空分及氧气站的安全监管

1、空分及氧气站的安全监管（武廷魁） 1、概述1.1 空分原理简述空分即空气分离，将空气中21%的氧气和78%的氮气及1%的氩气等惰性气体分离开。空分的方法主要有变压吸附法、膜分离法及常用的低温法。变压吸附法是利用分子筛对空气中氧气、氮气组份的选择性吸附而将其分离。此法制氧的回收率为6070%，因氧气与氩气无法分离，故所制的氧气纯度只达到9395%。膜分离法是利用有机聚合膜的渗透选择性，从空气中分离出富氧气体，其氧气纯度可达4050%。低温法即目前大部分空分装置所采用的空气分离方法，该法首先将空气压缩、冷却使之液化，利用氧气、氮气沸点不同（大气压下氧气沸点90K即-183，氮气沸点77K即-196

2、），在精馏塔中使气液相进行质热交换，高沸点的氧气不断从气相中冷凝为液相，低沸点的氮气不断转化为气相，从而达到二者分离。因不论空气液化或精馏都在120K即-153以下温度条件进行，故称低温法空气分离。氩气的沸点在氧气与氮气之间，在精馏上塔中部含量最高称为氩馏分，将其抽出进一步分离提纯可制得副产品氩气。1.2 空分装置现状目前世界上空分装置即制氧机容量已向15万m3/h等级发展，单位制氧电耗（制氧单耗）降至0.37KWh/m3。我国生产的6万m3/h级空分设备具有较强竞争力，制氧单耗已由0.6KWh/m3降至0.4KWh/m3，氧提取率由80%提高至9799%，氩提取率由24%提高至8090%。空

3、分流程按空气压缩机压力分为高压流程（5 Mpa）、中压流程（15Mpa）、全低压流程（1 Mpa）。高、中压流程通常用于中小型装置和液体产品，全低压流程用于大型空分装置，一般800m3/h以上空分均为全低压流程。特点是采用常温分子筛吸附净化、增压透平膨胀机、规整填料上塔、全精馏制氩以及DCS控制的工艺流程。1.3 空分装置与氧气站的区别钢铁、冶金、化工行业大型企业因对氧气的大量需求，大都建设配套的大型全低压流程的空分装置，其设计和监管应执行建筑设计防火规范（GB50016-2006）和现行的相关行业标准。而氧气站的空分能力一般不大于300m3/h且基本采用高中压流程。近年新建氧气站大都采用液氧

4、分装方式，原有小型空分装置也因电耗等成本问题逐渐被淘汰。氧气站的设计和监管应执行氧气站设计规范（GB50030-91），该规范第1.0.2条规定：“本规范适用于下列新建、改建、扩建的工程：一、单机产氧量不大于300m3/h或高压、中压流程的，用深度冷冻空气分离法生产氧、氮等空分气态或液态产品的氧气站设计；二、氧、氮等空分液态产品气化站房的设计；三、氧、氮等空分气态产品用户的汇流排间的设计；四、厂区和车间气态氧、氮等管道的设计。”1.4 氧气的危险特性氧：气相相对密度（空气=1）为1.43，液相相对密度（水=1）为1.14（-183）.助燃，是可燃物燃烧的基本要素之一，与易燃气体能形成爆炸性混合

5、物，常压下氧浓度超过40%时可发生氧中毒，吸入氧浓度80%以上时可出现呼吸衰竭而死亡。2、空分及氧气站的监督管理（1）新建、改建、扩建的空分及氧气站的建设项目，应按危险化学品建设项目安全许可实施办法（国家安全生产监管管理总局令第8号）的规定履行审批手续，附属于相关企业的空分装置核发危险化学品安全生产许可证，只有液氧分装的氧气站核发危险化学品经营许可证，发证机关为相应级别的安全许可实施部门即各级安全生产监督管理局。（2）企业所属空分装置的安全检查和隐患排查主要应执行建规的相关要求。空分装置的火灾危险性分类为乙类，空分厂房和储存仓库的类别均为乙类，其耐火等级应达一、二级，层数和防火分区等布置应符合

6、表3.3.1和表3.3.2的相关规定。厂房和库房的防火间距应符合表3.4.1和表3.5.2的相关规定。如厂房的防火间距不能满足表3.4.1要求时，应按该表的注3和注4进行封堵门窗等改造，如仓库的防火间距不能满足表3.5.2要求时，应按该表的注2进行相关改造，可达到消除隐患的目的。因氧气为助燃气体，本身无爆炸危险性，故空分厂房无防爆泄压的要求，但厂房和仓库的安全疏散应符合建规第3.7章和第3.8章的相关规定。（3）对氧气站的监督管理和安全检查应执行氧气站设计规范（GB50030-91），对此后章节中专述。（4）空分和氧气站应按关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见（安监管协调字【2004】56

