低溫空分設備防爆及安全問題，涉及多學科。筆者從事低溫空分行業(yè)約40年，想將我獲得的一些與此問題有關的情況與信息，利用全面質量管理的觀念與方法，整理匯綜一下，達到拋磚引玉的目的。同時指出具體問題的責任者，使國產(chǎn)空分設備的防爆安全措施日臻完善，減少危害。
首先提出如下觀點：
⑴低溫空分設備的是氧和不飽和碳氫化合物（CnHm）在火花引燃下發(fā)生微炸，進而可能產(chǎn)生大。
⑵這里只講發(fā)生的區(qū)域在液氧蒸發(fā)過程中的低溫設備。而不講高溫區(qū)氧氣和其他物質的燃爆，例如氧壓機、氧氣管道等的燃燒。
⑶液氧在蒸發(fā)過程中，某個區(qū)域形成了干蒸發(fā)，而使得碳氫化合物以固態(tài)析出，在有火花情況下發(fā)生。
按照上面觀點，提出防止的辦法如下。
1 堵住碳氫化合物進入的措施
俗話說“病從口入”，那么，如何把“病”——碳氫化合物進入液氧區(qū)的各條通路堵死，有如下措施（見表1）。
表1 堵住碳氫化合物（CnHm）進入的措施
措施 |
內(nèi)容 |
責任者 |
備注 |
空氣吸入口的 合理選擇 |
選擇一個碳氫化合物含量最少、最穩(wěn)定的空氣進口。但同時要考慮風向和非正常的環(huán)境改變，例如森林大火、含碳氫化合物氣體的非正常排放 |
設計院和用戶 |
賓突魯“80000”空分設備，直接原因就是印尼的森林大火。撫順乙烯“6000”空分塔，主因就是吸入化工裝置停車的排放氣體。燕山前進化工廠“3200”空分設備，原因為主冷液氧面上部碳氫化合物含量較高 |
符合標準的空氣進入空分設備后， 必須清除碳氫化合物 |
在分子篩吸附器中吸附掉部分碳氫化合物。若在其中增加了一層混合物，可幾乎全部吸附掉碳氫化合物，同時還可吸附掉大部分氮氧化合物 |
設備的設計制造單位 |
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仍未擋住的碳氫化合物進入低溫區(qū)的清除 |
膨脹空氣經(jīng)過液體洗滌；設液空吸附過濾器清除 |
設備的設計制造單位 |
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2 清除液氧中碳氫化合物的措施
若碳氫化合物經(jīng)過各個關口后還是進入了液氧中，這時要采取如下措施（見表2）。
表2 清除液氧中碳氫化合物的措施
措施 |
內(nèi)容 |
責任 |
備注 |
嚴格規(guī)定乙炔和碳氫化合物在液氧中的數(shù)量 |
各國規(guī)定不一，但都有其道理，一定要嚴格遵守 |
設計制造單位，用戶 |
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設置在線記錄分析儀；手動分析儀 |
行政領導有必要以文件形式規(guī)定 |
設計制造單位，用戶 |
撫順乙烯的“6000”空分就沒有設置 |
超標后必須及時排液氧直致停車 |
必須嚴格執(zhí)行 |
用戶 |
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平時長期、連續(xù)排放1%液氧 |
必須嚴格執(zhí)行；解決飽和碳氫化合物積累很有效 |
設計制造單位，用戶 |
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設置液氧循環(huán)吸附器，進一步吸附碳氫化合物 |
用液氧泵或熱泵循環(huán)液氧；用戶嚴格執(zhí)行切換周期 |
設計制造單位，用戶 |
氣氮做熱源的熱泵效果不好 |
3 選配與操作方面的措施
在操作中改善蒸發(fā)過程，避免小引發(fā)或導致大；同時在選配設備與材料方面也予以注意，采取的措施見表3。
表3 選配與操作的措施
措施 |
內(nèi)容 |
責任 |
選擇合理的冷凝蒸發(fā)器 |
選擇合理的冷凝蒸發(fā)器如為膜式冷凝蒸發(fā)器，可采用繞管式輔助冷凝蒸發(fā)器 |
設計制造者 |
控制蒸發(fā)量 |
液氧通過蒸發(fā)器時蒸發(fā)量控制在1/5，即內(nèi)循環(huán)倍率大于5；不要過多減少溫差 |
設計制造者 |
全浸操作 |
對膜式不適用 |
設計制造者 |
減少冷損，穩(wěn)定液面 |
控制膨脹量，使冷凝蒸發(fā)器液面略有上升趨勢 |
用戶 |
材料的正確選擇 |
高氧區(qū)最好不用鋁，用銅（如上塔接近主冷處的填料層） |
設計制造者 |
4 避免局部區(qū)域液氧干蒸發(fā)的措施
所有的灰塵、分子篩與硅膠粉末、二氧化碳顆粒、氮氧化合物析出物、金屬粉末、珠光砂——這些固體顆粒均有可能堵成某個小空間，這個小空間易形成局部干蒸發(fā)，引起微爆以致大。采取措施見表4。
表4 避免局部區(qū)域液氧干蒸發(fā)的措施
措施 |
內(nèi)容 |
責任 |
備注 |
水洗 |
壓縮空氣盡量經(jīng)過水洗 |
設計制造者 |
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保證清潔度 |
保證制造過程的清潔度和安裝過程的清潔度 |
設計制造者安裝者 |
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過濾粉塵 |
將分子篩、石頭、硅膠粉末過濾掉 |
設計制造、安裝 |
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完全吸附二氧化碳和水分 |
設計必須有足夠的裕度，使用者必須良好再生 |
設計制造者，用戶 |
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合理選擇冷凝蒸發(fā)器翅片 |
冷凝蒸發(fā)器翅片要去除毛刺。翅片型式的選擇；控制翅片拼接的間隙 |
設計制造者 |
真空釬接翅片若有毛刺就易把粉末留在內(nèi)部 |
控制氮氧化合物 |
要避免死端沸騰 |
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5 避免火花與雷擊的措施
一般來說在液氧區(qū)域中很難有火花，如果有火花產(chǎn)生，絕大多數(shù)是因靜電放電引起的。室外高塔，要避雷。采取措施見表5。
表5 避免火花與雷擊的措施
措施 |
內(nèi)容 |
責任 |
備注 |
避免火花 |
液氧容器要單獨接地，接地阻抗＜10Ω；全冷箱接地良好 |
設計制造者，設計院，安裝單位 |
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避雷 |
高度超過20米均要避雷 |
同上 |
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