1、淺談空分設備運行危險因素及其防范措施摘要介紹了空分設備運行中主要危險因素的危害和來源。根據危險因素存在空分設備中位置的不同，分為設備外部和設備內部危險因素。而設備內部危險因素按爆炸性質的不同分為化學性爆炸和物理性爆炸危險因素，化學性爆炸危險因素按爆炸條件分為可燃物、助燃物和引爆源危險因素。關鍵詞：空分設備；危險因素；防范措施；爆炸空分設備是化工、冶金等行業重要的生產設備之一，由于其特殊的結構和介質的理化性質，發生爆炸的危險性較大。近些年來，因空分設備制造缺陷和管理不善等因，已發生多起空分設備的爆炸事故，據不完全統計，20世紀70年末、80年代初，全國共發生小型空分設備的爆炸事故100多起，大中

2、型空分設備事故30多起，就在上世紀90年代中期后，國內外連續發生大型空分設備爆炸，特別是空分主冷凝蒸發器中烴類物質超標引起的爆炸是近幾年來事故頻發的主要原因，不僅影響了生產設備的平穩運行，而且給企業和國家造成重大的經濟損失。以下從實際運行經驗出發，淺談空分設備運行中存在的主要危險因素及防范措施。11.危險因素1.1空分設備外部危險因素1.1.1雷電雷電現象是大自然中常見的自然現象之一，由于雷電的發生具有不確定性、瞬時性和強放電性，因此能給各用電設備造成嚴重的影響，對空分設備的正常生產和安全運行構成嚴重威脅。雷擊能夠造成電網波動或供電中斷。這將造成動力設備如壓縮機、泵等的停運或損壞；油泵停運，極

3、易造成高速運轉的膨脹機的軸承由于得不到強制潤滑而出現故障，甚至燒瓦的事故；壓縮機的停運，導致向精餾塔輸送的原料空氣中斷，造成嚴重后果；雷擊能造成分子篩的電感式直流接近開關損壞，造成分子篩電加熱器因連鎖而無法啟動；雷擊還能夠造成空分裝置電子電氣設備損壞，中控控制系統癱瘓，隨即空分設備停車，導致后序生產的停止，嚴重時能造成難以預料的事故，后果不堪設想。1.1.2油品空分設備主要使用透平油和潤滑油。透平油閃點(開口)195，屬于丙類火災危險性可燃液體，增壓透平膨脹機透平油管，一旦輸油管道發生泄漏，遇高熱或明火，會引起火災、爆炸；潤滑油閃點(開口)230，屬于丙類火災危險性的可燃液體，輸油管道一旦發生

4、泄漏，遇到高熱或明火，也會引起火災、爆炸。1.2空分設備內部危險因素1.2.1化學性爆炸危險因素從大多數空分設備爆炸實例的分析來看,以化學性爆炸居多。形成化學性爆炸的主要因素有三個方面：一是可燃物，二是助燃物，三是引爆源。因此，空分設備內部危險因素可以劃分到上述三個方面中。1.可燃物在空分設備中，可燃物主要是碳氫化合物或油分等爆炸危險雜質。原料空氣中含有一定量的碳氫化合物，它們的閃點都非常低，爆炸極限較寬，生產過程中碳氧化合物在空分裝置內過量積聚，如果有引爆源存在的情況下，很容易引起爆炸。大量研究表明，在空分設備有害雜質中，乙炔是形成爆炸的最主要因素。當活塞式空壓機和膨脹機的潤滑油用量過多時，

