空分裝置爆炸危險性分析與安全技術措施研究

李志穎 董加存

摘 要：在空分裝置管理過程中，要對空分裝置的設計、制造、施工以及生產安全管理進行準確的分析，確保空分裝置能夠在當前的社會建設中實現長期、安全、長周期的運行，提高運行的整體效果，防止爆炸一次又一次的發生。

關鍵詞：空分裝置;爆炸危險性分析;安全技術措施

0 引言

目前國內外空分裝置多數情況下所采用的是深度冷凍空氣分離技術，以空氣作為原料，通過壓縮機吸入并且壓縮，再經過冷卻和凈化等流程進入冷箱，將其低溫分離，生產出氧氣、氮氣、液氧、液氮、液氬等產品。這些氣體在生產的過程中會存在很多危險因素，比如說容易發生火災爆炸、容器爆炸、中毒窒息、低溫凍傷等一系列事故，這也促使空分裝置的爆炸危險成為當前人們需要去分析的主要問題之一。本文簡要分析了空分裝置爆炸的危險原因以及提出了相關的防控措施。

1 空分裝置爆炸危險性分析

空分裝置一直以來都是石油、化工以及冶金行業的重要配備裝置之一，隨著使用的規模在逐步擴大，生產的過程中，對安全穩定的要求也越來越高。空分裝置的防爆工作一直以來都是空分裝置在運行時的重要環節，國家及企業給予其高度的重視。空分裝置的爆炸主要有氣體爆炸、空分精餾塔爆炸、冷凝蒸發器爆炸以及高壓氧管道爆炸等。空分精餾塔的爆炸，與空分裝置所采用的流程有著密切的關系，與操作亦緊密相連。對空分裝置爆炸的危險性進行分析，其中物質危險性占據最大。在物質危險性分析中包括了氧氣、氮氣以及油料。高壓氧氣，是空分裝置的主要產品之一，也是非常有效的助燃物質，為乙類火災危險性物質。氧氣是可燃物爆炸和燃燒的最基本要素之一，能氧化大部分的活性物質，比如甲烷，乙炔、油類物質，這些都有可能形成較為強烈的爆炸混合物。當壓力高于2.94MPa時，氧氣與油脂進行混合和接觸，就會在最短的時間內通過氧化反應放出大量的熱。由于化學反應是極為迅速的，很容易可以達到油脂的燃點，促使油脂迅速燃燒。如該過程發生在管道或是容器內會的密閉空間，會導致溫度急劇升高，達到3000℃左右時，壓力就可以高出十倍，一定會造成爆炸的現象。氮氣也是空分裝置的主要產品之一，其本身是一種窒息性氣體，很容易出現中毒、昏迷等一系列的危險情況。油料包括了潤滑油和潤滑脂，也是空分裝置出現爆炸的危險性因素之一。如潤滑油泄漏遇到了高熱或者是明火，很容易引起火災或是爆炸。空分裝置最容易發生的安全事故是主冷凝蒸發器總烴含量超標，直接會造成主冷凝發器發生爆炸。

2 空分裝置爆炸安全技術措施

2.1 空分裝置設置的區域以及清除爆炸物

空分裝置在廠區的位置選擇尤為重要，多數情況下應該將其放入在環境清潔地區，濕度小，周圍的有害氣體、固體塵埃相對減少，應選擇上風側進行空分裝置的設置，要求空分裝置與周圍設施的防火間距能夠符合我國《石油化工企業設計的防火相關規范》以及《氧氣相關氣體安全技術規范的規定》不斷減少吸入的可燃物，保證空氣中的原料質量。壓縮機組采用儀表空氣進行密封，隨著科技的進步，完全從基本上杜絕潤滑油以及輕餾分的來源，減少空分裝置爆炸的危險。為了減少空分裝置爆炸的可能性，在分析可爆物的過程中，發現其常見的可爆物共有以下幾種可能：第一，在下塔底部導入上塔的液空管路上，設置一液空吸附器，其目的是清除液空中的乙炔以及其他碳氫化物，降低可燃可爆的風險。第二，不斷抽取主冷中液氧，降低主冷中乙炔及其他碳氫化合物的聚集，或者液氧中乙炔含量或是其他碳氫化物的濃度接近于極限時，應在短時間內將其進行全部或部分的排放。第三，應明確定期對空分冷箱設備每運行滿一個周期之后，應該停車進行全面的加溫，并且徹底的清除設備內所有的碳氫化合物以及相應的油脂，確保清除冷箱內死角聚集碳氫化合物的危險。第四，定期對氧氣管道的管件進行分析，包括薄弱部分、焊縫處，應進行厚度、射線的分析，消除管道缺陷可能造成的爆炸燃燒的風險。第五，施工過程嚴格控制所有的氧氣管道管件內壁是平滑的，并沒有任何的銳邊、毛刺以及焊瘤，且管道內部需要做到無油脂、無雜質，要求在開工之前，對所有的設備管線要做好酸洗鈍化、脫脂以及吹掃工作，確保其合格之后才能進行正常使用。

2.2 防止可爆物局部濃縮

有的精餾塔爆炸是由于在液氧中其乙炔含量不高造成的，在面對這種情況下應該考慮到該冷箱內是否出現了乙炔以及碳氫化物在設備某些死角局部濃縮析出造成的，需要采取有效的措施防止可爆物的局部濃縮，其中包括了以下三個方法：第一，如果停車時間相對較長，則需要將冷箱內所含有的液氧、液空液體直接排放掉，避免在自然蒸發時出現了乙炔以及碳氫化合物濃縮析出的情況。第二，應保持液氧液面的穩定狀態不能夠低于設計值的高度。第三，在結構方面需要避免死角，防止由于通道堵塞、局部堵塞而造成的流動不暢等一系列的問題。

2.3 其他的防控措施

為了確保空分裝置的爆炸危險在可控范圍，采取其他的防控措施，其中包括了以下幾點：第一，為了防止靜電的產生，空分裝置的冷箱、泵箱、氧管道、動靜設備、管廊結構等都設有靜電接地設施，并在地下形成靜電接地網，有效避免了靜電對設備的危害。第二，通過選擇吸附性強的分子篩，除去進冷箱空氣中的二氧化碳、乙炔、碳氫化合物，從源頭控制保證冷箱的穩定運行。第三，嚴格控制各項工藝指標在正常操作范圍內，防止超壓超溫造成爆炸或冷脆裂。第四，針對低溫液體，比如常見的液氧、液氮、液氬等儲槽設備，需要設置液位計、溫度計、壓力表以及高液位報警設施、超壓泄放裝置以及真空保護的自增壓裝置設施。第五，空分裝置設置一套完整的設備保護連鎖系統，保護各設備的穩定可靠的運行。

3 結語

綜上所述，空分裝置爆炸對經濟發展以及社會穩定、人民幸福而言都會帶來一定的負面影響，空分裝置發生爆炸事故的種類較多，無論是安裝過程疏于監管、或設備缺陷、或者是操作錯誤、亦是乙炔以及其他的碳氫化合物聚集的爆炸，只要嚴格監控每個環節在國家規范允許范圍內，完全可以降低爆炸的可能性，提高石油化工企業的經濟效益，為國家和社會帶來穩定的收入效益。

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