空分装置安全生产技术规程

空分装置安全生产技术规程空分装置安全生产技术规程 空分装置具有易燃 易爆 高压 低温等特点 与各生产 装置关系密切 操作人员及其它有关人员都必须事先学习安全 规程 严格执行并遵守操作规程 进行必要的培训 除遵守本 章提及的内容外 还必须遵守国家 企业等有关的安全规定 第一节 空分装置主要物料特性 一 空气 空气主要是由氧和氮组成 在气体状态 它们是均匀地混 合在一起的 空气中除氧氮外 尚有氩 氖 氦 氪 氙等气 体 这些气体化学性质稳定 在空气中含量极少 在自然界中 也不易得到 故而常称为稀有气体或惰性气体 另外空气中还含少量的水份 二氧化碳 乙炔等气体 这 些杂质气体虽数量不多 但危害不小 水份 二氧化碳在空气 液化前最先冻结成固体 在空分装置内会堵塞阀门 管线及塔 板的筛孔 还会磨损机器 影响传热 使空分装置不能正常运 行 乙炔则是引起空分装置爆炸事故的主要原因之一 因而在 空分装置的运行中必须引起高度的重视 并在空气液化前事先 予以清除 常见的的清除方法有自清除和分子筛吸附等 分子 筛吸附杂质的顺序为 h2oc2h2co2 空气经液化后 由于组成空气的氧 氮等各组份之间沸点 不同 在塔内经精馏后可获得所需氧 氮等各种组份 如果把液空放在敞口容器中搁置一段时间 由于氮的沸点 低 较易挥发而逐渐汽化 因而液体中氧的含量将会增加 剩 下液体将逐渐具有氧的性质 二 氧 氧是一种无色 无嗅 无味 无毒的气体 它与一定比例 的可燃性气体 乙炔 氢 甲烷等 混合 能形成爆炸性混合 物 氧还具有强烈的助燃作用 氧的浓度越高 燃烧越剧烈 包括金属在内的许多物质在普通大气中不会燃烧 但在具有较 高浓度氧的情况下 便能燃烧起来 可燃性物质在浓度较高的 情况下 容易引起自燃 甚至爆炸 如遇高压氧气或液氧 则 情况更为加剧 浸透氧的衣物极易着火 例如静电荷产生的火 花 并会极易迅速地燃烧起来 若不加以驱氧 相当长的时 间内都会有危险 三 氮和氩 氮和氩都是无色 无嗅 无毒的气体 在氮和氩浓度较高 的情况下 人一旦吸入 则由于缺氧导致窒息 以致受害者在 事先没有任何不舒服的情况下 很快失去知觉 造成生命危险 氮和氩能抑制燃烧 因而氮和氩在许多场合可作为易燃易 爆物质的保护气 在空分装置的保冷箱内充以干燥氮气 保持 一定压力 可以排除湿气和防止氧的积累 氖 氦 氪 氙等稀有气体也具有和氮 氩相似的性质 四 低温液体 液空 液氧 液氮 由于温度很低 若与人们的皮肤接触 将会引起冻伤 类似于严重烧伤 须特别予以注意 另外在冷 凝蒸发器中 液氧不断与氮气进行冷量交换 蒸发成氧气 液 氧中的碳氢化合物含量超过一定浓度 在低温下以固态形式存 在 会随着液氧的运动而相互间碰撞产生静电 严重时会发生 爆炸 五 液氧中的乙炔 乙炔比液氧重 乙炔在空气中的含量极少 约为 0 001 0 1ppm 在化工厂区附近可高达 0 5 1 0ppm 由于乙 炔在空气中的分压很低 即使将空气冷却到 173 空气中的 乙炔也不是以固态形式析出 而是随空气一起进入空分塔中 在精馏过程中 乙炔在液空中的溶解度较大 约为 20ppm 一 般不会在液空中析出 而是随液空进入上塔 当上塔液氧在主 冷中蒸发时 随气氧带走的乙炔量约为液氧中的 1 24 随着液 氧的蒸发 乙炔浓度不断提高 当超过其溶解度时 就会以固 态析出 当主冷的结构形式不合理或出现局部堵塞出现干蒸发 等 乙炔会浓缩析出发生局部爆炸 固态乙炔加液氧的爆炸敏 感性极高 甚至比液氧炸药的可爆系数高 18 倍 由此可以看出 乙炔与大气中存在的其它碳氢化合物相比 是可能形成空分塔 