5、可能有部分油滴或油霧隨壓縮空氣進入精餾塔。普通潤滑油在壓力7 MPa、溫度高于150時，很容易裂解為輕餾分，其沸點比原潤滑油低很多，極易氣化混入氧氣中。空分設備檢修后，也容易遺留油污在設備內。2.助燃物氧氣和液氧是助燃物質，為乙類火災危險性物質，是可燃物燃燒爆炸的基本要素之一，能氧化大多數活性物質，與易燃物如乙炔、甲烷等形成有爆炸性的混合物。液氧是空分設備發生化學性爆炸的助燃物。空分設備中可燃物的濃度達到爆炸條件時，助燃物液氧或氣氧，在引爆源存在的情況下，極易發生化學性爆炸，液氧是空分設備化學性爆炸必不可少的條件之一，但同時也是該生產設備的主要產品之一。因此，空分設備化學性防爆問題就主要在可燃

6、物和引爆源上。3.引爆源引爆源主要有：爆炸性雜質固體微粒相互摩擦或與器壁摩擦；靜電放電；氣波沖擊、流體沖擊或汽蝕現象引起的壓力脈沖，造成局部壓力高而使溫度升高；化學活性特別強的物質存在，使液氧中可燃物質混合物的爆炸敏感性增大。以下幾種雜質危險因素能夠制造引爆源。二氧化碳當液氧中含有少量冰粒、固體二氧化碳時，會產生靜電荷，如果二氧化碳的含量提高到200-300*104，所產生的靜電位可達到3000V。同時，固體二氧化碳能夠堵塞液氧通道而導致“死端沸騰”，從而使得液氧中的碳氧化合物濃度不斷提高，在達到爆炸濃度后，一旦有引爆源存在即會產生爆炸。造成C02含最高的主要原因有：分子篩因長期使用下沉或氣流

7、沖擊而粉碎，分子篩吸附器吸附床層出現空隙，氣流短路；分子篩對特定氣體有很強的吸附能力，但它有一個最佳溫度工作區，進氣溫度超出這個工作區，會導致分子篩對C02吸附能力下降。氧化亞氮氧化亞氮不屬于易燃易爆組分，僅有氧化亞氮的存在不會引發重大安全事故，但它沸點高、揮發度低、溶解度小，屬于堵塞組分，一旦在主冷中由于某種原因氧化亞氮以固體狀態析出后，極易形成“干蒸發”或“死端沸騰”而造成碳氫化合物的聚集，在達到爆炸濃度后，一旦有引爆源存在即會產生爆炸。常用吸附劑(氧化鋁、分子篩和硅膠)對氧化亞氮僅能部分吸附。液態臭氧液態臭氧(O3)是一種深藍色的液體，屬于化學特性比較強的物質，在通常條件下，該液體氣化、

8、分解，使氧的分壓急劇增大，增大了液氧中可燃物質混合物的爆炸敏感性，在爆發率為100時，引爆所需能量一般下降3045。在生產過程中，液氧通過空分塔閥門時，長時間受到摩擦和氣流沖擊，在產生的靜電作用的條件下，能夠使少部分液氧變成液態臭氧。固體粉塵固體粉塵對空分設備安全生產的危害性極大。輕者堵塞換熱器通道，降低傳熱效率，堵塞精餾塔塔板，降低產品純度和產量；重則堵塞主冷板式氧通道，加速液氧中烴類雜質的濃縮和其他有害雜質在液氧中的積聚；它是一種靜電放電引爆源，會引發主冷爆炸。固體粉塵主要來源于以下幾方面：空氣過濾器未將大氣中的粉塵過濾干凈，使其隨空氣進入空分塔；空分設備加熱系統干燥器的鋁膠粉末隨空氣進入

9、空分塔；硅膠吸附器產生的粉末隨液空和液氧進入上塔和主冷；空分塔內鋁合金管道或容器因腐蝕和老化產生的氧化鋁粉末進入主冷空分設備；在制造、安裝和檢修時不小心，很可能使灰塵、金屬粉末或珠光砂進入容器或管道，最終進入主冷。1.2.2物理性爆炸危險因素根據壓力容器安全技術監察規程附件一，壓力容器的設計壓力(p)分為低壓、中壓、高壓、超高壓4個壓力等級，具體劃分如下：低壓01 MpaP16 MPa，中壓16 MpaP10MPa，高壓10 MpaP100 MPa。空分設備中，很多裝置的最高工作壓力都會處在高壓段，如果這些裝置的壓力超過設計允許值或壓力表失靈，均存在著裂紋、破碎、爆炸的危險。另外，輸氣壓力管道

