空分设备安全生产技术分析与意见

摘要：本文介绍了空分设备在生产过程中发生事故的主要部位，原因，以及如何防止氧气在充装运输过程中产生事故的技术措施。同时，在文中列出了几种碳氢化合物在氧气氛中的爆炸极限数据和如何加强安全生产的几点意见，可供有关人员参考。

1． 前言

所谓安全技术，就是研究和解释发生人为灾害的原因和过程，以及为防止这种灾害发生所必需的科学技术理论。

在空气分离生产活动中所发生的人为灾害有多种多样，例如：由易燃、易爆性物质引起的火灾与爆炸；压力设备和管道破裂引起的灾害；工作人员吸入有害杂质引起的中毒；由于缺氧引起的窒息；劳动中安全措施不力引起的伤亡以及环境污染引起的有关灾害等等。

安全是各个生产部门一个重要的永恒主题，安全生产对各个行业都是至关重要的，而气体行业更具有其特殊性。目前氧气已在国民经济中得到广泛应用，并在钢铁、有色冶金、化肥、化工及国防部门的应用占有重要的地位。空分设备的安全，不但影响设备本身特别是人员的安全，同时直接关系到企业本身的经济效益，灾害和事故的发生，其原因是比较复什的，因此空分设备的生产安全问题是一个十分重要的研究课题。在这方面虽然做了大量工作，但几十年来我国空分行业的各类空分设备中仍有各种事故发生，给企业带来的损失是严重的，教训及经验也是深刻的，需要引起各级领导及从事空分和氧气使用行业所有人员的高度重视，应认真的吸取教训，总结经验，群策群力，不断提高空分设备的使用安全水平。

2． 空分设备发生事故的部位和原因

空分设备的安全生产，主要包括空分设备（各生产部机）的生产安全和氧气使用过程中（含氧气管道、氧压机、氧气瓶及使用车间等）的生产安全二大部分。下面将分别进行讨论。

2．1空分设备的安全技术

空分设备在运行时发生的爆炸事故，一般可分为二大类：

1）爆炸危险性杂质在空分设备某部位聚集而引起的爆炸；

2）由误操作或错误的检修、错误的设计选材引起的爆炸；

根据有关统计资料在空分设备中因危险性杂质聚集而发生爆炸的部位有：下塔

液空；下塔液氮槽；液空进上塔口；主冷凝蒸器；液氧泵；气液分离器及排液管、阀等。

空分设备中有关部位发生爆炸的原因，主要是空气中危险杂质在这些部位聚集而引起的。空气中危险杂质的含量见表1。

表1 空气中危险杂质含量（体积）

空分设备经过一段时间的运行某些危险杂质聚集的数量当达到爆炸数量后，此时在系统中又同时存在一些引爆源：如汽蚀现象、静电放电、爆炸性杂质固体颗粒间磨擦和与设备壁磨擦、化学反应敏感物质等，就会引起爆炸。

各种危险性杂质对空分设备的危害程度经评定，一般认为乙炔（C2H2）对空分设

备的危害性最大。由于乙炔的化学性质不稳定，在液氧中的溶解又非常小，析出的固体乙炔在液氧和氧蒸汽环境中，当具备某些特定条件时很容易发生爆炸，所以空分设备中液氧的乙炔含量必须严格控制，不允许超过规定的极限值。目前规定液氧中的乙炔含量，大中型空分必须控制在小于0.1×10-6,小型空分控制在小于1×10-6,超过规定值时进行主冷液氧排放。(按操作说明书规定操作)

对几种碳氢化合物危险杂质在液氧中爆炸敏感性大小的排列次序为： 乙炔 丙烯 乙烯 丁烯 丁烷 丙烷 甲烷， 这里需指出的是，虽然丙烷排序在后，但是由于丙烷在液氧中的溶解度很高，而蒸汽压力又较小，很难清除，故也是重要的爆炸因素。

