空分装置安全生产技术规程详细版
文件编号：GD/FS-5230
（操作规程范本系列）
空分装置安全生产技术规
程详细版
The Daily Operation Mode, It Includes All The Implementation Items, And Acts To Regulate Individual Actions, Regulate Or Limit All Their Behaviors, And Finally Simplify Management
Process.
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空分装置安全生产技术规程详细版
提示语：本操作规程文件适合使用于日常的规则或运作模式中，包含所有的执行事项，并作用于规范个体行动，规范或限制其所有行为，最终实现简化管理过程，提高管理效率。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。
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。第三节
空分塔防爆措施及安全技术规范
为杜绝空分装置爆炸事故的发生，日常管理和操作时应从以下几方面着手：
一、减少爆炸危险物带入塔内
可爆物的来源有两个方面：一是原料空气的吸入；二是从压缩机组或膨胀机带入的润滑油及其轻组分。
为减少可爆物进入塔内，空压机的吸入口尽量远离其它装置的排放口，尤其是烃类、CO2排放口等；采用双层床吸附清除水分、CO2、乙炔等，同时
加入适量5A，有效清除加工气体中的氮氧化物等易堵塞组分；对空分系统的管线阀门安装前要认真脱脂；系统吹除时要避免分子筛粉末进入板式通道而堵塞低温液氧的流动，出现“干蒸发”和“死端沸腾”等。
二、防止静电产生
保证主冷凝蒸发器接地线完好，空分塔必须在距离最大的两个部位接地，接地电阻应低于10Ω；氧气管道上法兰跨接电阻应小于0.03Ω，若在法兰连接处没有跨接导线的地方，应单独接地。
三、防止可爆物的局部浓缩
有的精馏塔爆炸是在液氧中乙炔含量并不高的情况下发生，可能是可爆物局部浓缩析出而造成的，因此要采取措施控制可爆物的局部浓缩。
1．停车时间较长时，应将塔内液氧、液空排放
掉，以免在自然蒸发时造成可爆物的浓缩；
2．保持液面稳定且不要低于规定高度；
3．在结构上避免死角导致液体流动不畅。
四、正常生产时控制主冷爆炸的防范措施
1．为防止冷凝蒸发器的静电感应引起因乙炔和碳氢化合物浓缩所造成的爆炸事故，冷凝蒸发器必须采取接地措施。
2．工艺操作上保持冷凝蒸发器液氧液面全浸式操作，不能过高，过高会引起精馏塔液泛，过低易产生碳氢化合物的浓缩和沉积。工艺流程设计上采用液氧内压缩流程。
3．安全排放液氧是冷凝蒸发器防爆的一个有力措施，应保证数量不低于氧气产量1%的液氧连续从装置中抽取，或每班定时排放液氧不少于1次。因碳氢化合物和二氧化碳比液氧重，一段时间后会沉聚
在冷凝蒸发器底部液氧下面，通过液氧排放可以稀释液氧中碳氢化合物及二氧化碳浓度。
4．每周至少三次对液氧中碳氢化合物含量进行痕量色谱分析，并做记录，定量检测碳氢化合物含量，及时调整控制工艺生产。原中石化总公司对液氧中易燃、易爆危险物品含量指标极限值规定如下：（单位：ppm）
品名报警值停车值
乙炔0.1 1.0
乙烷15.0 40.0
乙烯10.0 25.0
丙烷10.0 25.0
丙稀2.0 5.0
C4 1.5 4.0
总烃100 250～500
说明：各类碳氢化合物含量按碳计。
5．总烃停车极限250～500ppm表示两种情况（1）当乙炔、乙烷、乙烯、丙烷、丙稀、C4有一种含量达到报警值而低于停车值时，总烃停车极限为250ppm。
（2）当乙炔、乙烷、乙烯、丙烷、丙稀、C4含量都没有达到报警值时，总烃停车极限为
500ppm。
6．当液氧中乙炔或碳氢化合物含量偏高时，应采取如下措施
（1）多测量，尽快查明含量增高的原因并进行消除。
（2）增加液氧排放量及排放次数。
（3）检查分子筛纯化器工作是否正常。
（4）分析大气中乙炔和碳氢化合物含量。
若采用措施后，乙炔或碳氢化合物的含量仍然增加，达停车极限时则应立即停车，排尽液体，对设备进行彻底加温。
五、控制氧气管道爆炸的防范措施
1．限制氧气在铁素体中的流速。氧气管道一般为不锈钢管，铁素体在氧气中一旦着火，其燃烧热非常大，温度急剧上升，钢管很快被熔化，其原因必定有特发性的激发能源，如：机械能（撞击、绝热压缩等），热能（高温气体、火焰等）、电能（电火花、静电等）。铁锈、焊渣等杂物会被高速气流带动。摩擦、撞击产生火花或静电是最典型的激发能源。
氧气工作压力MPa ＜0.1 0.1～0.6 0.6～1.6 1.6～3.0
氧气流速m/s 20 13 10 8
2．在氧气阀后，应连接一段长度不小于5倍管
径，且不小于1.5m的铜基或不锈钢管道。
3．应尽量减少氧气管道的弯头和岔头，并采用冲击成型。
4．在对焊的凹凸法兰中，应采用紫铜片作O型密封圈。
5．管道接地线应完好，法兰间电阻值不符合要求的应加连接跨线，接地装置应完好可靠。
6．管道及附件应严格脱脂，并用氮气或空气吹净。
7．对于直径大于70mm的手动氧气阀，只有当前后压差小于0.3MPa以内才允许操作。
8．氧气管网要有完整的技术档案、检修记录。
第四节装置安全生产技术要点
一、氮气、氧气使用安全技术要点
1．氧气、液氧安全使用要点
在液氧泵及粗氩泵周围要严禁烟火，氧气管线一般应采用不锈钢或铜材制造、压力表使用专用氧压表，使用普通压力表时一定要经过脱脂处理。
液氧和富氧液空都能助燃，不得在装置内部任意排放，应通过管道排放到专门的液氧坑中或通过残液蒸发器由蒸汽加温后排放到大气中，排放点周围应保持清洁，严禁有机物或者油脂积存。排放液体时，周围严禁动火作业，排放人员应注意带上手套等保护用品，皮肤不得直接接触管线、阀门，并要避免液体溅到身上，以防冻伤。
2．氮气、液氮、液氩安全使用要点
为避免装置区域内局部氮气、氩气含量过高，不得将氮气、液氮、液氩排放于室内，排放液体时要注意防止冻伤。在有氮气、氩气含量超标的环境中工作，应戴上空气呼吸器。检修充氮（氩）设备、容器
和管道时，需要先用空气置换，分析氧气含量合格（大于19.5%，小于23.5%），并办理相关作业票证，落实保护措施后方可进入设备内部作业。
二、装置防火、防爆安全技术要点
1．在空分装置周围禁止吸烟和明火。凡是需要明火及会产生火星、火苗的工作，如电、气焊、砂轮磨削等，通常禁止在空分生产区进行。若确需进行，则必须采取措施，确保工作区空气氧浓度不增高，并要在专职安全人员的监督下才能进行。
2．防止无意识明火带入现场。不得穿着带有铁钉或任何钢质件的鞋子进入空分生产区，以免由于磨擦产生火花而导致火灾的发生。
3．在充满氧气环境中从事工作的人员，都应穿棉织品的内衣和外衣，不能穿易产生静电火花的质料工作服。在充满氧气的环境中不要快速脱合成纤维衣