空分設備運行中的危險因素及其防范措施

殷新華

摘要：隨著我國經濟的高速發展，危險化學品生產的單位隨之增多，相應事故發生的危害日益增多。本文介紹了空分設備運行中主要危險因素的危害和來源，并有針對性提出了建議。

關鍵詞：空分設備，危險因素，措施

1我國現代空分設備實際運行狀況

深冷法空氣分離自1903水由德國卡爾·林德教授發明投運10m3/h制氧機至今，已有一百年的歷程，回顧空分流程，從簡單節流的高壓流程到中壓帶膨脹機循環流程、高低壓流程、低壓帶透平膨脹的流程；壓力從高壓（20MPa）到低壓（≤1MPa），容量從小（10m3/h）到大（10萬m3/h）。總之，空分設備的發展史是圍繞降低單位能耗和提高安全性而不斷改進的，越是現代的設備容量越大、壓力越低、能耗越少、安全程度越高：這是世界空分設備發展的總趨勢。

我國從1953年開始制造第一套50m3/h空分設備至今也有50年歷史了，在我國黨和政府的正確引導下，通過從事空分設備工程技術人員的努力，用50年時間走完了國外發達的資本主義國家需100年走過的路程，我國空分設備制造設計水平已達到世界90年代末期水平，局部技術達到國外先進水平。現代研制的空分設備安全性不斷提高。但是我國經濟發展總的還是較落后，設備更新緩慢，應該淘汰的設備還在運行，應該報廢的設備還在湊合使用。

2 空分設備外部危險因素

2.1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。

2.2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，輸油管道一旦發生泄漏，遇到高熱或明火，也會引起火災、爆炸。

3空分設備內部危險因素

3.1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，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。

4 空分設備風險防范措施

4.1設備管道內表面的脫脂

空分設備在投入運行時，空分設備與空氣、液態空氣接觸的內表面必須脫脂處理，而且要作為一個重要工序來對待，這是保證空分設備安全的必要條件。一是防爆，二是防止低溫油脂附著在設備表面，影響熱量交換，從而影響空分設備的運行工況。

4.2分子篩設備的安裝

空氣中雜質的去除是分子篩的重要功能，目前技術上采用分子篩與氧化鋁來吸附空氣中的水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等。其中二氧化碳的去除是重中之重，因為二氧化碳在低溫狀態下會凝結成干冰，堵塞通道。因此，分子篩填料的填充也不得有混亂，必須按除去雜質的順序來分層、密實填充。

4.3密封氣

空壓機、膨脹機在啟動前，氣室與潤滑系統是靠一路可靠的氮氣或壓縮空氣來隔斷的，空壓機啟動后，用本體的空氣壓力來滿足生產要求，一旦空壓機停車，密封氣必須及時阻隔潤滑油不得侵入到氣室。因此，密封氣在空分設備投入運行前必須是可靠的。

4..4毛細管

空分設備中冷箱內各種容器內部介質、純度、溫度等等信息均是通過毛細管從冷箱內傳到分析室，為設備的運行、工況調節提供一手數據，因此毛細管的施工質量要求非常高，不得有滲漏現象，且毛細管要安裝在專用的保護槽內，支架必須牢固可靠。

4.5保冷

空分設備的關鍵是空氣深冷、液化、分餾，在超低溫狀態下運行，因此設備的保冷很關鍵，目前空分塔用材料是膨脹珍珠巖，俗稱珠光砂，它的比重、粒徑、含水率是重要指標。

冷箱、真空管、液體儲罐的外保護殼必須是密閉的，隔絕空氣的，否則會在設備表面結冰。影響設備使用壽命。在閥架、液泵冷箱與主塔的結合部分填充粒狀棉的密實度也不容忽視。

參考文獻：

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