浅谈空分主冷爆炸原因及防范措施
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奎Ｔ术 流 亚 体 网 十 次 网 会 文 （０ ４ ５ 交 会 气 总 第 四 全 大 论 集 ２０ 衰
张峭程 ：浅谈空分主冷爆 炸原因及防范措施
安全 技 术
上部液氧分配 盘设 置液位指示计 ，液氧泵进 出 口加 装过滤网 ，对 主冷液氧中杂质组分的监测等。笔者
使液氧通道不能畅通，甚至被堵塞，使液氧不断蒸 发，造成饱和烃与不饱和烃的烃类物质浓缩积累 根据有关资料介绍 ，降膜式主冷中的液氧循环不足
１３ ． 倍。
（ １ ℃ 右） 为长 耐／ ｑ 一８ 左 约 ５ 时。 玫在 氧中 ０ 液 的
溶解度较小，过剩的 ＣＨ 以固体微棘粒悬浮在液 ２ ２ 氧中或附于管壁与通道内壁上占冷凝蒸发器中， 液 氧的平均温度为一 ７． ０ 气氧中能带走的 ｑ ２ １ ５ ， ９９ Ｈ 量不到液氧中含量的５ ％，所以随着液氧的不断蒸 发， 液氧中的ＣＨ 越聚越多， ２ ２ 当超过其溶解度时， 就析出固体ＣＨ ， ２ 固体 Ｃ氏 具有极不稳定的化学 ２ ２ 特性，当形成 “ 死端沸腾” 千蒸发”时就形成了 、“
２０ １ ） ０ ４，１
１ ３】
炸相当。
质， 特别是不饱和烃 ＣＨ 为主要爆炸根源。 ２ ２ 乙 （ ）为不饱和烃。 ２ 炔 ＣＨ ２ 其分子结构很不稳 定， 是极易嫩烧爆炸的物质， ｚ ＣＨ 在空分下塔中， ２ 以分子形式溶解在液空中， 但溶解度是一定的， 当 超过溶解度时，ＣＨ 则以固体微顺粒形式出现。 ， ２ ＣＨ 在液空中的溶解度约为加． Ｍ； ２ ２ 耐／ｌ 在液氧中
中的烃类物质、Ｃ 、 ， Ｏ ＮＯ检测极为重要，当上述
物质一旦被检测出来，就要引起高度重视。马来西 亚宾特鲁壳牌石油公司 ８００ ＇ｈ大型空分设备， ００．／ 就是在印尼森林大火后 ，造成的大气严重污染 ，未 受到重视 ，也未采取应急措施 ，而发生大爆炸 ，引 起了全世界展惊。因此 ，对纯化器前后的原料空气 的监测分析是十分重要的，也是把好空分设备安全 运行的第一关 。随着工业的快速发展 。在大气中出 现的危及空分设备安全运行的有害杂质组分越来越
一
空分仪术交流会盛气体总网第十四次全网大会论文集
．． ． ， ． 一 自
一 网目 目． ．． ‘
． 一 州． 目 ． 州 ． ． ． ．一
wenku.baidu.com
两￣ 一
曰 ， ， 吸．． ． ．． ．． ‘ 目． 臼 ． ．月
．．．白臼切．．．．．肠口” 曰 曰
． 目 日 卜 知 ．． ． ． ．． ．． ．，． ．卜． ． ．‘ ．门 ． 如 ．．． 乃 ．． ． 卜
撰 戮潮 崖
一 —
张 鹏 程 （ 新钢川空气体有限公司，江苏深阳市经济开发区昆仑北路 １ 号 ２３０ ４ ８ １ ０ ３
浅谈空分主冷爆炸原因及防范措施
２ ， 摘要：阐述了空分设备中造成爆炸事故的主要因素，并着重谈不饱和烃ＣＨ 产生爆炸的机 介绍深冷法制氧设备中两种主冷工作状态 理。根据国内外大空分主冷多次发生爆炸的事故分析，
控制液氧循环量。浸浴式主冷循环倍率大都大于
１ 液氧循环量与液氧蒸发量的比值称主冷循环倍 ０（ 率） 。但当液氧液面高度过低时，液氧 自上而下的 自循环被破坏，在液氧通道中也会形成 “ 干蒸发” ， 使饱和烃与不饱和烃的烃类物质析出和积累．也会
多，除烃类物质、Ｃ ２ ， ０， 外以及化学分解气体 Ｎ０
（） ２ ２ ＣＨ 与气氧发生剧烈的氧化反应，由于 Ｃ ２ 和 Ｈ 与氧的化合反应可产生威力巨大的爆炸。例 ２ 如Ｃ ２ ２ Ｈ 与氧以 １１ 例混合， ： 的比 在姆炸时，冲击 波速度可达到 ３０ｍｓ ００ ｌ ．爆炸产生的压力可达到３ ５ 一 ０ Ｐ。固态乙炔加液氧的爆炸敏感性极高，甚 ６Ｍ ａ 至比液氧炸药 （ 气体炭黑加液氧）可爆敏感度高
