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如何保障空分过程的安全,知道这些很重要!

2019-07-26 10:22      点击:

近年来,随着空分设备大型化,空分设备的爆炸能量也越来越大。影响空分装置安全运行的危险杂质主要是总烃、乙炔、二氧化碳、氧化亚氮,而影响总烃、乙炔、二氧化碳、氧化亚氮含量的因素是环境空气的变化与吸附器的再生。

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(来源于网络,版权归原作者所有)

爆炸原因

在上述危险杂质中,乙炔 (C2H2)是不饱和碳氢化合物,具有很高的化学活性,性质极不稳定,是空分冷箱爆炸的主要原因。由于乙炔在空气中分压很低,即使冷却到-170℃也不会象水分及二氧化碳以固态析出,而是随空气进入分馏塔中。乙炔在液空中溶解度 为 20ppm,一般不会在液空中析出,而随液空进入上塔。液氧气化时带走的乙炔约为液氧中乙炔含量的1/24。所以随着空分冷箱运行周期的延长, 液氧中乙炔浓度不断增高。当液氧含量超过溶解度时,就以固态析出。固态乙炔和液氧接触后爆炸的敏感性高,是空分精馏塔爆炸的危险物质。

其它碳氢化合物 (CH4、C2H4、C2H6)在液氧中溶解度比乙炔高,但乙烯、丙稀等碳氢化合物与乙炔一样,也会发生爆炸反应。

氧化亚氮(N2O)是一种无色无味气体,氧化亚氮(N2O)在主冷凝器液氧中积聚,容易固化,阻塞换热通道,造成碳氢化合物在局部区域的富集,引起空分主冷的爆炸;而N2O在精馏塔中积累起来会使产品受到污染 。

二氧化碳(CO2)在冷箱中析出晶体除吸附乙 炔及其它碳氢化合物外, 还会使液氧产生静电。如果二氧化碳长期积聚,还会阻塞精馏塔板。同时二氧化碳晶体下还会出现可燃物超临界积聚的情况, 在与液氧共存的条件下, 将引起空分冷箱爆炸 。

因此,为保证空分装置安全稳定运行 ,必须加 强对空分设备中总烃、乙炔、二氧化碳、氧化亚氮的检测分析,及时将结果提供给生产工艺部门,采取措施控制指标。

磐诺方案

对液氧中的乙炔含量的测定,经典的化学比色法为手工操作,步骤繁琐,分析时间长,误差大,仅适合小型空分装置。而采用氢火焰型气相色谱仪只能对液氧中碳氢化合物进行分析,不能同时完成对空分有害的无机化合物如二氧化碳、氧化亚氮的测定, 且氢焰型气相色谱仪的下限检测浓度约为0.15×10-? C2H2, 不能达到大中型空分装置监测液氧中乙炔含量正常值≤10 ×10-? C2H2的要求。

磐诺采用脉冲氦离子化检测器(PDHID)气相色谱仪,性能稳定,优势更显著。

——检测灵敏度高,专为超低微量≤10x10-?设计制造,与氢焰型色谱仪相比对C2H2、CO2、N2O的检测下限可达5×10-?。

——检测气体成分种类多,适用面广, 对有机及无机化合物均 有高灵敏度响应 , 在空分安全监测中可以做到一机多能。

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阀图

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空分装置危险组分液氧分析典型谱图

预防措施

除了对气体成分进行科学检测,做好充分的防空措施也是避免空分装置爆炸的有效途径。

1、减少可爆物进入空分塔

空分装置应选择在环境清洁地区,并布置在有害气体及固体尘埃散发源的全年小频率风向的下风侧。空分装置与周围设施的防火间距应符合相关规定。采用无油润滑的压缩机和膨胀机或汽轮压缩机和膨胀机,可以基本上杜绝润滑油及其轻馏分的来源。

2、清除可爆物

a)对小型中压制氧,采用常温分子筛纯化器,吸附乙炔。

b)在下塔底部导入上塔的液空管路上设置液空吸附器,清除溶解在液空中的乙炔和其它碳氢化合物。

c)不断抽取含乙炔浓度较高的液氧到塔外蒸发,或当液空、液氧中的乙炔和其它碳氢化合物的浓度接近允许极限时,排放掉部分或全部液体。

d)使液氧循环通过液氧吸附器,清除残留于液氧中的乙炔和其它碳氢化合物。

e)及时对设备进行局部或全部加热清洗。按设备制造商提出的要求,空分设备每运行满1个周期后,应停车进行全面加温1次,彻底清除设备内的碳氢化合物和油脂。

f)氧气管道(管件)内壁应平滑,无锐边、毛刺及焊瘤,管道内部无油脂、杂质。开工前,氧气设备、管线必须清扫、吹洗、脱脂合格。

3、防止可爆物局部浓缩

有的精馏塔爆炸是在液氧中乙炔含量不高的情况下发生,可能是由于乙炔、碳氢化合物在设备某些死角局部浓缩而析出造成的,因此要采取措施防止可爆物局部浓缩。

a)停车时间较长时,应将设备内的液氧、液空排放掉,以免在自然蒸发时造成乙炔、碳氢化合物浓缩析出。

b)保持液氧液面的稳定,且不要低于规定的高度。

c)在结构方面避免死角,或由于通道局部堵塞而造成流动不畅。

4、其它防控措施

a)为了防止静电产生,空分塔必须在安全距离的两个部位接地,冷凝蒸发器、乙炔吸附器及液空、液氧的分析取样的排放管路等,若在法兰连接处没有跨接线时,应单独接地,接地电阻不应大于10Ω。室外空分装置防雷接地和冷箱内主要设备防静电接地应分别设置。

b)强化液体的过滤措施,以防固体二氧化碳、硅胶、珠光砂粉末带入液氧中。

c)防止超压爆炸。

d)低温液体(液氧、液氮、液氩)储槽应设有液位计、温度计、压力表及高液位报警设施,还应设有超压及真空泄放设施。低温液体储存容积不得超过容积的90%.液氧、液氮储存系统设置的中、高压液氧(液氮)泵与气化器间应设安全保护联锁装置。

e)气瓶(氧气、氮气、氩气)应定期检验,充装气瓶应防止超压、超温、混装,气瓶的充装、储存、运输都应符合《气瓶安全监察规程》等规范的要求。

安全生产事关国家和人民利益,事关社会安定和谐,是社会主义市场经济持续、稳定、快速、健康发展的根本保证,是发展大局的重要前提。

对于空分装置,只有减少、清除原料空气中存在的可爆物等杂质;避免可爆物在设备、管道、工艺物料(特别是液氧)中的积聚;严格空分装置的设计、制造、施工及生产安全管理,才能确保空分装置实现安全、长周期运行。

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