的原因

　　形成爆炸的因素有三方面：一是可爆物的积聚；二是助燃物氧的存在；三是引爆源的作用，前两个因素是内因，后者是外因。

　　可爆物在空分中的危险性取决于：（1）可爆物杂质在冷凝蒸发器内积聚的可能性；（2）杂质本身的化学稳定性。在烃类杂质中，乙炔是形成爆炸最危险的根源。这是因为乙炔在液氧中的溶解度极低，约为6.5cm3/L液氧，过剩的乙炔会以白色固态微粒悬浮在液氧中。乙炔和其它不饱和烃类具有很高的化学活性，性质极不稳定。固态乙炔加液氧的爆炸敏感性极高，甚至比液氧炸药的可爆系数高18倍左右。固态乙炔有时在无氧情况下也可能发生爆炸分解反应，温度达2600，爆炸速度达2500m/s，其威力与烈性炸药（T.N.T）爆炸相当。其它不饱和稀烃也可能发生爆炸分解反应，如乙烯、丙稀等，但它们在液氧中的溶解度比乙炔高，以固态形式析出的可能性较小，故危险性小些。

　　引爆的因素：（1）摩擦与撞击的机械作用；（2）静电作用；（3）固态乙炔颗粒与塔壁的摩擦；（4）具有特别反应能力的物质（O3、氮氧化物）的促进作用；（5）压力脉冲等。