國內(nèi)外空分裝置爆炸事故一覽

1961年1月4日，前聯(lián)邦德國一臺4000m3/h空分設(shè)備空分塔發(fā)生爆炸,死亡15人,設(shè)備與建筑物損壞嚴(yán)重。

1973年11月23日，鞍鋼氧氣廠3350m3/h空分裝置發(fā)生典型的塔外惡性爆炸,又引起塔內(nèi)空分基礎(chǔ)爆炸,設(shè)備多處被炸毀,檢修半年才恢復(fù)生產(chǎn)。

1986年7月27日，燕山石化公司前進(jìn)化工廠3200m3/h空分設(shè)備一聲巨響后,整套設(shè)備成為一堆廢墟。

1992年11月1日，蘭州石油化工機(jī)器廠氧氣站150m3/h空分塔發(fā)生爆炸,造成一人死亡,空分塔報廢。

1993年7月25日，甘肅金川有色金屬公司150m3/h空分塔主冷凝蒸發(fā)器發(fā)生粉碎性爆炸,當(dāng)場炸死一人,空分塔報廢。

1996年3月2日，江西新余鋼鐵廠6000m3/h空分設(shè)備在未發(fā)現(xiàn)異常征兆的情況下,板翅式主冷凝蒸發(fā)器突然發(fā)生爆炸,設(shè)備損壞嚴(yán)重,爆炸沖擊波將周圍建筑物玻璃震碎。

1996年7月18日，哈爾濱氣化廠空分分廠10000m3/h空分設(shè)備主冷發(fā)生爆炸,主冷和上塔報廢。

1997年5月16日，遼寧撫順乙烯化工廠6000m3/h空分塔發(fā)生惡性爆炸,設(shè)備、廠房均遭嚴(yán)重毀壞,4人死亡、4人重傷、27人輕傷。

1997年12月25日，馬來西亞賓突魯殼牌石油公司一套81760m3/h空分設(shè)備發(fā)生惡性爆炸。爆炸始于主冷凝蒸發(fā)器,并擴(kuò)大到塔身;下塔壓入地內(nèi);上塔和主冷被炸飛到750米以外;5千米內(nèi)窗框玻璃震碎,飛出的金屬擊破石油和煤油儲罐而引發(fā)大火。

2000年8月21日，江西萍鄉(xiāng)鋼鐵公司制氧廠1500m3/h空分裝置檢修現(xiàn)場發(fā)生燃爆事故,造成22人死亡、7人重傷、17人輕傷。

2003年7月7日，上海中遠(yuǎn)化工有限公司10000m3/h空分設(shè)備正準(zhǔn)備吊裝上塔和粗氬塔上段時,一聲巨響,粗氬塔下段上封口二層塑料彩條布被氣浪撕得粉碎。

2003年8月22日，馬鞍山鋼鐵公司氧氣廠20000m3/h空分設(shè)備安裝時發(fā)生爆燃,人被彈出,并35%燒傷,經(jīng)搶救脫險。

2003年9月17日，湖南冷水江鋼鐵公司10000m3/h空分設(shè)備在安裝時,一股氣噴爆出來,焊工被擊出跌落平臺,搶救無效死亡。

2017年4月10日，神華400萬噸煤制油發(fā)生空分泄漏事故

2019年7月19日下午5點(diǎn)45分，河南省三門峽市河南能源化工集團(tuán)義馬氣化廠C套空分裝置發(fā)生爆炸。爆炸事故造成15人死亡、15重傷，256人入院治療。

近些年，隨著空分設(shè)備大型化，空分設(shè)備的爆炸能量也越來越大，空分設(shè)備從爆炸原理上可分為物理爆炸和化學(xué)爆炸。化學(xué)爆炸造成的危害大于物理爆炸造成的危害。

空分設(shè)備物理爆炸發(fā)生原因為：

1、存有低溫液體的分餾塔內(nèi)進(jìn)入大量高溫氣體，低溫液體急劇汽化，造成分餾塔內(nèi)壓力升高，安全閥卸壓速度慢，空分塔發(fā)生變形破裂。

2、空分冷箱內(nèi)存有低溫液體的分餾塔外裝滿數(shù)千立方保溫材料珠光砂，分餾塔發(fā)生漏液故障，珠光砂內(nèi)就會存有大量低溫液體，遇到高溫氣體，低溫液體急劇蒸發(fā)，把空分冷箱撐破，珠光砂大量噴到周圍，專業(yè)術(shù)語稱為砂爆或液爆。