爆炸性事故的最大危险源 它是一种不饱和烃 具有高度的化 学不稳定性 六 液氧中的其它碳氢化合物 主要有 甲烷 乙烷 丙烷 正丁烷 异丁烷等烃类 其 化学性质比较稳定 爆炸极限范围比乙炔小 其中不饱和烃类 在液氧中的爆炸敏感性在相同的碳原子数情况下随其不饱和度 的增加而增加 敏感性次序如下 由小到大 ch4 c3h6 c2h6 c4h8 c2h4 c3h6 c2h2 由于不饱和烃 类 c2h4 c3h6 c4h8 在液氧中能与 no no2 产生反应 生成一种黄色油 也是一种引爆物 因此在空气分离过程中严 格控制这类烃类的含量 七 四氯化碳 空分装置在洗塔 适用于铜材质空气分馏塔 配件脱油 脂时使用四氯化碳作为脱脂剂 四氯化碳是一种无色透明 不 易燃烧的油状液体 具有一定的毒性 有很强的麻醉作用 极 易被皮肤吸收 中毒时产生头痛 昏迷 呕吐等症状 四氯化 碳常温下与硫酸作用生成剧毒的气体 光气 在 500 以上时 与水蒸气化合也可以生成光气 八 膨胀珍珠岩 珠光砂 为保证减少塔内系统冷量大量损耗 维持连续生产 在冷 箱内要充满具有良好绝热性能的绝热材料 膨胀珍珠岩保温 由于该保温材料容易受潮结块 所以应向保冷箱内充入干燥的 氮气以防止冷箱外湿气的浸入 膨胀珍珠岩保温灰粉尘极易被 吸入肺部 严重时会形成矽肺 影响人体健康 第二节 空分塔的爆炸机理 一 空分塔的爆炸部位 空分塔的爆炸是空分安全生产的最大威胁 根据爆炸力的 大小 爆炸可分为强爆和微爆两种 强烈的爆炸不仅使爆炸设 备本身遭到破坏 还可能引起相邻设备遭到破坏 甚至造成人 身伤亡 微爆只是引起个别设备或管道局部的破坏 甚至不为 操作人员所察觉 只是在检修时才被发现 这种爆炸有时不会 引起工况严重恶化而造成停车 只是使某些工艺指标有所变化 如主冷的微爆造成氮气漏到氧侧 主换热器部分通道微爆使产 品纯度变化等 空分塔的爆炸及爆炸部位 与空分装置的流程 产品出塔 时的状态及主冷的结构形式等有关 高中压流程发生爆炸的机 会相对较多 以液体产品出塔的内压缩流程形式爆炸的几率大 大降低 以气态氧气出塔的空分设备 由于液氧的大量蒸发 发生爆炸的危险性杂质的液化点绝大多数都比氧气和空气的液 化点高得多 因而主冷极易聚集爆炸危险性杂质 这样主冷则 成为爆炸的中心部位 冷凝蒸发器的爆炸部位 随其结构型式不同也有所不同 一般易发生在液氧分界处 以及个别液氧通道不畅的通道等 据统计空分塔可能发生的爆炸部位在以下几处 1 上塔 2 下塔 3 主冷 4 液空节流阀 5 液氧排放阀 6 热交换器冷端 7 液空进口处的精馏塔板等 无论在 哪一部位的爆炸 其原因均是有液氧 或富氧液空 存在 并 在蒸发过程中造成爆炸物的浓缩或沉淀 在引爆条件下促使爆 炸发生 二 爆炸的原因 形成爆炸的因素有三方面 一是可爆物的积聚 二是助燃 物氧的存在 三是引爆源的作用 前两个因素是内因 后者是 外因 可爆物在空分中的危险性取决于 1 可爆物杂质在冷凝 蒸发器内积聚的可能性 2 杂质本身的化学稳定性 在烃类 杂质中 乙炔是形成爆炸最危险的根源 这是因为乙炔在液氧 中的溶解度极低 约为 6 5cm3 l 液氧 过剩的乙炔会以白色固 态微粒悬浮在液氧中 乙炔和其它不饱和烃类具有很高的化学 活性 性质极不稳定 固态乙炔加液氧的爆炸敏感性极高 甚 至比液氧炸药的可爆系数高 18 倍左右 固态乙炔有时在无氧情 况下也可能发生爆炸分解反应 温度达 2600 爆炸速度达 2500m s 其威力与烈性炸药 t n t 爆炸相当 其它不饱和 稀烃也可能发生爆炸分解反应 如乙烯 丙稀等 但它们在液 氧中的溶解度比乙炔高 