乙炔在液氧和液空中溶解度见表2。

几种碳氢化合物在气氧和液氧中的爆炸极限见表3。

表2

乙炔在液氧和液空中溶解度

溶液名称

乙炔溶解度㎝3/L

104K

99．4K

98．0K

83K

液氧

13

10．4

9．9

3

液氮

14

14

14

4

液空

13．7

13．1

38%O2液空

12．5

3．6

45% O2液空

12．4

3．55

表3 碳氢化合物在气、液氧中爆炸极限

混合物名称

在液氧中所呈状态

爆炸下限（体积）%

气氧

液氧

氧—乙炔

悬浮状

2.5

2.8

氧—乙烯

悬浮状

3.0

4.5

氧—丙烯

分层状

2.1

0.37

氧—甲烷

溶液

5.1

20.0

氧—丙烷

分层状

2.3

1.5

氧—丁烷

悬浮状

1.8

1.7

如何防止空分设备发生燃烧爆炸事故的措施,目前主要有以下几个方面：

1) 在制氧站建站时就应选择周边环境好空气干净的地区，而且制氧站必须远离乙炔生产厂、石油气供应站和有碳氢化合物驰放的化工厂，从根本上减少碳氢化合物被带入空分设备；

2) 空压机进气口，必须设置空气吸入过滤器，在工程设计时注意吸风口位置的高度和风向，减少危险杂质和固体尘埃颗粒被吸入空分系统；

3) 采用无油润滑空气压缩机，这样系统中就不存在因空气压缩产生的高温使润滑油裂解生成危险性杂质的问题。同时空分设备采用了分子筛吸附器后，可除去空气中部分碳氢化合物；

4) 空分设备运行中应定期进行液空、液氧中乙炔、碳氢化合物含量的分析。操作中要定期排放液氧（其量按操作说明书规定），这是防止碳氢化合物聚集的重要措施；

5) 空分设备运行中的工艺参数应稳定，特别是主冷液氧面高度不要长期在低于规定值下运行，以防碳氢化合物超标；

6) 空分设备操作要求平稳，不能大起大落，减少冲击、压力脉冲，有关设备应按规定接地，导除系统产生的静电。

2．2氧气管道的安全

输送氧气的管道其安全十分重要，当系统工艺配置和操作不当时都会引起燃烧和爆炸。例如氧气管道上使用闸阀，在阀门开放的一瞬间其通道是一条很细的狭缝，会造成氧气流速加快，大大超过原规定的指标，此时氧气中如夹有管道金属脏物时，与管壁磨擦形成火花，就会发生燃烧爆炸，目前氧气管道上已不允许使用闸阀，一般来说氧气管道上阀门开启的动作要缓慢。

厂内架空的氧气管道每隔80～100m应设有防雷、防静电接地措施，厂房内氧气管道也应有防静电接地，氧气管道上的法、螺纹接口两侧均应用导线作跨接，其电阻值应小于0.03Ω。

氧气管道的主线上，宜配置阻火铜管。氧气管道的弯头、分岔头不应与阀门出口直接连接，阀门出口侧一般应有1.5m长的直管段。

氧气管道的敷设，以及与其它气体管道、电缆等的安全距离和技术要求严格按照有关规定执行。

氧气管道的选材、管径大小直接涉及到氧气管道的强度、管内流速及使用安全，应按有关规范规定选用。

2．3气瓶充装运输

的安全

首先检查充装站的基本条件,即人员条件、厂房条件、设备条件、人员安全知识、规章制度、持证上岗等均应符合国家有关标准、规范的要求，否则不得充装或吊销营业执照。

对充装人员进行安全操作培训，坚决执行气瓶“八不充装”规定，对于有可燃气体充装的站，要安装防错装接头。

严格实施气瓶检查制度，防止气瓶超限使用。气瓶应专瓶专用，不得随意改装，必须改装时报请有关上级部门批准审查。同时改装工作也应按照国家有关规程、标准规定的程序严格实施。