空分設(shè)備化學(xué)爆炸發(fā)生原因為：

1、1%液氧排放不及時，液氧中碳?xì)浠衔锓e聚，達(dá)到超標(biāo)，液氧中的總碳?xì)浠衔铮绕涫且胰玻瑫l(fā)生超標(biāo)反應(yīng)，造成化學(xué)爆炸。液氧中乙炔超過0.5PPm或者碳?xì)浠衔锟偤砍^300PPm，就有可能發(fā)生自燃爆炸。

2、膨脹機(jī)密封氣管道堵塞，膨脹機(jī)軸承潤滑油經(jīng)過油封滲入到空氣側(cè)，被膨脹空氣帶入上塔，造成上塔底部主冷液氧中總碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo)。

3、分子篩后二氧化碳分析儀失靈，并且分子篩發(fā)生超期使用，超溫使用，再生不足，進(jìn)入游離水，進(jìn)油中毒等原因，不能完全吸附二氧化碳、總碳?xì)浠衔锏龋細(xì)浠衔锎┻^分子篩進(jìn)入分餾塔內(nèi)，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧總碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo)。

4、對于自由端軸承在吸風(fēng)管內(nèi)的空壓機(jī)來說，自由端軸承密封氣管斷開或堵塞，吸風(fēng)管內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓會把軸承內(nèi)的、潤滑油吸入空氣中，造成分子篩中毒，空氣中的總碳?xì)浠衔飼┻^分子篩，進(jìn)入分餾塔內(nèi)，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧總碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo)。

5、由于化工廠或化工車輛放散口在空壓機(jī)吸風(fēng)口附近放散雜環(huán)烴1#、雜環(huán)烴2#、粗酚、輕粗苯、硫磺、硫酸銨等化產(chǎn)氣體，空氣含有大量的總碳?xì)浠衔铩？諌簷C(jī)吸入總碳?xì)浠衔锖扛叩目諝猓瑫斐煽偺細(xì)浠衔飼┻^分子篩，進(jìn)入分餾塔內(nèi)，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧總碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo)。

 

 

針對以上各種危險因素，制氧應(yīng)制定相應(yīng)的管控措施：

1、操作空分塔進(jìn)塔閥門必須緩慢，熱空氣進(jìn)塔速度根據(jù)壓力變化逐步調(diào)整。停車后，一定要將進(jìn)主換熱器閥門關(guān)閉。

2、發(fā)生塔內(nèi)漏液故障后，應(yīng)及時停車，打開塔頂裝沙口卸冷箱壓。漏液情況嚴(yán)重時，疏散周圍人群，避免被珠光砂掩埋窒息。

3、1%液氧排放量應(yīng)該根據(jù)化驗指標(biāo)適時加大，總碳?xì)浠衔锓治鰞x應(yīng)該定期效驗，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

4、膨脹機(jī)密封氣應(yīng)該多加關(guān)注，避免檢修狀態(tài)下進(jìn)入濕空氣，造成結(jié)冰堵塞。

5、分子篩后二氧化碳分析儀應(yīng)該定期效驗，確保數(shù)據(jù)靈敏準(zhǔn)確。分子篩嚴(yán)禁發(fā)生超期使用，超溫使用，再生不足，進(jìn)入游離水，進(jìn)油中毒等事故。一旦發(fā)生分子篩后二氧化碳超標(biāo)現(xiàn)象，立即停止空分設(shè)備運(yùn)行，再生分子篩。

6、自由端軸承密封氣管必須暢通，檢修設(shè)備不得拆除或者碰斷。

7、空壓機(jī)吸入口附近或西風(fēng)室內(nèi)不得有汽油、油漆、橡膠水等易揮發(fā)性化工產(chǎn)品存在，不得有化工產(chǎn)品車輛在壓機(jī)吸入口附近停留或放散。空壓機(jī)吸入口附近一旦發(fā)生化工產(chǎn)品泄漏，空分設(shè)備立即停車，清除干凈泄漏的化工產(chǎn)品后，方可開啟空分設(shè)備。