以固态形式析出的可能性较小 故危 险性小些 引爆的因素 1 摩擦与撞击的机械作用 2 静电作 用 3 固态乙炔颗粒与塔壁的摩擦 4 具有特别反应能 力的物质 o3 氮氧化物 的促进作用 5 压力脉冲等 第三节 空分塔防爆措施及安全技术规范 为杜绝空分装置爆炸事故的发生 日常管理和操作时应从 以下几方面着手 一 减少爆炸危险物带入塔内 可爆物的来源有两个方面 一是原料空气的吸入 二是从 压缩机组或膨胀机带入的润滑油及其轻组分 为减少可爆物进入塔内 空压机的吸入口尽量远离其它装 置的排放口 尤其是烃类 co2 排放口等 采用双层床吸附清 除水分 co2 乙炔等 同时加入适量 5a 有效清除加工气体 中的氮氧化物等易堵塞组分 对空分系统的管线阀门安装前要 认真脱脂 系统吹除时要避免分子筛粉末进入板式通道而堵塞 低温液氧的流动 出现 干蒸发 和 死端沸腾 等 二 防止静电产生 保证主冷凝蒸发器接地线完好 空分塔必须在距离最大的 两个部位接地 接地电阻应低于 10 氧气管道上法兰跨接电 阻应小于 0 03 若在法兰连接处没有跨接导线的地方 应单 独接地 三 防止可爆物的局部浓缩 有的精馏塔爆炸是在液氧中乙炔含量并不高的情况下发生 可能是可爆物局部浓缩析出而造成的 因此要采取措施控制可 爆物的局部浓缩 1 停车时间较长时 应将塔内液氧 液空排放掉 以免在 自然蒸发时造成可爆物的浓缩 2 保持液面稳定且不要低于规定高度 3 在结构上避免死角导致液体流动不畅 四 正常生产时控制主冷爆炸的防范措施 1 为防止冷凝蒸发器的静电感应引起因乙炔和碳氢化合物 浓缩所造成的爆炸事故 冷凝蒸发器必须采取接地措施 2 工艺操作上保持冷凝蒸发器液氧液面全浸式操作 不能 过高 过高会引起精馏塔液泛 过低易产生碳氢化合物的浓缩 和沉积 工艺流程设计上采用液氧内压缩流程 3 安全排放液氧是冷凝蒸发器防爆的一个有力措施 应保 证数量不低于氧气产量 1 的液氧连续从装置中抽取 或每班定 时排放液氧不少于 1 次 因碳氢化合物和二氧化碳比液氧重 一段时间后会沉聚在冷凝蒸发器底部液氧下面 通过液氧排放 可以稀释液氧中碳氢化合物及二氧化碳浓度 4 每周至少三次对液氧中碳氢化合物含量进行痕量色谱分 析 并做记录 定量检测碳氢化合物含量 及时调整控制工艺 生产 原中石化总公司对液氧中易燃 易爆危险物品含量指标 极限值规定如下 单位 ppm 品 名 报 警 值 停 车 值 乙炔 0 1 1 0 乙烷 15 0 40 0 乙烯 10 0 25 0 丙烷 10 0 25 0 丙稀 2 0 5 0 c4 1 5 4 0 总烃 100 250 500 说明 各类碳氢化合物含量按碳计 5 总烃停车极限 250 500ppm 表示两种情况 1 当乙炔 乙烷 乙烯 丙烷 丙稀 c4 有一种含量 达到报警值而低于停车值时 总烃停车极限为 250ppm 2 当乙炔 乙烷 乙烯 丙烷 丙稀 c4 含量都没有 达到报警值时 总烃停车极限为 500ppm 6 当液氧中乙炔或碳氢化合物含量偏高时 应采取如下措 施 1 多测量 尽快查明含量增高的原因并进行消除 2 增加液氧排放量及排放次数 3 检查分子筛纯化器工作是否正常 4 分析大气中乙炔和碳氢化合物含量 若采用措施后 乙炔或碳氢化合物的含量仍然增加 达停 车极限时则应立即停车 排尽液体 对设备进行彻底加温 五 控制氧气管道爆炸的防范措施 1 限制氧气在铁素体中的流速 氧气管道一般为不锈钢管 铁素体在氧气中一旦着火 其燃烧热非常大 温度急剧上升 钢管很快被熔化 其原因必定有特发性的激发能源 如 机械 能 撞击 绝热压缩等 