空分設(shè)備爆炸的原理及防范措施

1、空分設(shè)備爆炸的原理及防范措施 在科技飛速發(fā)展的今天。空氣分離依然是石油、化工、冶金等行業(yè)的重要生產(chǎn)裝置之一，隨著我國工業(yè)化水平越來越高，對(duì)空分設(shè)備的要求也越來越高，由于其特殊的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)的理化性質(zhì)，空分設(shè)備發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)性較大。近年來，因空分設(shè)備的制造缺陷、操作和管理不善等原因，空分設(shè)備爆炸事故頻發(fā)，特別是空分主冷凝蒸發(fā)器中烴類物質(zhì)超標(biāo)引起的爆炸非常多，這不僅影響了生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，而且給企業(yè)和國家、職工造成重大的損失。因此提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和純度已經(jīng)成為贏得市場的必要條件。以下從我們裝置的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和義馬當(dāng)?shù)氐膶?shí)際氣候和環(huán)境出發(fā)，探討一下預(yù)防空分裝置爆炸的措施。

2、首先我們從空分裝置的流程開始，我們廠采用的是開封空分廠的高低壓結(jié)合的流程，20800Nm3h氧氣空分裝置包括壓縮、冷卻、吸附、精餾等主要流程，在這幾個(gè)環(huán)節(jié)中吸附是關(guān)鍵，精餾塔的主冷凝蒸發(fā)器的操作也很重要。 1 主冷凝蒸發(fā)器爆炸的原因 空分塔的爆炸原因很多，也比較復(fù)雜，但基本可分為物理性爆炸和化學(xué)性爆炸。從大多數(shù)爆炸的實(shí)例分析來看，化學(xué)性爆炸是主要的。形成化學(xué)性爆炸的必要條件是：可燃物、助燃物和引爆源。在空分設(shè)備主冷凝蒸發(fā)器中，可燃物主要是乙炔、碳?xì)浠衔锘蛴头值雀邿N類雜質(zhì)；助燃物為氣氧和液氧；引爆源主要有：(1)爆炸性雜質(zhì)固體微粒相互摩擦或與器壁摩擦發(fā)熱；(2)靜電放電。當(dāng)液氧中含有少量冰粒、

3、 固體二氧化碳時(shí)，會(huì)產(chǎn)生靜電荷。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示：二氧化碳的含量提高到202100ppm時(shí)，所產(chǎn)生的靜電位可達(dá)到3000V；(3)氣波沖擊、流體沖擊或汽蝕現(xiàn)象引起的壓力脈沖，造成局部壓力高而使溫度升高；(4)化學(xué)活性特別強(qiáng)的物質(zhì)(臭氧、氮的氧化物等)存在，使液氧中可燃物質(zhì)混合物的爆炸敏感性增大。 2 爆炸源形成條件 空氣中除氧氣、氮?dú)馔?，還會(huì)有少量的水蒸氣、二氧化碳、乙炔和其它碳?xì)浠衔锏葰怏w以及少量的灰塵等固體物質(zhì)，國內(nèi)大中型分子篩凈化流程清除空氣中水分、二氧化碳和乙炔等雜質(zhì)的方法多采用吸附法，即利用分子篩或硅膠等作吸附劑把空氣(液空、液氧)中所含的水分、二氧化碳和乙炔等雜質(zhì)分離出來，濃縮在吸附

4、劑表面上，加溫再生時(shí)進(jìn)行脫除，從而達(dá)到凈化的目的。對(duì)分子篩流程空分裝置，分子篩具有孔徑相近的極性分子吸附性強(qiáng)的特點(diǎn)，水分、二氧化碳和乙炔基本上可以在分子篩吸附器中脫除，其它烴如甲烷、乙烷絕大部分隨空氣進(jìn)入空分塔中，這些物質(zhì)大部分溶解在液體中，少量隨氧氣的蒸發(fā)帶走。但由于化工裝置比較集中，如果裝置泄漏量過高或烴類產(chǎn)品直接放空，就會(huì)造成空分設(shè)備吸入口的碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo)；而且當(dāng)液體中烴的濃度不斷增加，并超過其溶解度時(shí)，就會(huì)以固體形式析出并聚集，在一定條件下與氧混合形成爆炸源，當(dāng)引爆因素存在 時(shí)就會(huì)發(fā)生化學(xué)性爆炸。大量事實(shí)證明，液氧中乙炔的爆炸敏感性最高。因?yàn)橐胰苍诳諝庵械姆謮汉艿?，即使將空氣冷卻至

5、一173，乙炔也不會(huì)以固態(tài)形式析出；而且乙炔在液空中的溶解度較大，約為20cm3dm3，因此一般不會(huì)在液空中析出，它將隨空氣帶入空分塔內(nèi)。乙炔隨液空進(jìn)入上塔，而其在液氧中的溶解度極低，約為52 cm3dm3。當(dāng)液氧在主冷凝蒸發(fā)器中蒸發(fā)時(shí)，隨氣氧帶走的乙炔量僅為液氧中乙炔總量的124左右；這樣隨著液氧的蒸發(fā)，液氧中乙炔濃度就不斷增高，當(dāng)乙炔超其溶解度時(shí)，過剩的乙炔就會(huì)以白色固體微粒懸浮在液氧中，加之乙炔又是不飽和的碳?xì)浠衔铮哂泻芨叩幕瘜W(xué)活潑性，這些固體乙炔或其它碳?xì)浠衔镱w粒與塔壁及通道壁發(fā)生摩擦或液氧沸騰產(chǎn)生壓力脈沖，以及臭氧與氮氧化物的促進(jìn)作用所產(chǎn)生的能量都將可能致空分塔爆炸。但在實(shí)際生產(chǎn)中有時(shí)液氧中乙炔及其它碳?xì)浠衔餂]有超標(biāo)卻發(fā)生爆炸，主要是由于冷凝蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)不合理，存在某些制造缺陷。若因某些通道堵塞和操作不當(dāng)，造成液氧的局部流動(dòng)性不好，產(chǎn)生乙炔局部濃縮而發(fā)生爆炸。 其它不飽和碳?xì)浠衔镆材馨l(fā)生爆炸分解反應(yīng)，雖然它們?cè)谝貉踔械娜芙舛缺纫胰哺?，但由于吸附器?duì)這些碳?xì)浠衔锏奈侥芰O小，因此也存在在液氧中積聚而構(gòu)成爆炸的可能。