在氢氧站内应设置产品纯度自动分析仪器，确保产品不形成爆炸性气体混合物。

气瓶在搬运中严禁敲击、碰撞，做到轻搬轻放，防止气瓶曝晒。气瓶在搬运过程中发生事故较为频繁，教训深刻，企业一定要有强硬的措施和严格规章制度来防止事故发生。

2．4设备检修时的安全

空分设备检修必须拟定检修工作计划，并进行充分准备后方可开始检修。在检修前一般应做好以下几项工作：

1）对处于低温状态的设备应加热至常温；

2）设备、管路内有压力时，必须降到大气压；

3）对分馏塔以及氮气容器，应用干燥空气置换；

4）检修设备必须与正在生产的设备系统要可靠切断。

2．5空分设备检修中应注意的一些问题：

1）严禁对带压和存有低温液体的设备、管线进行检修；

2）对氧气设备应用干燥空气置换，当氧含量低于22%后方可进行检修；

3）对氮气设备和管线应用干燥空气冲洗置换，直至设备和设备周围环境

达到空气中含氧量后方可检修；

4）对与氧气接触的另部件、管路检修时，工具、手套等必须忌油；

5）在高空作业必须有可靠的安全措施，特别是进入分馏塔冷箱内作业时，必须

二人一组，一人在内，另一人在人孔外观察、协助检修，一当发现问题时将可及时处理，要保持冷箱内通风，确保检修人员安全。

6）检修完成后，必须进行试压检漏；

7）整个检修过程作好记录。

3．加强设备安全的意见

每一个空分设备事故的发生都有其独特的原因，但是也有一定的共性，所以说空

分设备的安全是一个综合性的课题。在一个事故发生后加强和例行一般的安全性检查是必要的，但仅仅是停留在这一点上是不够的，需要进行认真反思，加强综合治理，完善各类安全规章，加强人员安全意识教育，做到能事先防范事故的发生，现提出以下几点意见：

3．1加强人员对空分设备安全意识教育，加强企业管理。

提高安全意识的认识，对各级人员，特别是对领导人员来说非常重要，要正确的处理好安全与生产的关系，明确加强企业日常安全管理的重要性，发现生产中存在不安全隐患能及时处理，将危险因素消灭在事故发生之前。

企业应建立正常的规章制度，并认真严格的执行。因为许多事故往往就是不按规章制度办而发生的，例如不按规定时间检测碳氢化合物含量；不按规定检修和维护设备，造成设备长期带病生产；不按气瓶充装管理制度工作，发生气瓶混装、错装等等，这些都是造成事故发生的原因。

3．2采用先进设备和技术，增强设备安全性。

采用先进工艺和技术生产制造的空分设备，是增强空分设备安全性能的重要手段。近年来我国空分设备技术发展很快，小型空分设备已全部采用了全低压工艺流程，控制水平方面也有了很大提高，不仅实现了大幅度的节能降耗，而且空分设备的安全性能也得到了很大的提高。

3．3进一步完善和健全相关的规程、规范，使生产处于安全、可靠的轨道。

经过多年的努力，我行业已制定了有关的国标及总标，各企业和行业协会也制定了相关的规范和标准，可以说所有这些规范和标准，对确保空分行业各企业生产安全起了重要的作用。但是由于空分技术的不断发展，以及这 些规范和标准在编制过程中存在着一定的局限性，所以各企业应及时对自己的规范、标准进行修订和完善。

3．4对旧设备改造更新，有利于节能和安全生产。

空分设备一般的使用年限大约在15-20年，虽然目前还没有严格的明确规定，但是随着科学技术的不断发展，老设备的技术经济指标和安全性都将相对落后，所以对老旧设备进行改造更新是十分必要的，有利节能和生产安全。

3．5提高空分设备操作人员的素质，是空分设备安全生产的重要保证。

有了先进的技术和设备以及完善的监控手段，这仅仅是安全生产的一个重要方面，但所有这些设备还必须有高素质的操作人员来操控，否则也是不行的。因此说生产管理和操作者的业务水平和认真负责的态度则是安全生产的重要因素。企业应重视对现有人员的培训和进修，让基层中有更多的优秀人才在工作，那么企业的安全生产和管理水平就一定能提到一个新的高度。