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。