危險因素

空分設(shè)備外部危險因素

雷電

雷電現(xiàn)象是大自然中常見的自然現(xiàn)象之一，由于雷電的發(fā)生具有不確定性、瞬時性和強(qiáng)放電性，因此能給各用電設(shè)備造成嚴(yán)重的影響，對空分設(shè)備的正常生產(chǎn)和安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。雷擊能夠造成電網(wǎng)波動或供電中斷。這將造成動力設(shè)備如壓縮機(jī)、泵等的停運(yùn)或損壞；油泵停運(yùn)，極易造成高速運(yùn)轉(zhuǎn)的膨脹機(jī)的軸承由于得不到強(qiáng)制潤滑而出現(xiàn)故障，甚至燒瓦的事故；壓縮機(jī)的停運(yùn)，導(dǎo)致向精餾塔輸送的原料空氣中斷，造成嚴(yán)重后果；雷擊能造成分子篩的電感式直流接近開關(guān)損壞，造成分子篩電加熱器因連鎖而無法啟動；雷擊還能夠造成空分裝置電子電氣設(shè)備損壞，中控控制系統(tǒng)癱瘓，隨即空分設(shè)備停車，導(dǎo)致后序生產(chǎn)的停止，嚴(yán)重時能造成難以預(yù)料的事故，后果不堪設(shè)想。

油品

空分設(shè)備主要使用透平油和潤滑油。透平油閃點(diǎn) ( 開口) ≥195℃，屬于丙類火災(zāi)危險性可燃液體，增壓透平膨脹機(jī)透平油管，一旦輸油管道發(fā)生泄漏，遇高熱或明火，會引 起火災(zāi)、爆炸；潤滑油閃點(diǎn)( 開口) ≥230℃，屬于丙類火災(zāi)危險性的可燃液體，輸油管道一旦發(fā)生泄漏，遇到高熱或明火，也會引起火災(zāi)、爆炸。

空分設(shè)備內(nèi)部危險因素

化學(xué)性爆炸危險因素

從大多數(shù)空分設(shè)備爆炸實(shí)例的分析來看, 以化學(xué)性爆炸居多。形成化學(xué)性爆炸的主要因素有三個方面：一是可燃物，二是助燃物，三是引爆源。因此，空分設(shè)備內(nèi)部危險因 素可以劃分到上述三個方面中。

可燃物

在空分設(shè)備中，可燃物主要是碳?xì)浠衔锘蛴头值缺ㄎｋU雜質(zhì)。原料空氣中含有一定量的碳?xì)浠衔铮鼈兊拈W點(diǎn)都非常低，爆炸極限較寬，生產(chǎn)過程中碳氧化合物在空分裝置內(nèi)過量積聚，如果有引爆源存在的情況下，很容易引起爆炸。大量研究表明，在空分設(shè)備有害雜質(zhì)中，乙炔是形成爆炸的最主要因素。當(dāng)活塞式空壓機(jī)和膨脹機(jī)的潤滑油用量過多時，可能有部分油滴或油霧隨壓縮空氣進(jìn)入精餾塔。普通潤滑油在壓力7MPa、溫度高于 150℃時，很容易裂解為輕餾分，其沸點(diǎn)比原潤滑油低很多，極易氣化混入氧氣中。空分設(shè)備檢修后，也容易遺留油污在設(shè)備內(nèi)。

助燃物

氧氣和液氧是助燃物質(zhì)，為乙類火災(zāi)危險性物質(zhì)，是可燃物燃燒爆炸的基本要素之一，能氧化大多數(shù)活性物質(zhì)，與易燃物如乙炔、甲烷等形成有爆炸性的混合物。液氧是空分設(shè)備發(fā)生化學(xué)性爆炸的助燃物。空分設(shè)備中可燃物的濃度達(dá)到爆炸條件時，助燃物液氧或氣氧，在引爆源存在的情況下，極易發(fā)生化學(xué)性爆炸，液氧是空分設(shè)備化學(xué)性爆炸必不可少的條件之一，但同時也是該生產(chǎn)設(shè)備的主要產(chǎn)品之一。因此，空分設(shè)備化學(xué)性防爆問題就主要在可燃物和引爆源上。

引爆源

引爆源主要有：爆炸性雜質(zhì)固體微粒相互摩擦或與器壁摩擦；靜電放電；氣波沖擊、流體沖擊或汽蝕現(xiàn)象引起的壓力脈沖，造成局部壓力高而使溫度升高；化學(xué)活性特別強(qiáng)的物質(zhì)存在，使液氧中可燃物質(zhì)混合物的爆炸敏感性增大。以下幾種雜質(zhì)危險因素能夠制造引爆源。

