空分设备爆炸的原理及防范措施

1、空分设备爆炸的原理及防范措施在科技飞速发展的今天。空气分离依然是石油、化工、冶金等行业的重要生产装置之一，随着我国工业化水 平越来越高，对空分设备的要求也越来越高，由于其特殊的结构和介质的理化性质，空分设备发生爆炸的危 险性较大。近年来，因空分设备的制造缺陷、操作和管理不善等原因，空分设备爆炸事故频发，特别是空分 主冷凝蒸发器中烃类物质超标引起的爆炸非常多，这不仅影响了生产装置的平稳运行，而且给企业和国家、 职工造成重大的损失。因此提高设备运行的安全性和稳定性，提高产品的产量和纯度已经成为赢得市场的必 要条件。以下从我们装置的实际运行经验和义马当地的实际气候和环境出发，探讨一下预防空分装置爆炸

2、的 措施。首先我们从空分装置的流程开始，我们厂采用的是开封空分厂的高低压结合的流程，20800Nm3 h 氧气空分装置包括压缩、冷却、吸附、精馏等主要流程，在这几个环节中吸附是关键，精馏塔的主冷凝蒸发器 的操作也很重要。1 主冷凝蒸发器爆炸的原因空分塔的爆炸原因很多，也比较复杂，但基本可分为物理性爆炸和化学性爆炸。从大多数爆炸的实例分析来看，化学性爆炸是主要的。形成化学性爆炸的必要条件是：可燃物、助燃物和引爆源。在空分设备主冷凝蒸 发器中，可燃物主要是乙炔、碳氢化合物或油分等高烃类杂质；助燃物为气氧和液氧；引爆源主要有：(1)爆炸性杂质固体微粒相互摩擦或与器壁摩擦发热；(2)静电放电。当液氧中

3、含有少量冰粒、固体二氧化碳时，会产生静电荷。有关数据显示：二氧化碳的含量提高到 200300ppm 时，所产生的静电位可 达到 3000V； (3) 气波冲击、流体冲击或汽蚀现象引起的压力脉冲，造成局部压力高而使温度升高；(4)化学活性特别强的物质 (臭氧、氮的氧化物等 )存在，使液氧中可燃物质混合物的爆炸敏感性增大。2 爆炸源形成条件 空气中除氧气、氮气外，还会有少量的水蒸气、二氧化碳、乙炔和其它碳氢化合物等气体以及少量的灰尘等 固体物质，国内大中型分子筛净化流程清除空气中水分、二氧化碳和乙炔等杂质的方法多采用吸附法，即利 用分子筛或硅胶等作吸附剂把空气 （液空、液氧 ）中所含的水分、二氧化

4、碳和乙炔等杂质分离出来，浓缩在吸附 剂表面上，加温再生时进行脱除，从而达到净化的目的。对分子筛流程空分装置，分子筛具有孔径相近的极 性分子吸附性强的特点，水分、二氧化碳和乙炔基本上可以在分子筛吸附器中脱除，其它烃如甲烷、乙烷绝 大部分随空气进入空分塔中，这些物质大部分溶解在液体中，少量随氧气的蒸发带走。但由于化工装置比较 集中，如果装置泄漏量过高或烃类产品直接放空，就会造成空分设备吸入口的碳氢化合物含量超标；而且当 液体中烃的浓度不断增加，并超过其溶解度时，就会以固体形式析出并聚集，在一定条件下与氧混合形成爆 炸源，当引爆因素存在 时就会发生化学性爆炸。大量事实证明，液氧中乙炔的爆炸敏感性最高

5、。因为乙炔在空气中的分压很低，即使将空气冷却至一 173 C,乙炔也不会以固态形式析岀；而且乙炔在液空中的溶解度较大，约为20cm3 / dm3 ,因此一般不会在液空中析出，它将随空气带入空分塔内。乙炔随液空进入上塔，而其在液氧中的溶解度极低，约为5 . 2cm3/dm3。当液氧在主冷凝蒸发器中蒸发时，随气氧带走的乙炔量仅为液氧中乙炔总量的1/24左右；这样随着液氧的蒸发，液氧中乙炔浓度就不断增高，当乙炔超其溶解度时，过剩的乙炔就会以白色固体 微粒悬浮在液氧中，加之乙炔又是不饱和的碳氢化合物，具有很高的化学活泼性，这些固体乙炔或其它碳氢 化合物颗粒与塔壁及通道壁发生摩擦或液氧沸腾产生压力脉冲，以及臭氧与氮氧化物的促进作用所产生的能 量都将可能致空分塔爆炸。但在实际生产中有时液氧中乙炔及其它碳氢化合物没有超标却发生爆炸，主要是 由于冷凝蒸发器的结构不合理，存在某些制造缺陷。若因某些通道堵塞和操作不当，造成液氧的局部流动性 不好，产生乙炔局部浓缩而发生爆炸。其它不饱和碳氢化合物也能发生爆炸分解反应，虽然它们在液氧中的溶解度比乙炔高，但由于吸附器对这些 碳氢化合物的吸附能力极小，因此也存在在液氧中积聚而构成爆炸的可能。