与工业中的驰放气体等都对空分设备运行造成不安 全隐患。倘若纯化器失效或吸附效率降低时，有害 杂质组分就会进人空分塔内，而通过空分塔内自身 设备来调节有一定困难。由此，将有害杂质组分挡 在进人空分塔前 ， 是很关键的， 因此重视原料空气的
造成 Ｃ ， Ｏ Ｎ０及机械杂质堵塞的 “ 死端沸腾” ， 造成恶性爆炸事故的严重隐患，因此必须保持主冷
一 一 一
气体流动过程中与管道摩擦所产生的金属粉末以及 “ 干蒸发”析出的 ０ ２ ０． 从０固体顺粒等的堵塞，
１７ ９ ５年 调
收稿 日 ： ０４ ８ ７ 期 ２０－ － ００ ） 高级工程师，１ ５ ， ９ 年毕业于北京石油学院，曾在四川成都石油科研所工作 ６ 作者简介 ：张鹅程 （ ３ － １９ ９ ９ 年退休， ０３ ９ ２０ 年返聘于江苏谏阳新钢川空气体有限公司。 人四川空分厂四川深冷所工作 ，１ ９
稳定，具有很高的活性，一旦在外因的触发下，产
生分解反应 ：
燕发”是由于主冷中液氧供应不足， 液氧通道内的
液氧全部蒸发千，使液氧中携带的饱和烃与不饱和 烃的烃类物质浓缩析出。而 “ 死端沸腾”是液氧中 携带机械杂质 （ 分子筛粉末、活性氧化铝粉末）在
Ｃ （ ２ ＋ ２ ． ｋ ｍｌ ２ 固体） 瑞 － Ｃ ２ ６ ８ ／ ｏ Ｈ ＋ ８ Ｊ １ 分解的 Ｈ 与液氧急剧蒸发产生的气氧的化合 ：
组 变 莱 在 或 线 谱 定 、 期的 分 化， 用 线 离 色 仪 时 定 检
测， 以保证原料空气在进人空分塔前就掌握其组分 的变化及早采取安全措施， 使之纯化器的吸附周期 能达到对原料空气纯化的最佳状况。第二关， 是对 空分工艺流程中的各个工艺流程段， 都应设有监控 检测仪表， 别 是对液 空、 特 液氧 中的烃类物质及 Ｃ２ ０， 等有害杂质的检测。 凡０ 这种检测在现今条件 下是比较容易完成的。只要思想上重视， 不安全隐 患是完全可以消除的， 可以做到防患于未然。 ３ 防止主冷爆炸的工艺措施及强化监测分析 例如，在空分设备的运行车间内都设有分析 为了消除来 自这方面形成的握炸隐患，通常是 室，并都配有分析阀盘．使用色谱仪时，可选用 ９ 采取高效分子筛吸附器对原料空气净化并对主冷的 一２ 路气体分析取样器 ，可完成多路切换，这样 １ 液氧量的监控，对原料空气及液暇中烃类物质、 则可对空分设备中的主要工艺流程段，进行烃类物 Ｃ２ ， Ｎ０ 机械杂质等有害组分含量进行检测。 ０， 、 质及 ０， Ｃ ２ ＮＯ及其有害杂质组分的定时、 ， 定期检 对降膜式主冷安全方面采取增加液氧循环倍率在液 测 ，以达到监控的目的，具体作法是首先对上述有 氧泵进出口加过滤网，吸附过滤、脱除液氧中的烃 害杂质组分的标样作出工作曲线 （ 内标法、外标法 类物质与Ｃ２ Ｎ０ ０ ， 等有害杂质和机械杂质。 ２ 均可） ，然后通过色谱仪运用多路切换，来测定不 ２ 世纪９ 年代以来。国内外大型空分设备已 ０ ０ 同部位存在的有害杂质组分的含量，使操作人员能 多次发生恶性爆炸事故，为使降膜式主冷安全运 及时对空分设备的安全运行情况得到充分了解。这 行， 对深冷法空分设备中的主冷采取许多改进措 些措施对保障无论是降膜式主冷还是浸浴式主冷的 施，如采用液氧循环泵，使液氧循环，保证有足够 安全都十分有利。综上所述，先进的检测手段对空 的循环倍率； 下塔液空通过液空吸附器进人上塔， 分设备的安全运行必不可少。今 使降膜式主冷中液氧的烃类物质大量下降； 在主冷
