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

2、装置爆炸的措施。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，20800Nm；yh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

3、) 静电放电。当液氧中含有少 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

4、氧 ）中 所含的水分、二氧化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

5、证明，液氧中乙炔的爆炸敏感性最高。因为乙炔在空气中的分压很低，即使将空气冷却至一173C, 乙炔也不会以固态形式析出；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 124 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。