一起氮气窒息事故的经过与分析

一起氮气窒息事故的经过与分析
摘要：介绍了10000m3/h制氧机在进行停车处理分子筛纯化器泄漏事故时出现的一起轻度氮气窒息的事故，并对引起分子筛吸附器内含氧低的原因进行了详细的分析。

关键词：分子筛纯化器泄漏氮气窒息
河南国控宇飞电子玻璃有限公司10000m3/h制氧机自投产至今无扒塔检修，期间曾先后多次发生分子筛床层泄漏事故并进行了补漏处理。

2004年6月28日再次出现分子筛泄漏，现将停车处理过程中出现的1#分子筛吸附器内含氧低，险些造成人员伤亡事故的原因做如下分析。

6月28日(周六)操作工发现在分子筛再生气体放空口周围飘落有较破碎的分子筛棵粒。

30日早晨上班后我们对地上的分子筛进行了清扫，有4灰斗(约10千克左右)。

通过观察,在1＃分子筛开始卸压时有大量的粉尘吹出，再生时分子筛飘落也较多。

因此初步确定为1＃分子筛吸附器床层泄漏，并将情况进行了汇报，同时我们对分子筛的工作再生时各项参数趋势图以及出分子筛空气二氧化碳含量进行严密监视，每班对泄漏的分子筛进行清扫倒入专用的桶内，并对清扫数量进行记录。

7月8日分子筛的泄漏量逐步增大，每天约7灰斗(约18千克左右)，同时在2#分子筛升压时出分子筛空气中二氧化碳含量AIA1203由正常时的0.34PPm上升至0.45PPm左右，分子筛切换后又恢复正常，1#升压时则无此现象，即波动周期为4小时一次。

到7月15日分子筛切换时的波动幅度开始逐步增大，变化趋势如下表所示：
到16日14点30分又下至1.36PPm，此时由于环境气温升高加工空分量由夜里的56000m3/h降到61000m3/h。

领导对此非常重视专门招集各工种相关技术人员进行分析讨论，最后决定向公司请求停车处理。

17日6：30分子筛切换时AIA1203升至2.19 PPm。

17日早上公司同意停车，决定采取不停空压机对分子筛进行处理。

此时分子筛程序为1#分子筛冷吹后期，为了检修时其内含氧合格，操作工将程序向前赶使1#分子筛提前升压切换，当2#分子筛卸压6分钟时空分开始停车。

9：00检修人员打开1#分子筛上下人孔，操作人员拿双连球将上半身伸入分子筛下部人孔内进行置换、取样共用了约一分钟时间，但出来后感觉心跳加速、四肢无力站立不稳，有轻微窒息的感觉，化验员分析取样结果为含氧3%，后又多次取样分析均在8%以下。

当时怀疑所用的这台氨铜分析仪有问题，又搬来一台分析仪重新化验但结果仍然相同。

为确保安全我们采取微开空透送气阀的
方法，使空压机的气体少量送入分子筛由人孔吹出，十分钟后取样分析为含氧19%，维修人员方才开始进入分子筛对床层进行补漏处理。

在打开1#分子筛北部人孔检查时，发现在西北角的分子筛床面上有一个直径约两米，深约0.4米的大坑，东西两侧也有两个小坑，而分子筛总填充厚约1米。

从南侧下部人孔进入检查，在空气进口北面有大量漏下的分子筛，在东西两侧的边源与上部对应点均有漏点，钳工人员对所有泄漏点进行了补焊修复。

从北面上部人孔向其内补充分子筛4桶(约520千克)，并对床层面进行扒平。

17日下午14：25空压机开始送气，在对分子筛人孔进行检漏合格后，空分开车，16：30启动氧透。

18日0：25启动水环机，18日1：15投精氩塔，空分全部恢复正常。

1#分子筛含氧低的原因分析
1、分子筛在冷吹时其内残留的污氮气是否能吹干净
停车前1#分子筛吸附器处于冷吹后期，为了检修时其内含氧合格，操作工将程序向前赶使1#分子筛提前升压切换，当2#分子筛卸压6分钟时空分开始停车的。

