空分设备爆炸的原理及防范措施(通用版)

空分设备爆炸的原理及防范措

施(通用版)

Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management.

( 安全管理 )

单位：______________________

姓名：______________________

日期：______________________

编号：AQ-SN-0514

空分设备爆炸的原理及防范措施(通用版)

在科技飞速发展的今天。空气分离依然是石油、化工、冶金等行业的重要生产装置之一，随着我国工业化水平越来越高，对空分设备的要求也越来越高，由于其特殊的结构和介质的理化性质，空分设备发生爆炸的危险性较大。近年来，因空分设备的制造缺陷、操作和管理不善等原因，空分设备爆炸事故频发，特别是空分主冷凝蒸发器中烃类物质超标引起的爆炸非常多，这不仅影响了生产装置的平稳运行，而且给企业和国家、职工造成重大的损失。因此提高设备运行的安全性和稳定性，提高产品的产量和纯度已经成为赢得市场的必要条件。以下从我们装置的实际运行经验和义马当地的实际气候和环境出发，探讨一下预防空分装置爆炸的措施。首先我们从空分装置的流程开始，我们厂采用的是开封空分厂的高低压结合的流程，20800Nm3／h氧气空分装置包括压缩、冷却、吸附、精馏

等主要流程，在这几个环节中吸附是关键，精馏塔的主冷凝蒸发器的操作也很重要。

1主冷凝蒸发器爆炸的原因

空分塔的爆炸原因很多，也比较复杂，但基本可分为物理性爆炸和化学性爆炸。从大多数爆炸的实例分析来看，化学性爆炸是主要的。形成化学性爆炸的必要条件是：可燃物、助燃物和引爆源。在空分设备主冷凝蒸发器中，可燃物主要是乙炔、碳氢化合物或油分等高烃类杂质；助燃物为气氧和液氧；引爆源主要有：(1)爆炸性杂质固体微粒相互摩擦或与器壁摩擦发热；(2)静电放电。当液氧中含有少量冰粒、

固体二氧化碳时，会产生静电荷。有关数据显示：二氧化碳的含量提高到200300ppm时，所产生的静电位可达到3000V；(3)气波冲击、流体冲击或汽蚀现象引起的压力脉冲，造成局部压力高而使温度升高；(4)化学活性特别强的物质(臭氧、氮的氧化物等)存在，使液氧中可燃物质混合物的爆炸敏感性增大。

2爆炸源形成条件

空气中除氧气、氮气外，还会有少量的水蒸气、二氧化碳、乙炔和其它碳氢化合物等气体以及少量的灰尘等固体物质，国内大中型分子筛净化流程清除空气中水分、二氧化碳和乙炔等杂质的方法多采用吸附法，即利用分子筛或硅胶等作吸附剂把空气(液空、液氧)中所含的水分、二氧化碳和乙炔等杂质分离出来，浓缩在吸附剂表面上，加温再生时进行脱除，从而达到净化的目的。对分子筛流程空分装置，分子筛具有孔径相近的极性分子吸附性强的特点，水分、二氧化碳和乙炔基本上可以在分子筛吸附器中脱除，其它烃如甲烷、乙烷绝大部分随空气进入空分塔中，这些物质大部分溶解在液体中，少量随氧气的蒸发带走。但由于化工装置比较集中，如果装置泄漏量过高或烃类产品直接放空，就会造成空分设备吸入口的碳氢化合物含量超标；而且当液体中烃的浓度不断增加，并超过其溶解度时，就会以固体形式析出并聚集，在一定条件下与氧混合形成爆炸源，当引爆因素存在

时就会发生化学性爆炸。大量事实证明，液氧中乙炔的爆炸敏感性最高。因为乙炔在空气中的分压很低，即使将空气冷却至一

173℃，乙炔也不会以固态形式析出；而且乙炔在液空中的溶解度较大，约为20cm3／dm3，因此一般不会在液空中析出，它将随空气带入空分塔内。乙炔随液空进入上塔，而其在液氧中的溶解度极低，约为5．2cm3／dm3。当液氧在主冷凝蒸发器中蒸发时，随气氧带走的乙炔量仅为液氧中乙炔总量的1／24左右；这样随着液氧的蒸发，液氧中乙炔浓度就不断增高，当乙炔超其溶解度时，过剩的乙炔就会以白色固体微粒悬浮在液氧中，加之乙炔又是不饱和的碳氢化合物，具有很高的化学活泼性，这些固体乙炔或其它碳氢化合物颗粒与塔壁及通道壁发生摩擦或液氧沸腾产生压力脉冲，以及臭氧与氮氧化物的促进作用所产生的能量都将可能致空分塔爆炸。但在实际生产中有时液氧中乙炔及其它碳氢化合物没有超标却发生爆炸，主要是由于冷凝蒸发器的结构不合理，存在某些制造缺陷。若因某些通道堵塞和操作不当，造成液氧的局部流动性不好，产生乙炔局部浓缩而发生爆炸。

其它不饱和碳氢化合物也能发生爆炸分解反应，虽然它们在液氧中的溶解度比乙炔高，但由于吸附器对这些碳氢化合物的吸附能

力极小，因此也存在在液氧中积聚而构成爆炸的可能。大量研究表明，碳氢化合物由于各组分在液氧中的溶解度及化学活性不同，其爆炸敏感性也不同，爆炸敏感性按以下顺序递增：甲烷一乙烷一丁烷一乙烯一丙烯一丁烯一乙炔，可见乙炔的敏感性最高。

3空分防爆措施

由于空分装置在运行过程中存在着诸多不安全因素和危险性，为确保空分装置的安全运行，降低烃类物质进入液氧中的可能性，需加强监控手段如下：

3．1抓住空气来源关空分装置的原料就是大气，大气质量的好坏直接关系着主冷液氧中烃类的变化。(1)建立了大气质量监测，每周分析一次；(2)设立了风向标，随时掌握四季风向的变化，如果主冷的总碳氢的含量超标就及时安操作规程的要求排放；

3．2把住空气压缩关从空分装置的流程来看，进入分馏塔系统的空气来源于空压机系统，在此过程中就不可避免的存在润滑脂，这些润滑油脂是非常危险的。因为液氧中的油脂能附着在主冷的翅片上，当油膜达一定厚度时，它将与不饱和烃、氮氧化物和氧气的

混合物在低温下起化学反应生成灵敏度较大的可燃物，这些可燃物一旦遇火源就会发生爆炸。另外空气中的灰尘等杂质被带人分馏塔中也是危险的，一是它可以在板式换热器中堵塞；二是进入分馏塔中的固体悬浮在液氧液面上，摩擦产生静电打火，这就形成了引火源。为了避免这些物质的进入，我们采取以下措施：(1)我们将空气吸人口的过滤器改装成为自洁式过滤器，能最大限度的改善空压机入口的空气质量；(2)空压机轴封采用空气迷宫密封无油润滑，确保空压机出口空气不带油；(3)空压机设置了自保联锁和在线振动监测系统，确保空压机的正常运行，防止因频繁开停机而将油脂或杂质带人系统。

3．3加强空气净化压缩后送来的无油、干净的空气中含有大量水、乙炔、甲烷、二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烯等物质，这些物质在净化过程中要尽量脱除，若水分和二氧化碳带入冷箱就会造成冻堵；不饱和烃在分子筛中能大部分被吸附，而饱和烃不易被吸附就会带入分馏塔内，引起严重后果。为了使这些物质的含量降低到最低程度，我们采取了：(1)空冷塔设置了高、低液位联锁，防止在除