化工企业制氧过程中防爆措施的探讨

王光元　李鹏

摘要：氧气在化工、能源、冶金、机械、国防工业和医疗等部门得十分广泛的应用，氧气生产已经成为国民经济中不可缺少的一个重要环节。化工企业制氧的过程中，设计到的产品的原料、中间体甚至产品本身是易燃、易爆。通过分析近年来化工企业制氧中发生的火灾事故特点、存在的问题及火灾事故原因，积极落实火灾预防措施，控制火灾爆炸事故发生，减少火灾爆炸事故损失，是当前化工企业在制氧过程中的消防安全工作的一项重要内容。

关键词：制氧  安全生产  防火防爆

1、前言

近年来，随着工业社会的飞速发展，工业生产制氧也越来越普遍，制氧生产中发生火灾和爆炸事故的事件屡见不鲜，不仅会对企业造成严重的经济损失，更有甚者会造成人员和财产的伤亡，惨痛的历史教训告诫我们：化工企业制氧过程中的生产防火防爆工作不容忽视。因此应当充分了解制氧生产中的火灾和爆炸的危害性，掌握其发生机理应对措施，以便从各个环节对存在的危险因素加以控制、消除并做到防患于未然，保证员工在安全的环境下生产生活。

2、工业制氧过程中发生爆炸的原因

化工企业制氧过程中发生爆炸的位置主要有：空分设备的爆炸、高纯高压氧气管道的爆炸等。其中空分设备的爆炸发生的频率较高，危害性也比较大。前期的预见性比较差不能准确及时的分辨，造成严重的后果。因此对制氧过程发生爆炸原因进行分析是非常有必要的。

2.1空分设备的爆炸

空分设备的爆炸位置主要集中在大量液氧寄存的主冷凝蒸发器内，特别是在蒸发器凝液的界面位置。根据爆炸的三要素对其进行具体分析：

2.1.1可燃物。空分设备制氧的原料来自大气中的空气，空气中含有各种各样的杂质，其中含有少量的可燃气体如乙炔和其他碳氢化合物的存在对空分设备的安全生产危害极大。碳氢化合物的存在虽然经过空分净化器的处理已经降低了很多，但是仍有少量不能清除的物質随着原料空气被带入到了空分塔内，并在主冷凝蒸发器的液氧中浓缩、聚集，当这些可燃物达到爆炸极限是就会有固体析出，一旦遇到足够引燃的能量，便会发生爆炸。特别注意的是由于乙炔的爆炸敏感性最强，危害性最大，因此在实际生产中对乙炔的防范要更为谨慎。

2.1.2助燃物。氧气是天然的助燃剂，在主冷凝蒸发器内存在的液氧以及游离状态的气态氧，给主冷凝器内的可燃物提供了足够的助燃剂，一旦发生火灾这些助燃剂会迅速为其提供能量，发生爆炸，后果不堪设想。

2.1.3引燃引爆源。在空分设备中主要有爆炸性杂质固体颗粒的相互摩擦，以及静电放电。当液氧汇总含有少量的冰粒，固态的二氧化碳时，相互之间会产生静电荷，当静电荷集聚到一定值是会产生足够能量的静电，引起火灾和爆炸的发生。汽蚀现象的存在会形成压力脉冲，造成局部的压力升高，形成局部的气冲，给可燃物提供了动能。以及化学性质比较强的强氧化性物质，使碳氢化合物在液氧中的爆炸敏感性增强，更容易发生爆炸。

2.2高纯高压氧气管道的爆炸

在化工企业生产中，氧气管道本身的材质通常为碳素钢或是低合金的不锈钢，这些管道材质中以为含有碳元素，属于可燃性材料，并且当纯氧的压力达到3MPa时，纯氧中的铁成粉状时的燃点是最低的，通常在300℃左右。运输氧气的管道会在纯氧条件下别先着火的铁粉、油脂等点燃。对于引起着火的能源有：

2.2.1管道中的阀门在高低压段之间突然被打开时，低压端的氧气迅速被压缩，由于整个过程的速度很快来不及散热形成短时间内的绝热压缩，局部的温度会迅速升高，成为了引燃的着火点。

2.2.2开启和关闭阀门时，由于阀门关闭或开启额的速度很快，阀瓣和阀座之间的冲击和挤压作用，造成阀门内部的摩擦发热给引燃提供了能源。

2.2.3高压环境下运动的物质微粒，如管道内的铁屑、灰尘、焊渣以及其他杂质颗粒等与管壁的摩擦、相互冲击，为引燃物质提供了动能。

2.2.4静电反应、油脂引燃、外部火源以及其他触发性的媒介作用都会引起着火。

3、防燃防爆的措施

3.1对于空分爆炸

3.1.1从原料的源头要严把空气质量关。进入空分设备的空气要保持洁净，其中的杂质气体要保持在允许极限含量范围之内。

3.1.2通过物理化学手段清除净化空气中的有害杂质成分。如采用先进的分子筛分法，就是在进入空分设备之前安装分子晒吸附器，它能将碳氢化合物中的绝大部分物质吸收，同时将二氧化碳的进入量控制在允许范围内，并能除去90%的氮氧化合物。在空分内部设置液氧吸附器，能够有效去除主冷液氧中存在的乙炔等碳氢化合物，因此大大增加了空分设备运行的安全性。

3.1.3防止碳氢化合物在主冷凝器中集聚和浓缩，应当连续不断的排放液氧，这样使得主冷凝器中的液氧处于流动状态，有效的防止了碳氢化合物在主冷凝器中的凝结。

3.2管道的防燃爆措施

3.2.1氧气管道在安装时要完全接地，阀门法兰之间要用铜导线跨界，防止产生静电。

3.2.2在进行管道设计是尽可能的采用直管道，减少弯头管件的使用，避免冲击摩擦增加管道内的杂质。

3.2.3在安装之前，管道及其附属的管件和阀门等都要进行严格的脱脂脱油去锈垢。安装完成后进行强度试验和气密性试验，保证管道的强度和密封性。

3.2.4严禁管道内带水，流经的氧气要保证干燥，防止在运行过程中生锈。

3.2.5控制管道内氧气的流速。过高的流速会加剧高压纯氧气与管壁、杂质颗粒的摩擦和碰撞，引起管道局部温度升高。

4、结束语

在工业制氧过程中产生爆炸和火灾的因素有很多，很多细节问题仍需要不断的探索和研究，在后期通过改变工艺技术和改善设备、完善操作管理来控制火灾和爆炸的发生。对于化工企业来说防火防爆工作不能有丝毫的怠慢，只有不断探索和完善工艺才能避免事故的发生。

参考文献：

[1]盛莉莉，黎霏. 深度冷冻法空分制氧装置的火灾、爆炸因素分析及预防措施[J]. 中国化工贸易，2013，000（004）：308-308.