及产生 “ 死瑞沸腾” 干蒸发”的原因与引发爆炸的关系并简述防止主冷爆炸的一些其体工艺和 、“
加强检浏分析措施 。
关健词：空分设备； 主冷； 爆炸；因素； 措施
１ 引起空分设备爆炸的主要物质
在空分设备的运行中会突发恶性爆炸事故，引 起爆炸原因经多年来的分析研究，主要来自 烃类物
会发生爆炸，其威力与炸药三硝基甲苯 （Ｎ ）爆 ＴＴ
爆炸的内因，一旦受到来 自机械、物理、化学方面
经多年来对空分设备上可引发爆炸的部位统 计， 有辅助冷凝器、乙炔分离器、蓄冷器、液氧管 道、乙炔吸附器、主冷凝器等，而其中主冷凝器在 大型空分设备中，造成的爆炸事故的频率最高。因 此下面主要解析主冷产生爆炸的原因。
２ 主冷分类及安全性分析
时 ，液氧通道内壁 的液氧膜 不易形成或不连续时 ，
认 为，上述的改进措施极为必要，但从引爆的有害 物质来看 ，强化空分流捏中的监测以及对原料空气
是造成 “ 干蒸发”的主要原因。 “ 干蒸发”又会造 成Ｃ ， ， Ｏ ， 对液氧通道的堵塞， Ｎ０ 从而又形成 “ 死 端沸腾” ，造成主冷恶性爆炸事故的隐患。为防止 事故的发生，主要是通过加大主冷液氧循环量，提 高液氧循环倍率来防止，通常循环倍率达到２５ ． ３ 即可防止 “ 干蒸发” ，又可避免 “ 死端沸腾” 。 浸浴式主冷 ，即主冷是浸浴在液氧中工作，全 浸操作时被液氧浸没，在主冷内存有大量液氧，具 有液氧液面高度，由此可通过调节液氧液面高度来
的液氧液面高度。 对降膜式主冷和浸浴式主冷的安全隐患都来自 ’ ， 干蒸发”及 “ 死端沸腾” ，上述两种威胁又主要是 饱和烃与不饱和烃的烃类物质以及 Ｃ ２ Ｎ０ ０， 、机 ２ 械杂质等，当这些有害杂质析出积累到一定程度 时，在静 电、波动、摩擦、振动、瞬时力的冲击 下，即可引起主冷的爆炸。
深冷法制氧工艺流程中，在主冷发生恶性爆炸 的机率要大大高于其它部位的爆炸。现今主冷主要 分二种类型：降膜式主冷和浸浴式主冷，无论是降 膜式主冷还是浸浴式 主冷，产生爆炸的主要原因 是： 干蒸发”和 “ “ 死端沸腾” 。形成主冷中的 “ 干
的冲击，即刻诱发爆炸， 下面我们从 Ｃ ２ ２ Ｈ 理化特 性来分析， 形成爆炸机理的两种原因： （）由 ＣＨ 是不饱和烃， １ 于 ２ ２ 分子结构异常不
奎Ｔ术 流 亚 体 网 十 次 网 会 文 （０ ４ ５ 交 会 气 总 第 四 全 大 论 集 ２０ 衰
张峭程 ：浅谈空分主冷爆 炸原因及防范措施
安全 技 术
上部液氧分配 盘设 置液位指示计 ，液氧泵进 出 口加 装过滤网 ，对 主冷液氧中杂质组分的监测等。笔者
使液氧通道不能畅通，甚至被堵塞，使液氧不断蒸 发，造成饱和烃与不饱和烃的烃类物质浓缩积累 根据有关资料介绍 ，降膜式主冷中的液氧循环不足
１３ ． 倍。
（ １ ℃ 右） 为长 耐／ ｑ 一８ 左 约 ５ 时。 玫在 氧中 ０ 液 的
溶解度较小，过剩的 ＣＨ 以固体微棘粒悬浮在液 ２ ２ 氧中或附于管壁与通道内壁上占冷凝蒸发器中， 液 氧的平均温度为一 ７． ０ 气氧中能带走的 ｑ ２ １ ５ ， ９９ Ｈ 量不到液氧中含量的５ ％，所以随着液氧的不断蒸 发， 液氧中的ＣＨ 越聚越多， ２ ２ 当超过其溶解度时， 就析出固体ＣＨ ， ２ 固体 Ｃ氏 具有极不稳定的化学 ２ ２ 特性，当形成 “ 死端沸腾” 千蒸发”时就形成了 、“
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物质一旦被检测出来，就要引起高度重视。马来西 亚宾特鲁壳牌石油公司 ８００ ＇ｈ大型空分设备， ００．／ 就是在印尼森林大火后 ，造成的大气严重污染 ，未 受到重视 ，也未采取应急措施 ，而发生大爆炸 ，引 起了全世界展惊。因此 ，对纯化器前后的原料空气 的监测分析是十分重要的，也是把好空分设备安全 运行的第一关 。随着工业的快速发展 。在大气中出 现的危及空分设备安全运行的有害杂质组分越来越
