淺談空分裝置液氧中碳氫化合物的危害與防治

何 衛

（湖北雙環科技股份有限公司 安全環保部，湖北 應城 4 3 2 4 0 7）

淺談空分裝置液氧中碳氫化合物的危害與防治

何 衛

（湖北雙環科技股份有限公司 安全環保部，湖北 應城 4 3 2 4 0 7）

介紹了雙環公司在空分裝置液氧碳氫化合物安全管理方面的情況，通過探討空分裝置液氧中碳氫化合物種類、危害、爆炸機理、濃度控制指標、監控頻率、異情處理、如何防治等問題，提出確保空分裝置液氧生產系統安全運行方面的建議。

空分液氧；碳氫化合物；危害與防治

雙環公司合成氨事業部現有5套空分裝置，空分裝置生產的液態氧中含有微量的碳氫化合物（總烴），當這些碳氫化合物含量達到一定的濃度后，在一定的外界條件下能和液氧發生爆炸［1、2］，其中乙炔最容易和氧發生爆炸，因此將液氧中碳氫化合物含量（尤其是痕量乙炔含量）嚴格控制在安全值以下對空分裝置安全生產是非常重要和必要的。

1 液氧中碳氫化合物含量的基本情況

為了空分裝置的安全生產，我公司自建廠以來堅持每周分析2次空分裝置液氧中碳氫化合物含量，2 0 0 6年以后改為每天分析1次，及時將分析數據報給空分操作崗位和填入《雙環生產控制分析日報》并通過網絡發向信息平臺。

通過對空分裝置液氧中碳氫化合物含量分析測定，發現2 0 0 0年以后幾套空分裝置液氧中碳氫化合物含量有所升高，液氧中總烴含量隨氣溫升高而升高（夏天5～9月最高），1＃空分裝置液氧中總烴含量在5套空分裝置中最高（可能與煤氣柜距離太近有關）。而全國同行業空分裝置液氧中總烴含量一般在3 0～5 0p p m。我公司分析數據情況見表1。

表1 近1 0年來空分裝置液氧中碳氫化合物含量變化統計表

通過將我公司空分與其它單位空分裝置對比分析，發現我公司合成塔、煤氣柜在空分裝置周圍，生產過程中合成塔、煤氣柜會排放廢氣，廢氣中含有大量碳氫化合物，主要是甲烷。而空分裝置周圍沒有這些廢棄排放源的公司，液氧中碳氫化合物都比較低，一般在3 0～5 0p p m。因此如何有效控制合成塔、煤氣柜廢氣排放（主要是含甲烷等碳氫化合物的氣體）成為管理的重點。

2 液氧中碳氫化合物的危險性與防范措施

液態氧中的碳氫化合物是甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷等由碳元素和氫元素組成的化合物統稱。由于甲烷的分子結構為非極性，液氧分子也是非極性分子結構，因此甲烷在液氧中的溶解度大，在液氧沸騰狀況下，溶解度大的甲烷在液氧中基本上形成均一混合系，很難達到爆炸極限。乙烷、丙烷、丁烷等飽和烷烴為極性分子，在液氧中溶解度不大，容易析出，但它們的分子中的碳碳鍵只含一個很穩定的σ鍵，碳碳σ鍵不容易斷裂，分子相對比較穩定不容易發生爆炸。而乙烯、丙烯、乙炔等不飽和烷烴同樣是極性分子，在液氧中溶解度不大，容易析出，但它們的分子中的碳碳鍵含有一個很穩定的σ鍵和1～2個很不穩定的π鍵，碳碳π鍵很不穩定，容易斷裂與氧反應而發生爆炸，尤其是乙炔分子中含有兩個很不穩定的碳碳π鍵，而且分子兩端都容易被氧攻擊而斷裂不穩定的碳碳π鍵發生化學反應產生爆炸，因此液氧中碳氫化合物爆炸敏感性依次為：甲烷＜乙烷＜丙烷＜丁烷＜丁烯＜乙烯＜丙烯＜乙炔。很多空分防爆專家也提出乙炔是空分爆炸的最危險物質。通過多年來的分析測定我公司液態氧中的碳氫化合物含量，主要由甲烷組成，其它成分含量極少，2 0 0 5年以來乙炔含量儀器長期未檢出。

因此從以上液氧中的碳氫化合物危險性分析看來，防范措施要注意以下幾點：

1）要轉變控制指標的觀念，即重視總烴含量控制指標轉到既重視總烴含量又重視乙炔含量的思路上來。具體說來，就是在空分裝置液氧中碳氫化合物含量高時（大于2 0 0p p m）應該以乙炔含量作為停車值（停車值為1.0p p m，報警值為0.1p p m）。

2）當空分裝置液氧中碳氫化合物含量大于2 0 0 p p m時應該加大空分裝置液氧排放量，排完后及時取樣分析，重點監測乙炔含量，直到碳氫化合物含量和乙炔含量都在公司控制指標以內。

3）當空分碳氫化合物超標時要及時取樣分析周圍空氣中碳氫化合物含量，檢查周圍空氣中是否含有大量碳氫化合物。有效控制周圍生產裝置排放碳氫化合物的總量。

4）應加大色譜分析儀器設備的投入，確保乙炔能準確測定。目前監測液氧中碳氫化合物含量主要用到氣相色譜儀，2 0 0 2年以前我公司分析碳氫化合物含量主要用大連化物所生產的G S－3型氣相色譜儀，但該儀器由于使用年限長，靈敏度明顯下降，基本上不能測定含量低于1p p m乙炔。雙環公司2 0 0 5年采購大連化物所的H Z T－0 3型碳氫化合物色譜儀，該儀器可分析甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯8種成分，色譜峰分離效果好，儀器靈敏度高，尤其對乙炔最低檢出限可達0.0 5p p m。在我公司使用6年來效果非常好。

2 0 0 8年我們高度關注，制定相關措施和制度，空分碳氫化合物近3年來趨于穩定。

3 問題與討論

由于雙環公司合成塔、煤氣柜在空分裝置周圍，生產過程中合成塔、煤氣柜會排放廢氣，是空分裝置液氧碳氫化合物超標的主要原因，希望以后新上空分裝置時能充分考慮這些，遠離碳氫化合物排放源。

目前雙環公司碳氫化合物分析沒有采用在線分析，希望儀表廠家生產出方便快捷的在線色譜分析儀，既能準確測定液氧氣化后的碳氫化合物含量（因為同一液氧樣品氣相中碳氫化合物含量比液相中低許多），又能將分析數據及時傳向安全管理部門，以方便在線管理。

［1］ 謝瓊.空分設備碳氫化合物超標處理［J］.深冷技術，1 9 9 9（3）

［2］ 呂湘濱，等.空分裝置中烴含量控制［J］.中氮肥，2 0 0 1（6）

T Q 1 1 6.1 4

B

1 0 0 5－8 3 7 0（2 0 1 2）0 5－3 8－0 2

2 0 1 2－0 7－1 0

何衛（1 9 6 9—），畢業于武漢化工學院，工程師，國家注冊安全評價師、國家注冊安全工程師、湖北省安全專家，現擔任公司安全環保部部長。