热能 高温气体 火焰等 电能 电火花 静电等 铁锈 焊渣等杂物会被高速气流带动 摩擦 撞击产生火花或静电是最典型的激发能源 氧气工作压力 mpa 0 1 0 1 0 6 0 6 1 6 1 6 3 0 氧气流速 m s 20 13 10 8 2 在氧气阀后 应连接一段长度不小于 5 倍管径 且不小 于 1 5m 的铜基或不锈钢管道 3 应尽量减少氧气管道的弯头和岔头 并采用冲击成型 4 在对焊的凹凸法兰中 应采用紫铜片作 o 型密封圈 5 管道接地线应完好 法兰间电阻值不符合要求的应加连 接跨线 接地装置应完好可靠 6 管道及附件应严格脱脂 并用氮气或空气吹净 7 对于直径大于 70mm 的手动氧气阀 只有当前后压差小 于 0 3mpa 以内才允许操作 8 氧气管网要有完整的技术档案 检修记录 第四节 装置安全生产技术要点 一 氮气 氧气使用安全技术要点 1 氧气 液氧安全使用要点 在液氧泵及粗氩泵周围要严禁烟火 氧气管线一般应采用 不锈钢或铜材制造 压力表使用专用氧压表 使用普通压力表 时一定要经过脱脂处理 液氧和富氧液空都能助燃 不得在装置内部任意排放 应 通过管道排放到专门的液氧坑中或通过残液蒸发器由蒸汽加温 后排放到大气中 排放点周围应保持清洁 严禁有机物或者油 脂积存 排放液体时 周围严禁动火作业 排放人员应注意带 上手套等保护用品 皮肤不得直接接触管线 阀门 并要避免 液体溅到身上 以防冻伤 2 氮气 液氮 液氩安全使用要点 为避免装置区域内局部氮气 氩气含量过高 不得将氮气 液氮 液氩排放于室内 排放液体时要注意防止冻伤 在有氮 气 氩气含量超标的环境中工作 应戴上空气呼吸器 检修充 氮 氩 设备 容器和管道时 需要先用空气置换 分析氧气 含量合格 大于 19 5 小于 23 5 并办理相关作业票证 落实保护措施后方可进入设备内部作业 二 装置防火 防爆安全技术要点 1 在空分装置周围禁止吸烟和明火 凡是需要明火及会产 生火星 火苗的工作 如电 气焊 砂轮磨削等 通常禁止在 空分生产区进行 若确需进行 则必须采取措施 确保工作区 空气氧浓度不增高 并要在专职安全人员的监督下才能进行 2 防止无意识明火带入现场 不得穿着带有铁钉或任何钢 质件的鞋子进入空分生产区 以免由于磨擦产生火花而导致火 灾的发生 3 在充满氧气环境中从事工作的人员 都应穿棉织品的内 衣和外衣 不能穿易产生静电火花的质料工作服 在充满氧气 的环境中不要快速脱合成纤维衣物 4 严格忌油和油脂 凡是和氧接触的部位和零件 包括用 于氧气管线 管件 阀门和其它一切接触氧气的附件必须是不 可燃材料制成 且都要确保绝对的无油和无油脂 在安装 使 用前都必须事先进行脱脂清洗 脱脂清洗剂应该用碳氢氯化物或碳氢氟氯化物 如全氯丁 烯 三氯乙烯等 5 空分生产区现场人员的衣着必须无油无油脂 装置工作 区内禁止贮放可燃性物品 对装置运行所必需的润滑剂和原料 必须由专人妥为保管 6 要防止氧气的局部增浓 如果发现某区域空气中的氧气 已经增浓或存在增浓的可能性 则必须清楚地作出标示 并加 以强制通风 应避免人员在氧气浓度增高的区域内停留 如果已经停留 则衣着已被氧气浸透 此时应立即用空气进行彻底的吹洗稀释 置换 空分操作人员或接触氧气 液氧的人员不准抹头油 7 氧气阀门 特别是高 中压手动氧气阀门 在操作时必 须缓慢操作 避免快速操作 非调压阀不允许做调压用 8 开启阀门时要注意阀后管段压力和温度的变化 如阀后 管段升压迟缓而温度升得较快时 必须停止操作 查明原因 9 开启氧气阀门时 开启前严禁采用敲击阀门外壳或阀杆 以求松动的办法 