空分设备运行中的危险因素及其防范措施

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  摘要:随着我国经济的高速发展,危险化学品生产的单位随之增多,相应事故发生的危害日益增多。本文介绍了空分设备运行中主要危险因素的危害和来源,并有针对性提出了建议。
  关键词:空分设备,危险因素,措施
  1我国现代空分设备实际运行状况
  深冷法空气分离自1903水由德国卡尔·林德教授发明投运10m3/h制氧机至今,已有一百年的历程,回顾空分流程,从简单节流的高压流程到中压带膨胀机循环流程、高低压流程、低压带透平膨胀的流程;压力从高压(20MPa)到低压(≤1MPa),容量从小(10m3/h)到大(10万m3/h)。总之,空分设备的发展史是围绕降低单位能耗和提高安全性而不断改进的,越是现代的设备容量越大、压力越低、能耗越少、安全程度越高:這是世界空分设备发展的总趋势。
  我国从1953年开始制造第一套50m3/h空分设备至今也有50年历史了,在我国党和政府的正确引导下,通过从事空分设备工程技术人员的努力,用50年时间走完了国外发达的资本主义国家需100年走过的路程,我国空分设备制造设计水平已达到世界90年代末期水平,局部技术达到国外先进水平。现代研制的空分设备安全性不断提高。但是我国经济发展总的还是较落后,设备更新缓慢,应该淘汰的设备还在运行,应该报废的设备还在凑合使用。
  2 空分设备外部危险因素
  2.1雷电
  雷电现象是大自然中常见的自然现象之一,由于雷电的发生具有不确定性、瞬时性和强放电性,因此能给各用电设备造成严重的影响,对空分设备的正常生产和安全运行构成严重威胁。雷击能够造成电网波动或供电中断。这将造成动力设备如压缩机、泵等的停运或损坏;油泵停运,极易造成高速运转的膨胀机的轴承由于得不到强制润滑而出现故障,甚至烧瓦的事故;压缩机的停运,导致向精馏塔输送的原料空气中断,造成严重后果;雷击能造成分子筛的电感式直流接近开关损坏,造成分子筛电加热器因连锁而无法启动;雷击还能够造成空分装置电子电气设备损坏,中控控制系统瘫痪,随即空分设备停车,导致后序生产的停止,严重时能造成难以预料的事故,后果不堪设想。
  2.2油品
  空分设备主要使用透平油和润滑油。透平油闪点(开口)≥195℃,属于丙类火灾危险性可燃液体,增压透平膨胀机透平油管,一旦输油管道发生泄漏,遇高热或明火,会引起火灾、爆炸;润滑油闪点(开口)≥230℃,属于丙类火灾危险性的可燃液体,输油管道一旦发生泄漏,遇到高热或明火,也会引起火灾、爆炸。
  3空分设备内部危险因素
  3.1化学性爆炸危险因素
  从大多数空分设备爆炸实例的分析来看,以化学性爆炸居多。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。因此,空分设备内部危险因素可以划分到上述三个方面中。
  1.可燃物
  在空分设备中,可燃物主要是碳氢化合物或油分等爆炸危险杂质。原料空气中含有一定量的碳氢化合物,它们的闪点都非常低,爆炸极限较宽,生产过程中碳氧化合物在空分装置内过量积聚,如果有引爆源存在的情况下,很容易引起爆炸。大量研究表明,在空分设备有害杂质中,乙炔是形成爆炸的最主要因素。当活塞式空压机和膨胀机的润滑油用量过多时,可能有部分油滴或油雾随压缩空气进入精馏塔。普通润滑油在压力7 MPa、温度高于150℃时,很容易裂解为轻馏分,其沸点比原润滑油低很多,极易气化混入氧气中。空分设备检修后,也容易遗留油污在设备内。
  2.助燃物
  氧气和液氧是助燃物质,为乙类火灾危险性物质,是可燃物燃烧爆炸的基本要素之一,能氧化大多数活性物质,与易燃物如乙炔、甲烷等形成有爆炸性的混合物。液氧是空分设备发生化学性爆炸的助燃物。空分设备中可燃物的浓度达到爆炸条件时,助燃物液氧或气氧,在引爆源存在的情况下,极易发生化学性爆炸,液氧是空分设备化学性爆炸必不可少的条件之一,但同时也是该生产设备的主要产品之一。因此,空分设备化学性防爆问题就主要在可燃物和引爆源上。
  3.引爆源
  引爆源主要有:爆炸性杂质固体微粒相互摩擦或与器壁摩擦;静电放电;气波冲击、流体冲击或汽蚀现象引起的壓力脉冲,造成局部压力高而使温度升高;化学活性特别强的物质存在,使液氧中可燃物质混合物的爆炸敏感性增大。
  4 空分设备风险防范措施
  4.1设备管道内表面的脱脂
  空分设备在投入运行时,空分设备与空气、液态空气接触的内表面必须脱脂处理,而且要作为一个重要工序来对待,这是保证空分设备安全的必要条件。一是防爆,二是防止低温油脂附着在设备表面,影响热量交换,从而影响空分设备的运行工况。
  4.2分子筛设备的安装
  空气中杂质的去除是分子筛的重要功能,目前技术上采用分子筛与氧化铝来吸附空气中的水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等。其中二氧化碳的去除是重中之重,因为二氧化碳在低温状态下会凝结成干冰,堵塞通道。因此,分子筛填料的填充也不得有混乱,必须按除去杂质的顺序来分层、密实填充。
  4.3密封气
  空压机、膨胀机在启动前,气室与润滑系统是靠一路可靠的氮气或压缩空气来隔断的,空压机启动后,用本体的空气压力来满足生产要求,一旦空压机停车,密封气必须及时阻隔润滑油不得侵入到气室。因此,密封气在空分设备投入运行前必须是可靠的。
  4..4毛细管
  空分设备中冷箱内各种容器内部介质、纯度、温度等等信息均是通过毛细管从冷箱内传到分析室,为设备的运行、工况调节提供一手数据,因此毛细管的施工质量要求非常高,不得有渗漏现象,且毛细管要安装在专用的保护槽内,支架必须牢固可靠。
  4.5保冷
  空分设备的关键是空气深冷、液化、分馏,在超低温状态下运行,因此设备的保冷很关键,目前空分塔用材料是膨胀珍珠岩,俗称珠光砂,它的比重、粒径、含水率是重要指标。
  冷箱、真空管、液体储罐的外保护壳必须是密闭的,隔绝空气的,否则会在设备表面结冰。影响设备使用寿命。在阀架、液泵冷箱与主塔的结合部分填充粒状棉的密实度也不容忽视。
  参考文献:
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