10、也會存在類似的危險。2、空壓機的危險因素2.1空壓機危險因素的主要表現21、用油潤滑空壓機的危險因素早期的空分設備選用活塞式壓縮機，氣缸用機械油潤滑。空壓機汽缸油在高溫下很容易產生結碳，使空氣排出管道有效流通直徑逐漸縮小，流速不斷加大，當流速超過極限時，氣流摩擦所產生的能量點燃結碳，會導致管道爆炸。空壓機的氣缸油或輕餾分隨氣流帶入分子篩純化器，會引起分子篩中毒，吸附能力降低，二氧化碳吸附不徹底。不僅堵塞板翅式換熱器，影響運行周期，還會使液氧中二氧化碳增加，逐漸析出成冰狀固體與冷凝蒸發器內壁摩擦，產生靜電。2、軸位超標的危害因素正常情況運行下，離心式壓縮機轉子葉輪兩側的軸向力是互相抵消的，不平衡

11、的部分由平衡盤來減小軸向推動，剩余部分由止推軸承來承擔。當軸向力增加，或止推軸承受損等因素，都會導致軸位移嚴重偏離。3.危險因素的防范措施3.1加強空分設備的管理1.定期清洗運轉2年或更長時間時，應對精餾塔及液氧循環系統進行清洗脫脂，主冷單元應浸泡8 h，清洗后用足夠壓力的空氣徹底吹除，而后充分加溫干燥。2.防止靜電積聚及雷擊液氧的單位電阻較大，易于產生靜電，在不接地情況下可產生數千伏的靜電電壓，同時雷擊對空分設備也有很大的威脅，所以要定期對空分裝置進行接地檢查。3.防止油的進入若油被帶入空分裝置，會污染吸附劑，影響對乙炔的吸附，所以應取消易使空氣帶油的羅茨風機，加強膨脹機的檢修和維護。4.加

12、強電石渣的管理電石渣中剩余乙炔對空氣污染很大，特別是下雨天更為嚴重，應嚴格管理，最好遠遠埋于地下。5.加強操作、維護、管理對于清除有害雜質的環節要認真；監測用的儀器、儀表要定期校驗；超周期運行要慎重，要及時停車加熱吹除；嚴格遵守工藝紀律，杜絕違章作業，嚴格執行“四不放過”。32加強設備前端的凈化(1)加強原料空氣質量控制氧氣生產區應常年在上風向，距乙炔發生站300m以上，遠離有害氣體源，加強原料空氣質量控制，一旦污染嚴重，要采取相應措施。(2)清除有害物質，防止碳氫化合物等積聚充分發揮液空液氧吸附器清除有害雜質的作用，嚴格按期倒換吸附器和控制加熱再生溫度，提高吸附效率；從主冷中排放1的產品液氧

13、，清除碳氫化合物；定期對空分進行大加溫，以除去積聚在熱交換器和精餾塔內殘留的二氧化碳及碳氧化合物雜質；液氧泵長期投入運行，采用分子篩吸附的，氧化亞氮吸附效果不好，可在分子篩吸附器內加一層5A分子篩。33建立完善的監測體系及報警系統采用高、精、尖檢測儀表，實現空分氣源及設備內有害雜質的在線和離線監測，監測對象包括：乙炔、甲烷、總碳、二氧化碳、氧化亞氮等有害物質。空分設備安裝相應報警系統，若環境惡化時，能夠起動預警系統和有效措施，把有害物質控制在標準之內。對潤滑油的油脂質量及含量進行監測，保證有足夠黏度和穩定性，確保空壓機出口空氣不帶油。4.結論空分設備危險因素眾多，“隱患險于明火，防范勝于救災”，防范這些不安全因素的工作不