空分设备运行中的危险因素及其防范措施

摘要：随着我国经济的高速发展，危险化学品生产的单位随之增多，相应事故发生的危害日益增多。本文介绍了空分设备运行中主要危险因素的危害和来源，并有针对性提出了建议。

关键词：空分设备，危险因素，措施

1我国现代空分设备实际运行状况

深冷法空气分离自1903水由德国卡尔·林德教授发明投运10m3/h制氧机至今，已有一百年的历程，回顾空分流程，从简单节流的高压流程到中压带膨胀机循环流程、高低压流程、低压带透平膨胀的流程；压力从高压（20MPa）到低压（≤1MPa），容量从小（10m3/h）到大（10万m3/h）。总之，空分设备的发展史是围绕降低单位能耗和提高安全性而不断改进的，越是现代的设备容量越大、压力越低、能耗越少、安全程度越高：这是世界空分设备发展的总趋势。

我国从1953年开始制造第一套50m3/h空分设备至今也有50年历史了，在我国党和政府的正确引导下，通过从事空分设备工程技术人员的努力，用50年时间走完了国外发达的资本主义国家需100年走过的路程，我国空分设备制造设计水平已达到世界90年代末期水平，局部技术达到国外先进水平。现代研制的空分设备安全性不断提高。但是我国经济发展总的还是较落后，设备更新缓慢，应该淘汰的设备还在运行，应该报废的设备还在凑合使用。

2 空分设备外部危险因素

2.1雷电

雷电现象是大自然中常见的自然现象之一，由于雷电的发生具有不确定性、瞬时性和强放电性，因此能给各用电设备造成严重的影响，对空分设备的正常生产和安全运行构成严重威胁。雷击能够造成电网波动或供电中断。这将造成动力设备如压缩机、泵等的停运或损坏；油泵停运，极易造成高速运转的膨胀机的轴承由于得不到强制润滑而出现故障，甚至烧瓦的事故；压缩机的停运，导致向精馏塔输送的原料空气中断，造成严重后果；雷击能造成分子筛的电感式直流接近开关损坏，造成分子筛电加热器因连锁而无法启动；雷击还能够造成空分装置电子电气设备损坏，中控控制系统瘫痪，随即空分设备停车，导致后序生产的停止，严重时能造成难以预料的事故，后果不堪设想。

2.2油品

空分设备主要使用透平油和润滑油。透平油闪点（开口）≥195℃，属于丙类火灾危险性可燃液体，增压透平膨胀机透平油管，一旦输油管道发生泄漏，遇高热或明火，会引起火灾、爆炸；润滑油闪点（开口）≥230℃，属于丙类火灾危险性的可燃液体，输油管道一旦发生泄漏，遇到高热或明火，也会引起火灾、爆炸。

3空分设备内部危险因素

3.1化学性爆炸危险因素

从大多数空分设备爆炸实例的分析来看，以化学性爆炸居多。形成化学性爆炸的主要因素有三个方面：一是可燃物，二是助燃物，三是引爆源。因此，空分设备内部危险因素可以划分到上述三个方面中。

1.可燃物

在空分设备中，可燃物主要是碳氢化合物或油分等爆炸危险杂质。原料空气中含有一定量的碳氢化合物，它们的闪点都非常低，爆炸极限较宽，生产过程中碳氧化合物在空分装置内过量积聚，如果有引爆源存在的情况下，很容易引起爆炸。大量研究表明，在空分设备有害杂质中，乙炔是形成爆炸的最主要因素。当活塞式空压机和膨胀机的润滑油用量过多时，可能有部分油滴或油雾随压缩空气进入精馏塔。普通润滑油在压力7 MPa、温度高于150℃时，很容易裂解为轻馏分，其沸点比原润滑油低很多，极易气化混入氧气中。空分设备检修后，也容易遗留油污在设备内。

2.助燃物

氧气和液氧是助燃物质，为乙类火灾危险性物质，是可燃物燃烧爆炸的基本要素之一，能氧化大多数活性物质，与易燃物如乙炔、甲烷等形成有爆炸性的混合物。液氧是空分设备发生化学性爆炸的助燃物。空分设备中可燃物的浓度达到爆炸条件时，助燃物液氧或气氧，在引爆源存在的情况下，极易发生化学性爆炸，液氧是空分设备化学性爆炸必不可少的条件之一，但同时也是该生产设备的主要产品之一。因此，空分设备化学性防爆问题就主要在可燃物和引爆源上。

3.引爆源

引爆源主要有：爆炸性杂质固体微粒相互摩擦或与器壁摩擦；静电放电；气波冲击、流体冲击或汽蚀现象引起的壓力脉冲，造成局部压力高而使温度升高；化学活性特别强的物质存在，使液氧中可燃物质混合物的爆炸敏感性增大。

4 空分设备风险防范措施

4.1设备管道内表面的脱脂

空分设备在投入运行时，空分设备与空气、液态空气接触的内表面必须脱脂处理，而且要作为一个重要工序来对待，这是保证空分设备安全的必要条件。一是防爆，二是防止低温油脂附着在设备表面，影响热量交换，从而影响空分设备的运行工况。

4.2分子筛设备的安装

空气中杂质的去除是分子筛的重要功能，目前技术上采用分子筛与氧化铝来吸附空气中的水蒸汽、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，因为二氧化碳在低温状态下会凝结成干冰，堵塞通道。因此，分子筛填料的填充也不得有混乱，必须按除去杂质的顺序来分层、密实填充。

4.3密封气

空压机、膨胀机在启动前，气室与润滑系统是靠一路可靠的氮气或压缩空气来隔断的，空压机启动后，用本体的空气压力来满足生产要求，一旦空压机停车，密封气必须及时阻隔润滑油不得侵入到气室。因此，密封气在空分设备投入运行前必须是可靠的。

4..4毛细管

空分设备中冷箱内各种容器内部介质、纯度、温度等等信息均是通过毛细管从冷箱内传到分析室，为设备的运行、工况调节提供一手数据，因此毛细管的施工质量要求非常高，不得有渗漏现象，且毛细管要安装在专用的保护槽内，支架必须牢固可靠。

4.5保冷

空分设备的关键是空气深冷、液化、分馏，在超低温状态下运行，因此设备的保冷很关键，目前空分塔用材料是膨胀珍珠岩，俗称珠光砂，它的比重、粒径、含水率是重要指标。

冷箱、真空管、液体储罐的外保护壳必须是密闭的，隔绝空气的，否则会在设备表面结冰。影响设备使用寿命。在阀架、液泵冷箱与主塔的结合部分填充粒状棉的密实度也不容忽视。

参考文献：

[1]大型空分设备应用现状及发展前景[J]. 陈海霞，周文武. 化工装备技术. 2008（03）

[2]承压设备的风险评估技术及其在我国的应用和发展趋势[J]. 陈钢，左尚志，陶雪荣，贾国栋，何仁洋，孙亮. 中国安全生产科学技术. 2005（01）

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