尤其在开启转动不灵以及长期不用而且已生 锈的氧气阀门时 应特别注意 妥善处理 以避免不必要的事 故发生 三 防止窒息安全要点 1 检修充氮设备管道时 需先用空气置换 分析氧含量合 格后才可作业 检修时与其它氮气管道加盲板隔离 2 要防止氮气的局部增浓 如果发现某些区域已经增浓或 有可能增浓 则必须清楚的作出标记 并加以强制通风 3 严禁人员进入氮气增浓区 如确需进入 则需先进行通 风转换 并经检验分析确认无氮气增浓后才允许进入 并要在 安全人员监督下进行 4 人员在进入氮气容器或管道前 必须经检验分析确认容 器或管道内氧含量 19 5 23 5 才允许进入 并要在安全人员 监督下进行 若在含氧量小于 19 5 的区域工作 还必须戴好 隔离式面具 5 充装保温材料时避免掉入冷箱发生窒息事故 四 防止冻伤安全要点 1 裸冷后进入冷箱一定要穿好防冻用品 2 在处理低温液化气体时 必须穿着必要的保护服并戴上 手套 裤脚不要塞在鞋子内 以防液体触及皮肤产生严重冻伤 3 液氧 液氮 液空要排放在专用的管线和地沟内 不得 在车间或设备周围任意倾倒 4 在进入空分装置的冷箱前 必须预先对有关区段进行加 温 然后才能进入 五 保冷绝热材料 膨胀珍珠岩 的安全使用要点 1 为保持冷箱内的绝热材料有良好的绝热性 在保冷箱内 需充入干燥的氮气以防止冷箱外湿气的浸入 并应定期检查保 冷箱内充氮压力 2 为防止保冷箱内由于氧气渗漏而造成氧气增浓 导致绝 热材料含氧 为此要定期检查分析保冷箱内气体组份 若发现 有氧气增浓现象 应查明原因 用氮气进行置换 以使氧浓度 降到安全范围内 3 珠光砂流动性很好 比重很轻 装填时 千万要小心避 免掉入珠光砂堆中发生生命危险 不能踏在分馏塔管线及支架 阀门 容器上装珠光砂 在冷箱上珠光砂的倒入口上设置格网 等安全措施 4 珠光砂的排放 必须首先打开主冷箱顶部和板式冷箱顶 部的所有人孔 全量通入冷箱密封气进行彻底加温 与此同时 冷箱内的所有设备必须加温至常温 然后 检测冷箱内气体的 含氧量 若其含氧量超过 20 95 则应将整套设备静置等待 直到符合标准 珠光砂的排放必须从冷箱顶部开始 逐渐向下 排放 下部人孔 包括珠光砂排放孔 严禁直接打开 珠光砂 的排放速度应该缓慢 若有冰块 必从冷箱顶部取出 采取以 上措施是为了防止静电和无法估计的物理 化学反应 而损坏 设备 5 矿渣棉对人体也有刺激性 钻入衣内会引起皮肤过敏 在装绝热材料时 必须使用特制的面罩和手套 以防止损害工 作人员的呼吸器官 眼 皮肤等 六 液氧贮槽安全使用要点 1 随着贮槽内液氧的自然蒸发 槽内的液氧中的乙炔有浓 缩的可能 要注意定期取样分析 浓度控制在 0 1ppm 以下 随 时注意槽内的压力变化 防止超压 使用时要严格遵守 jb6893 1997 低温液体贮运设备使用安全规则 2 贮槽周围应通风良好 四周应有标志 5m 内不得有明 火 可燃易爆物及低洼处 3 必须有接地装置和防雷击装置 接地电阻不大于 10 防雷击装置最大冲击电阻 30 每年至少检测一次 4 严禁过量充装 充装率不大于 95 但使用过程中也要 控制液位不低于 20 5 槽内有低温液体严禁修理 必须排液后用干燥氮气或空 气吹至常温 6 贮槽安全附件应禁油 并定期校验 7 操作时启闭阀门要缓慢 若出现阀门冻结 应用氮气 空气或热水解冻 严禁用明火加热 8 停用时增压器阀门要关闭 七 四氯化碳 三氯乙烯安全使用要点 1 使用四氯化碳 三氯乙烯的地点应该在露天或通风良好 的地方进行 工作人员应有防毒保护措施 戴上猪嘴式面罩及 胶皮手套 2 连续工作 8 小时以上时 空气中四氯