二氧化碳

當(dāng)液氧中含有少量冰粒、固體二氧化碳時，會產(chǎn)生靜電荷，如果二氧化碳的含量提 高到200-300*10 4％，所產(chǎn)生的靜電位可達(dá)到3000V。同時，固體二氧化碳能夠堵塞液氧通道而導(dǎo)致“死端沸騰”，從而使得液氧中的碳氧化合物濃度不斷提高，在達(dá)到爆炸濃度后，一旦有引爆源存在即會產(chǎn)生爆炸。造成C02含量高的主要原因有：分子篩因長期使用下沉或氣流沖擊而粉碎，分子篩吸附器吸附床層出現(xiàn)空隙，氣流短路；分子篩對特定氣體有很強(qiáng)的吸附能力，但它有一個合適溫度工作區(qū)，進(jìn)氣溫度超出這個工作區(qū)，會導(dǎo)致分子篩對 C02吸附能力下降。

氧化亞氮

氧化亞氮不屬于易燃易爆組分，僅有氧化亞氮的存在不會引發(fā)重大安全事故，但它沸點(diǎn)高、揮發(fā)度低、溶解度小，屬于堵塞組分，一旦在主冷中由于某種原因氧化亞氮以固體狀態(tài)析出后，極易形成“干蒸發(fā)”或“死端沸騰”而造成碳?xì)浠衔锏木奂谶_(dá)到爆炸濃度后，一旦有引爆源存在即會產(chǎn)生爆炸。常用吸附劑( 氧化鋁、分子篩和硅膠 )對氧化亞氮僅能部分吸附。

液態(tài)臭氧

液態(tài)臭氧 (O3) 是一種深藍(lán)色的液體， 屬于化學(xué)特性比較強(qiáng)的物質(zhì)， 在通常條件下， 該液體氣化、分解，使氧的分壓急劇增大，增大了液氧中可燃物質(zhì)混合物的爆炸敏感性，在爆發(fā)率為 100％時，引爆所需能量一般下降30％～ 45％。在生產(chǎn)過程中，液氧通過空分塔閥門時，長時間受到摩擦和氣流沖擊，在產(chǎn)生的靜電作用的條件下，能夠使少部分 液氧變成液態(tài)臭氧。

固體粉塵

固體粉塵對空分設(shè)備安全生產(chǎn)的危害性極大。輕者堵塞換熱器通道， 降低傳熱效率，堵塞精餾塔塔板，降低產(chǎn)品純度和產(chǎn)量；重則堵塞主冷板式氧通道，加速液氧中烴類雜質(zhì)的濃縮和其他有害雜質(zhì)在液氧中的積聚；它是一種靜電放電引爆源， 會引發(fā)主冷爆炸。固體粉塵主要來源于以下幾方面：

空氣過濾器未將大氣中的粉塵過濾干凈，使其隨空氣進(jìn)入空分塔；空分設(shè)備加熱系 統(tǒng)干燥器的鋁膠粉末隨空氣進(jìn)入空分塔；硅膠吸附器產(chǎn)生的粉末隨液空和液氧進(jìn)入上塔和主冷；空分塔內(nèi)鋁合金管道或容器因腐蝕和老化產(chǎn)生的氧化鋁粉末進(jìn)入主冷空分設(shè)備；在制造、安裝和檢修時不小心，很可能使灰塵、金屬粉末或珠光砂進(jìn)入容器或管道，最 終進(jìn)入主冷。

物理性爆炸危險因素

根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》附件一，壓力容器的設(shè)計壓力(p) 分為低壓、中壓、高壓、超高壓 4個壓力等級，具體劃分如下：低壓0．1 Mpa≤P<1．6 MPa，中壓 1．6Mpa≤P<10MP，a 高壓 10 Mpa≤P<100 MPa，超高壓 p>100 MPa。空分設(shè)備中，很多裝置的最 高工作壓力都會處在高壓段，如果這些裝置的壓力超過設(shè)計允許值或壓力表失靈，均存在著裂紋、破碎、爆炸的危險。另外，輸氣壓力管道也會存在類似的危險。

空壓機(jī)的危險因素

空壓機(jī)危險因素的主要表現(xiàn)