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空分仪术交流会盛气体总网第十四次全网大会论文集
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浅谈空分主冷爆炸原因及防范措施
２ ， 摘要：阐述了空分设备中造成爆炸事故的主要因素，并着重谈不饱和烃ＣＨ 产生爆炸的机 介绍深冷法制氧设备中两种主冷工作状态 理。根据国内外大空分主冷多次发生爆炸的事故分析，
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１ 液氧循环量与液氧蒸发量的比值称主冷循环倍 ０（ 率） 。但当液氧液面高度过低时，液氧 自上而下的 自循环被破坏，在液氧通道中也会形成 “ 干蒸发” ， 使饱和烃与不饱和烃的烃类物质析出和积累．也会
多，除烃类物质、Ｃ ２ ， ０， 外以及化学分解气体 Ｎ０
（） ２ ２ ＣＨ 与气氧发生剧烈的氧化反应，由于 Ｃ ２ 和 Ｈ 与氧的化合反应可产生威力巨大的爆炸。例 ２ 如Ｃ ２ ２ Ｈ 与氧以 １１ 例混合， ： 的比 在姆炸时，冲击 波速度可达到 ３０ｍｓ ００ ｌ ．爆炸产生的压力可达到３ ５ 一 ０ Ｐ。固态乙炔加液氧的爆炸敏感性极高，甚 ６Ｍ ａ 至比液氧炸药 （ 气体炭黑加液氧）可爆敏感度高
与工业中的驰放气体等都对空分设备运行造成不安 全隐患。倘若纯化器失效或吸附效率降低时，有害 杂质组分就会进人空分塔内，而通过空分塔内自身 设备来调节有一定困难。由此，将有害杂质组分挡 在进人空分塔前 ， 是很关键的， 因此重视原料空气的
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气体流动过程中与管道摩擦所产生的金属粉末以及 “ 干蒸发”析出的 ０ ２ ０． 从０固体顺粒等的堵塞，
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收稿 日 ： ０４ ８ ７ 期 ２０－ － ００ ） 高级工程师，１ ５ ， ９ 年毕业于北京石油学院，曾在四川成都石油科研所工作 ６ 作者简介 ：张鹅程 （ ３ － １９ ９ ９ 年退休， ０３ ９ ２０ 年返聘于江苏谏阳新钢川空气体有限公司。 人四川空分厂四川深冷所工作 ，１ ９
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生分解反应 ：
燕发”是由于主冷中液氧供应不足， 液氧通道内的
液氧全部蒸发千，使液氧中携带的饱和烃与不饱和 烃的烃类物质浓缩析出。而 “ 死端沸腾”是液氧中 携带机械杂质 （ 分子筛粉末、活性氧化铝粉末）在
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测， 以保证原料空气在进人空分塔前就掌握其组分 的变化及早采取安全措施， 使之纯化器的吸附周期 能达到对原料空气纯化的最佳状况。第二关， 是对 空分工艺流程中的各个工艺流程段， 都应设有监控 检测仪表， 别 是对液 空、 特 液氧 中的烃类物质及 Ｃ２ ０， 等有害杂质的检测。 凡０ 这种检测在现今条件 下是比较容易完成的。只要思想上重视， 不安全隐 患是完全可以消除的， 可以做到防患于未然。 ３ 防止主冷爆炸的工艺措施及强化监测分析 例如，在空分设备的运行车间内都设有分析 为了消除来 自这方面形成的握炸隐患，通常是 室，并都配有分析阀盘．