也就是说1#分子筛已走正流空气6分钟。

分子筛吸附器的直径为3240MM，长度为7500MM,容积为61.8立方米，在每小时约7万多立方米的空气下，折为0.6MPａ下为11666立方米的体积流量，6分钟可将分子筛吸附器置换18次，是完全可以将分子筛在冷吹时残留的氮气置换出去的。

2、上塔的污氮气是否会进入分子筛内
当时空压机放空后，操作人员将空透送气阀关闭后将分子筛程序打入了暂停，手动打开1#分子筛吸附器缷压阀V1205进行缷压的。

上塔则是通过直径为Φ436×5mm的产品氧、氮放空阀V103和V107放空缷压的，(此时氧氮送气阀已关闭，)上塔的缷压速度应该比分子筛要快，而切时两个分子筛的加热阀都处于关闭状态，污氮气则是通过PIC1206压力设定为12Kpa控制V1210进行自动调节放空的，因此上塔的污氮气是不可能进入分子筛内的。

3、分子筛在降压时解吸的吸附质是否会造成污染
13X_APG分子筛在工作时的主要吸附对象是水份、乙炔、和二氧化碳及碳氢化合物等，对氮组份可能也有一定的吸附能力。

逐着压力降低在工作压力下所吸附的吸附质会有一部分解吸出来。

但就是PSA降至常压下其析出量也应该是较少的，而我们所用的是TSA则更少。

即便如此要使容积为62立方米含氧为20.9%的吸附器内纯度降至3%，而当时1#分子筛刚经过再生仅工作了6分钟，因此这种可能性是较小的。

4、下塔的气体是否会进入分子筛内
在空压机送气阀前有一个止回阀，其目的是防止停车时空分系统的气体倒
回空压机。

而在空冷塔至下塔的管线上是没有止回阀的。

空分停车时若空气进装置阀V101关闭不及时，则下塔的气体就会通过V101倒回进入分子筛内并从进口管道上的缷压阀排出，而据操作人员讲此次停车时V101是在分馏塔全部泄压完毕后才手动关闭的。

（V101阀在空分正常停车的情况下是不会自动关闭的）
下塔的气体倒回分子筛内会不会引起分子筛内含氧量降低呢？
正常运行时含氧为20.9%的空气进入下塔逐级上升，第一次质热交换平衡后气相中的氧浓度下降3.4个百分点为17.5%，当上升至下塔第十四块塔板的污氮抽口时含氧量已降至2%，
也就是说下塔内的气体平均含氧量是很低的。

当空分停车后下塔上部塔板上及主冷中的液体逐块塔板下流时则会把气相中的氧组份更多的冷凝下来(此时已无上升气体)，使下塔内的气体平均含氧降的更低。

下塔至主冷高度约为11米，直径2.8米，体积约为68立方米。

折至一个大气压约为400立方米的饱和气体，当复热至常温则更多。

因此笔者认为下塔的约400多立方米气体倒回到分子筛内缷压是完全能够使一个容积为61立方米的分子筛吸附器内气体的纯度降得很低。

因此我们认为这次1#分子筛含氧低也应该是这样造成的。

在以往空分停车后打开分子筛吸附器进行分析化验时也曾出现过走空气的吸附器含氧低的现象，应该也是同样原因造成的。

我们也准备在下次停车时模拟本次停车的操作过程，然后对分子筛进行取样化验，来确认故障分析的正确性。

经验总结：
在今后的计划停车操作中，应与空压机岗位配合好先缓慢关闭空气进装置阀V101，切断分子筛与下塔的气体流路后再对分子筛进行缷压，以免因下塔气体倒回分子筛内引起污染，给分子筛吸附器的检修带来不便和安全隐患。

同时要严格执行容器进入分析制度及其它相关安全规章制度，以避免人身伤害事故的发生。

参考文献：
《现代空分设备技术与操作原理》毛绍融周智勇等著杭州出版社
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