空分装置安全评价应注意的问题.doc

空分装置安全评价应注意的问题
空分设备是石化、冶金等行业重要的生产装置之一，由于其特殊的结构和介质的理化性质，发生爆炸的危险性较大。近年来，因空分设备制造缺陷和管理不善等原因，已发生多起空分设备的爆炸事故，据不完全统计，全国共发生小型空分设备的爆炸事故100多起，大中型空分设备事故30多起，特别是空分主冷凝蒸发器中烃类物质超标引起的爆炸是近几年来事故频发的主要原因，不仅影响了生产装置的平稳运行，而且给企业和国家造成重大的经济损失。以下从我们装置的实际运行经验出发，浅谈空分装置主冷蒸发器发生爆炸的机理和防爆措施。
1空分化学性爆炸机理1．1主冷凝蒸发器爆炸机理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。形成化学性爆炸的主要因素有三个方面：一是可燃物，二是助燃物，三是引爆源。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爆炸危险杂质；助燃物为气氧、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；(2)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，如果二氧化碳的含量提高到200~300×10-4％，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。1．2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。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人口的碳氢化合物含量超标，对分子筛流程空分装置，13X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。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。因为乙炔在空气中的分压很低，即使将空气冷却至-173℃，乙炔也不会以固态形式析出，它将随空气带人空分塔内，而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，而随液空进入上塔，乙炔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，而乙炔又是不饱和的碳氢化合物，具有很高的化学活泼性，性质极不稳定，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使空分塔致爆。但在实际生产中有时液氧中乙炔及其它碳氢化合物并不超标而发生爆炸，这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，因此也有在液氧中积聚而构成爆炸的可能。大量研究表明，碳氢化合物由于各组分在液氧中的溶解度及化学活性不同，其爆炸敏感性也不同，爆炸敏感性按以下顺序递增：甲烷→乙烷→丁烷→乙烯→丙烯→丁烯→乙炔，可见乙炔的敏感性最高。
2空分防爆措施由于空分装置在运行过程中存在着诸多不安全因素和危险性，为确保空分装置的安全运行，降低烃类物质进入液氧中的可能性，加强监控手段，我们坚持实行“六关”管理。2．1抓住空气来源关空分装置的原料就是大气，大气质量的好坏直接关系着主冷液氧中烃类的变化。我厂空分装置所处地理位置不好，被三个化工装置包围，空气质量较差，尤其是刮北风时能明显闻到一股有机物气味，通过液氧的离线、在线分析也可以发现烃类物质的上升趋势。为此我们采取的措施是：(1)建立了大气质量监测，每周分析一次；(2)设立了风向标，随时掌握四季风向的变化，遇到刮北风时，我们加强监护，及时排放液氧；(3)由总厂调度室制定了《周边装置紧急排放联系制度》，如有其它装置不正常排放，及时通知调度，调度再通知车间，加强液氧分析监护；(4)对相邻的环氧装置富含烃类物质