7、号）对重大危险源进行辨识和申报监管，对氧的辨识应满足危险化学品重大危险源辨识（GB18218-2009）表2中氧化性气体的临界量200t的相关要求。（5）空分与氧气站设备的设计和制造，应符合压力容器的有关规定，氧气和液氧管道的使用、检验和维修应符合压力管道的有关规定。（6）空分和氧气站的相关从业人员，应经专业培训，考试合格取证后方可上岗操作。3、氧气站的安全要求目前我省氧气市场除大型钢铁化工等企业靠内部空分装置自产自用外，已由黎明气体公司的液氧分装的方式控制。各地氧气站为数不多的小型空分装置，因电价提高成本上升、规模效益进一步降低，且设备陈旧难以更新等原因相继停产，绝大多数氧气站被黎明气体公司

8、并购，采用液氧分装的经营方式。以下即以液氧分装来说明氧气站的各项安全要求。3.1 总图布置的安全要求液氧分装的氧气站，主要由液氧贮罐、液氧泵、气化器等室外设备及灌氧站瓶库等室内设备组成。有些氧气站还经营液态惰性气体（液氩、液氮、液态二氧化碳）的分装，其布置与液氧分装相同。氧气站属乙类建筑，与各类建筑之间的防火间距应执行氧气站设计规范（GB50030-91）表2.0.3的相关规定。按其注规定液氧贮罐以1m3液氧折合800m3标准状态气氧计算，1000m3气氧贮罐相当于低于1.25m3液氧贮罐，100150000m3气氧贮罐相当于1.2562.5m3液氧贮罐，50000m3气氧贮罐相当于62.5m

9、3以上液氧贮罐。目前各氧气站液氧贮罐容积均在1.2562.5m3之间，其与其他各建筑物和设施的防火间距应为12m。站内一、二类耐火等级的灌氧站房和瓶库等建筑物与其他各建筑物和设施的防火间距，均应执行表2.0.3的相关规定。不难发现与周边生产建筑物、民用建筑、明火或散发火花地点的防火间距、液氧贮罐比氧气站建筑物的要求更远，说明液氧贮罐的危险性更大。需要说明的是，表中“其他各类生产建筑物”是指不属于氧气站内的其他各类站外生产建筑物（按该表注规定，其他甲类生产建筑物应增加2m），液氧贮罐与站内灌氧站房的防火间距不执行“12m”的数据，应按注“氧气贮罐（含液氧贮罐）、惰性气体贮罐（含液态惰性气体贮罐）

10、、室外布置的工艺设备，与其制氧厂房（含灌氧站房）的间距，可按工艺布置要求确定，即无防火间距的要求。注中液氧贮罐的所属使用建筑物是指焊接切割厂房或医院等使用氧气的建筑物，并非灌氧站房等氧气站内的建筑物。3.2 工艺布置的安全要求（1）灌氧站房内氧气实瓶的贮量不应超过3400个。（2）当空瓶、实瓶设在同一房间时，二者必须分开存放。（3）液氧贮罐（及液态惰性气体贮罐）宜布置在室外，当确需布置在室内时，宜设置在单独的房间内（并非独立建筑物），且液氧的总贮量不应超过10m3。（4）空瓶间、实瓶间应设置气瓶的装卸平台，其宽度为2m，高度0.41.1m。（5）灌瓶间、空瓶间、实瓶间均应有防止倒瓶的措施。（6

11、）灌瓶间的氧气（含惰性气体）放散管（并非安全阀泄放管），液氧贮罐（含液化惰性气贮罐）的排放管，应引至室外安全处，放散口的高度宜高出地面4.5m以上。3.3 建筑与结构的安全要求（1）氧气站内建筑物宜为单层，且不应低于二级耐火等级，其外围结构不需采取防爆泄压措施。（2）当液氧气化设施布置在灌氧站房内时，应采用耐火极限不低于1.5h的非燃烧体隔墙和丙级防火门，并应通过走道相通。（3）氧气站建筑物的门窗应向外开启。（4）灌瓶台应设置高度不低于2m的钢筋混凝土防护墙。（5）气瓶装卸平台应设置大于平台宽度的雨棚，而棚和支撑应为非燃烧体。4、瓶装氧气经营类的安全要求（1）独立的气瓶贮量应符合氧气站设计规范（GB50030-91）表4.0.20的相关规定。对于一、二级耐火等级的库房，气瓶（空瓶与实瓶合计）的最大贮量为13600个，每一个防火墙间为3400个。对三级耐火等级库房则分别减为4500个和1500个。（2）瓶库为乙类建筑物，与周边民用