空分装置爆炸危险性分析与安全技术措施研究

李志颖 董加存

摘 要：在空分装置管理过程中，要对空分装置的设计、制造、施工以及生产安全管理进行准确的分析，确保空分装置能够在当前的社会建设中实现长期、安全、长周期的运行，提高运行的整体效果，防止爆炸一次又一次的发生。

关键词：空分装置;爆炸危险性分析;安全技术措施

0 引言

目前国内外空分装置多数情况下所采用的是深度冷冻空气分离技术，以空气作为原料，通过压缩机吸入并且压缩，再经过冷却和净化等流程进入冷箱，将其低温分离，生产出氧气、氮气、液氧、液氮、液氩等产品。这些气体在生产的过程中会存在很多危险因素，比如说容易发生火灾爆炸、容器爆炸、中毒窒息、低温冻伤等一系列事故，这也促使空分装置的爆炸危险成为当前人们需要去分析的主要问题之一。本文简要分析了空分装置爆炸的危险原因以及提出了相关的防控措施。

1 空分装置爆炸危险性分析

空分装置一直以来都是石油、化工以及冶金行业的重要配备装置之一，随着使用的规模在逐步扩大，生产的过程中，对安全稳定的要求也越来越高。空分装置的防爆工作一直以来都是空分装置在运行时的重要环节，国家及企业给予其高度的重视。空分装置的爆炸主要有气体爆炸、空分精馏塔爆炸、冷凝蒸发器爆炸以及高压氧管道爆炸等。空分精馏塔的爆炸，与空分装置所采用的流程有着密切的关系，与操作亦紧密相连。对空分装置爆炸的危险性进行分析，其中物质危险性占据最大。在物质危险性分析中包括了氧气、氮气以及油料。高压氧气，是空分装置的主要产品之一，也是非常有效的助燃物质，为乙类火灾危险性物质。氧气是可燃物爆炸和燃烧的最基本要素之一，能氧化大部分的活性物质，比如甲烷，乙炔、油类物质，这些都有可能形成较为强烈的爆炸混合物。当压力高于2.94MPa时，氧气与油脂进行混合和接触，就会在最短的时间内通过氧化反应放出大量的热。由于化学反应是极为迅速的，很容易可以达到油脂的燃点，促使油脂迅速燃烧。如该过程发生在管道或是容器内会的密闭空间，会导致温度急剧升高，达到3000℃左右时，压力就可以高出十倍，一定会造成爆炸的现象。氮气也是空分装置的主要产品之一，其本身是一种窒息性气体，很容易出现中毒、昏迷等一系列的危险情况。油料包括了润滑油和润滑脂，也是空分装置出现爆炸的危险性因素之一。如润滑油泄漏遇到了高热或者是明火，很容易引起火灾或是爆炸。空分装置最容易发生的安全事故是主冷凝蒸发器总烃含量超标，直接会造成主冷凝发器发生爆炸。

2 空分装置爆炸安全技术措施

2.1 空分装置设置的区域以及清除爆炸物

空分装置在厂区的位置选择尤为重要，多数情况下应该将其放入在环境清洁地区，湿度小，周围的有害气体、固体尘埃相对减少，应选择上风侧进行空分装置的设置，要求空分装置与周围设施的防火间距能够符合我国《石油化工企业设计的防火相关规范》以及《氧气相关气体安全技术规范的规定》不断减少吸入的可燃物，保证空气中的原料质量。压缩机组采用仪表空气进行密封，随着科技的进步，完全从基本上杜绝润滑油以及轻馏分的来源，减少空分装置爆炸的危险。为了减少空分装置爆炸的可能性，在分析可爆物的过程中，发现其常见的可爆物共有以下几种可能：第一，在下塔底部导入上塔的液空管路上，设置一液空吸附器，其目的是清除液空中的乙炔以及其他碳氢化物，降低可燃可爆的风险。第二，不断抽取主冷中液氧，降低主冷中乙炔及其他碳氢化合物的聚集，或者液氧中乙炔含量或是其他碳氫化物的浓度接近于极限时，应在短时间内将其进行全部或部分的排放。第三，应明确定期对空分冷箱设备每运行满一个周期之后，应该停车进行全面的加温，并且彻底的清除设备内所有的碳氢化合物以及相应的油脂，确保清除冷箱内死角聚集碳氢化合物的危险。第四，定期对氧气管道的管件进行分析，包括薄弱部分、焊缝处，应进行厚度、射线的分析，消除管道缺陷可能造成的爆炸燃烧的风险。第五，施工过程严格控制所有的氧气管道管件内壁是平滑的，并没有任何的锐边、毛刺以及焊瘤，且管道内部需要做到无油脂、无杂质，要求在开工之前，对所有的设备管线要做好酸洗钝化、脱脂以及吹扫工作，确保其合格之后才能进行正常使用。

2.2 防止可爆物局部浓缩

有的精馏塔爆炸是由于在液氧中其乙炔含量不高造成的，在面对这种情况下应该考虑到该冷箱内是否出现了乙炔以及碳氢化物在设备某些死角局部浓缩析出造成的，需要采取有效的措施防止可爆物的局部浓缩，其中包括了以下三个方法：第一，如果停车时间相对较长，则需要将冷箱内所含有的液氧、液空液体直接排放掉，避免在自然蒸发时出现了乙炔以及碳氢化合物浓缩析出的情况。第二，应保持液氧液面的稳定状态不能够低于设计值的高度。第三，在结构方面需要避免死角，防止由于通道堵塞、局部堵塞而造成的流动不畅等一系列的问题。

2.3 其他的防控措施

为了确保空分装置的爆炸危险在可控范围，采取其他的防控措施，其中包括了以下几点：第一，为了防止静电的产生，空分装置的冷箱、泵箱、氧管道、动静设备、管廊结构等都设有静电接地设施，并在地下形成静电接地网，有效避免了静电对设备的危害。第二，通过选择吸附性强的分子筛，除去进冷箱空气中的二氧化碳、乙炔、碳氢化合物，从源头控制保证冷箱的稳定运行。第三，严格控制各项工艺指标在正常操作范围内，防止超压超温造成爆炸或冷脆裂。第四，针对低温液体，比如常见的液氧、液氮、液氩等储槽设备，需要设置液位计、温度计、压力表以及高液位报警设施、超压泄放装置以及真空保护的自增压装置设施。第五，空分装置设置一套完整的设备保护连锁系统，保护各设备的稳定可靠的运行。

3 结语

综上所述，空分装置爆炸对经济发展以及社会稳定、人民幸福而言都会带来一定的负面影响，空分装置发生爆炸事故的种类较多，无论是安装过程疏于监管、或设备缺陷、或者是操作错误、亦是乙炔以及其他的碳氢化合物聚集的爆炸，只要严格监控每个环节在国家规范允许范围内，完全可以降低爆炸的可能性，提高石油化工企业的经济效益，为国家和社会带来稳定的收入效益。

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