空分设备运行中的危险因素及其防范措施(正式)

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空分设备运行中的危险因素及其防范措施(正式)

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文件编号：KG-AO-6576-65 空分设备运行中的危险因素及其防

范措施(正式)

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空分设备是化工、冶金等行业重要的生产设备之一，由于其特殊的结构和介质的理化性质，发生爆炸的危险性较大。近些年来，因空分设备制造缺陷和管理不善等原因，已发生多起空分设备的爆炸事故，据不完全统计，20世纪70年末、80年代初，全国共发生小型空分设备的爆炸事故100多起，大中型空分设备事故30多起，就在上世纪90年代中期后，国内外连续发生大型空分设备爆炸，特别是空分主冷凝蒸发器中烃类物质超标引起的爆炸是近几年来事故频发的主要原因，不仅影响了生产设备的平稳运行，而且给企业和国家造成重大的经济损失。以下从实际运行经验出发，浅谈空分设备运行中存在的主要危险因素及防范措施。

1．危险因素

1．1设备外部危险因素

1．1．1油类

空分设备主要使用透平油和润滑油。透平油闪点(开口)≥195℃，属于丙类火灾危险性可燃液体，增压透平膨胀机透平油管，一旦输油管道发生泄漏，遇高热或明火，会引起火灾、爆炸；润滑油闪点(开口)≥230℃，属于丙类火灾危险性的可燃液体，输油管道一旦发生泄漏，高热或明火，也会引起火灾、爆炸。

1．1．2雷电

雷电现象是大自然中常见的自然现象之一，由于雷电的发生具有不确定性、瞬时性和强放电性，因此能给各用电设备造成严重的影响，对空分设备的正常生产和安全运行构成严重威胁。雷击能够造成电网波动或供电中断。这将造成动力设备如压缩机、泵等的停运或损坏；油泵停运，极易造成高速运转的膨胀机的轴承由于得不到强制润滑而出现故障，甚至烧瓦的事故；压缩机的停运，导致向精馏塔输送的原料空气

中断，造成严重后果；雷击能造成分子筛的电感式直流接近开关损坏，造成分子筛电加热器因连锁而无法启动；雷击还能够造成空分装置电子电气设备损坏，控制系统瘫痪，空分设备停车，直接导致后序生产的停止，严重时能造成不可想象的事故。

1．2空分设备内部危险因素

1．2．1化学性爆炸危险因素

从大多数空分设备爆炸实例的分析来看，化学性爆炸是主要的。形成化学性爆炸的主要因素有三个方面：一是可燃物，二是助燃物，三是引爆源。因此，空分设备内部危险因素可以划分到上述三个方面中。

(1)可燃物。在空分设备中，可燃物主要是碳氢化合物或油分等爆炸危险杂质。原料空气中含有一定量的碳氢化合物，它们的闪点都非常低，爆炸极限较宽，生产过程中碳氧化合物在空分装置内过量积聚，如果有引爆源存在的情况下，很容易引起爆炸。大量研究表明，在空分设备有害杂质中，乙炔是形成爆炸的最主要因素。当活塞式空压机和膨胀机的润滑油用量过

多时，可能有部分油滴或油雾随压缩空气进入精馏塔。普通润滑油在压力7 MPa、温度高于150℃时，很容易裂解为轻馏分，其沸点比原润滑油低很多，极易气化混入氧气中。空分设备检修后，也容易遗留油污在设备内。

(2)助燃物。氧气和液氧，是助燃物质，为乙类火灾危险性物质，是可燃物燃烧爆炸的基本要素之一，能氧化大多数活性物质，与易燃物如乙炔、甲烷等形成有爆炸性的混合物。液氧是空分设备发生化学性爆炸的助燃物。空分设备中可燃物的浓度达到爆炸条件时，助燃物液氧或气氧，在引爆源因素存在的情况下，极易发生化学性爆炸，液氧是空分设备化学性爆炸必不可少的条件之一，但同时也是该生产设备的主要产品之一。因此，空分设备化学性防爆问题就主要在可燃物和引爆源上。

(3)引爆源引爆源主要有：爆炸性杂质固体微粒相互摩擦或与器壁摩擦；静电放电；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；化学活性特别强的物质存在，使液氧中可燃物质混合物的爆炸敏感性增大。以下几种杂质危险因素能够制造引爆源。

1)二氧化碳。当液氧中含有少量冰粒、固体二氧化碳时，会产生静电荷，如果二氧化碳的含量提高到200-300x104％，所产生的静电位可达到3000V。同时，固体二氧化碳能够堵塞液氧通道而导致“死端沸腾”，从而使得液氧中的碳氧化合物浓度不断提高，在达到爆炸浓度后，一旦有引爆源存在即会产生爆炸。造成C02含最高的主要原因有：分子筛因长期使用下沉或气流冲击而粉碎，分子筛吸附器吸附床层出现空隙，气流短路；分子筛对特定气体有很强的吸附能力，但它有一个最佳温度工作区，进气温度超出这个工作区，会导致分子筛对C02吸附能力下降。2)氧化亚氮。氧化亚氮不属于易燃易爆组分，仅有氧化亚氮的存在不会引发重大安全事故，但它沸点高、挥发度低、溶解度小，属于堵塞组分，一旦在主冷中由于某种原因氧化亚氮以固体状态析出后，极易形成“干蒸发”或

“死端沸腾”而造成碳氢化合物的聚集，在达到爆炸浓度后，一旦有引爆源存在即会产生爆炸。常用吸附剂(氧化铝、分子筛和硅胶)对氧化亚氮仅能部分吸附。

3)液态臭氧液态臭氧(03)是一种深蓝色的液体，属于化学特性比较强的物质，在通常条件下，该液体气化、分解，使氧的分压急剧增大，增大了液氧中可燃物质混合物的爆炸敏感性，在爆发率为100％时，引爆所需能量一般下降30％～45％。在生产过程中，液氧通过空分塔阀门时，长时间受到摩擦和气流冲击，在产生的静电作用的条件下，能够使少部分液氧变成液态臭氧(03)。

4)固体粉尘固体粉尘对空分设备安全生产的危害性极大。轻者堵塞换热器通道，降低传热效率，堵塞精馏塔塔板，降低产品纯度和产量；重则堵塞乇冷板式氧通道，加速液氧中烃类杂质的浓缩和其他有害杂质在液氧中的积聚；它是一种静电放电引爆源，会引发主冷爆炸。固体粉尘主要来源于以下几方面：空气过滤器未将大气中的粉尘过滤干净，使其随