使用色谱仪时，可选用 ９ 采取高效分子筛吸附器对原料空气净化并对主冷的 一２ 路气体分析取样器 ，可完成多路切换，这样 １ 液氧量的监控，对原料空气及液暇中烃类物质、 则可对空分设备中的主要工艺流程段，进行烃类物 Ｃ２ ， Ｎ０ 机械杂质等有害组分含量进行检测。 ０， 、 质及 ０， Ｃ ２ ＮＯ及其有害杂质组分的定时、 ， 定期检 对降膜式主冷安全方面采取增加液氧循环倍率在液 测 ，以达到监控的目的，具体作法是首先对上述有 氧泵进出口加过滤网，吸附过滤、脱除液氧中的烃 害杂质组分的标样作出工作曲线 （ 内标法、外标法 类物质与Ｃ２ Ｎ０ ０ ， 等有害杂质和机械杂质。 ２ 均可） ，然后通过色谱仪运用多路切换，来测定不 ２ 世纪９ 年代以来。国内外大型空分设备已 ０ ０ 同部位存在的有害杂质组分的含量，使操作人员能 多次发生恶性爆炸事故，为使降膜式主冷安全运 及时对空分设备的安全运行情况得到充分了解。这 行， 对深冷法空分设备中的主冷采取许多改进措 些措施对保障无论是降膜式主冷还是浸浴式主冷的 施，如采用液氧循环泵，使液氧循环，保证有足够 安全都十分有利。综上所述，先进的检测手段对空 的循环倍率； 下塔液空通过液空吸附器进人上塔， 分设备的安全运行必不可少。今 使降膜式主冷中液氧的烃类物质大量下降； 在主冷
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加强检浏分析措施 。
关健词：空分设备； 主冷； 爆炸；因素； 措施
１ 引起空分设备爆炸的主要物质
在空分设备的运行中会突发恶性爆炸事故，引 起爆炸原因经多年来的分析研究，主要来自 烃类物
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爆炸的内因，一旦受到来 自机械、物理、化学方面
经多年来对空分设备上可引发爆炸的部位统 计， 有辅助冷凝器、乙炔分离器、蓄冷器、液氧管 道、乙炔吸附器、主冷凝器等，而其中主冷凝器在 大型空分设备中，造成的爆炸事故的频率最高。因 此下面主要解析主冷产生爆炸的原因。
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是造成 “ 干蒸发”的主要原因。 “ 干蒸发”又会造 成Ｃ ， ， Ｏ ， 对液氧通道的堵塞， Ｎ０ 从而又形成 “ 死 端沸腾” ，造成主冷恶性爆炸事故的隐患。为防止 事故的发生，主要是通过加大主冷液氧循环量，提 高液氧循环倍率来防止，通常循环倍率达到２５ ． ３ 即可防止 “ 干蒸发” ，又可避免 “ 死端沸腾” 。 浸浴式主冷 ，即主冷是浸浴在液氧中工作，全 浸操作时被液氧浸没，在主冷内存有大量液氧，具 有液氧液面高度，由此可通过调节液氧液面高度来
的液氧液面高度。 对降膜式主冷和浸浴式主冷的安全隐患都来自 ’ ， 干蒸发”及 “ 死端沸腾” ，上述两种威胁又主要是 饱和烃与不饱和烃的烃类物质以及 Ｃ ２ Ｎ０ ０， 、机 ２ 械杂质等，当这些有害杂质析出积累到一定程度 时，在静 电、波动、摩擦、振动、瞬时力的冲击 下，即可引起主冷的爆炸。
深冷法制氧工艺流程中，在主冷发生恶性爆炸 的机率要大大高于其它部位的爆炸。现今主冷主要 分二种类型：降膜式主冷和浸浴式主冷，无论是降 膜式主冷还是浸浴式 主冷，产生爆炸的主要原因 是： 干蒸发”和 “ “ 死端沸腾” 。形成主冷中的 “ 干
的冲击，即刻诱发爆炸， 下面我们从 Ｃ ２ ２ Ｈ 理化特 性来分析， 形成爆炸机理的两种原因： （）由 ＣＨ 是不饱和烃， １ 于 ２ ２ 分子结构异常不