1、用油潤滑空壓機(jī)的危險因素

早期的空分設(shè)備選用活塞式壓縮機(jī)，氣缸用機(jī)械油潤滑。空壓機(jī)汽缸油在高溫下很容易產(chǎn)生結(jié)碳，使空氣排出管道有效流通直徑逐漸縮小，流速不斷加大，當(dāng)流速超過極限時，氣流摩擦所產(chǎn)生的能量點(diǎn)燃結(jié)碳，會導(dǎo)致管道爆炸。

空壓機(jī)的氣缸油或輕餾分隨氣流帶入分子篩純化器，會引起分子篩中毒，吸附能力降低，二氧化碳吸附不徹底。不僅堵塞板翅式換熱器，影響運(yùn)行周期，還會使液氧中二氧化碳增加，逐漸析出成冰狀固體與冷凝蒸發(fā)器內(nèi)壁摩擦，產(chǎn)生靜電。

2、軸位超標(biāo)的危害因素

正常情況運(yùn)行下，離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉輪兩側(cè)的軸向力是互相抵消的，不平衡的部分由平衡盤來減小軸向推動，剩余部分由止推軸承來承擔(dān)。當(dāng)軸向力增加，或止推軸承受損等因素，都會導(dǎo)致軸位移嚴(yán)重偏離。

危險因素的防范措施

加強(qiáng)空分設(shè)備的管理

定期清洗

運(yùn)轉(zhuǎn)2年或更長時間時， 應(yīng)對精餾塔及液氧循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行清洗脫脂，主冷單元應(yīng)浸泡8 h ，清洗后用足夠壓力的空氣徹底吹除，而后充分加溫干燥。

防止靜電積聚及雷擊液氧的單位電阻較大，易于產(chǎn)生靜電，在不接地情況下可產(chǎn)生數(shù)千伏的靜電電壓，同時雷擊對空分設(shè)備也有很大的威脅，所以要定期對空分裝置進(jìn)行接地檢查。

防止油的進(jìn)入

若油被帶入空分裝置，會污染吸附劑，影響對乙炔的吸附，所以應(yīng)取消易使空氣帶油的羅茨風(fēng)機(jī)，加強(qiáng)膨脹機(jī)的檢修和維護(hù)。

加強(qiáng)電石渣的管理

電石渣中剩余乙炔對空氣污染很大，特別是下雨天更為嚴(yán)重，應(yīng)嚴(yán)格管理，遠(yuǎn)遠(yuǎn)埋于地下。

加強(qiáng)操作、維護(hù)、管理

對于清除有害雜質(zhì)的環(huán)節(jié)要認(rèn)真；監(jiān)測用的儀器、儀表要定期校驗；超周期運(yùn)行要慎重，要及時停車加熱吹除；嚴(yán)格遵守工藝紀(jì)律， 杜絕違章作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)行“四不放過”。

加強(qiáng)設(shè)備前端的凈化

加強(qiáng)原料空氣質(zhì)量控制

氧氣生產(chǎn)區(qū)應(yīng)常年在上風(fēng)向，距乙炔發(fā)生站300m以上，遠(yuǎn)離有害氣體源，加強(qiáng)原料空氣質(zhì)量控制，一旦污染嚴(yán)重，要采取相應(yīng)措施。

清除有害物質(zhì)，防止碳?xì)浠衔锏确e聚

充分發(fā)揮液空液氧吸附器清除有害雜質(zhì)的作用，嚴(yán)格按期倒換吸附器和控制加熱再生溫度，提高吸附效率；從主冷中排放1％的產(chǎn)品液氧，清除碳?xì)浠衔铮欢ㄆ趯辗诌M(jìn)行大加溫，以除去積聚在熱交換器和精餾塔內(nèi)殘留的二氧化碳及碳氧化合物雜質(zhì)；液氧泵長期投入運(yùn)行，采用分子篩吸附的，氧化亞氮吸附效果不好，可在分子篩吸附器內(nèi)加一層 5A分子篩。

建立完善的監(jiān)測體系及報警系統(tǒng)

采用高、精、尖檢測儀表，實(shí)現(xiàn)空分氣源及設(shè)備內(nèi)有害雜質(zhì)的在線和離線監(jiān)測，監(jiān) 測對象包括：乙炔、甲烷、總碳、二氧化碳、氧化亞氮等有害物質(zhì)。空分設(shè)備安裝相應(yīng) 報警系統(tǒng)，若環(huán)境惡化時， 能夠啟動預(yù)警系統(tǒng)和有效措施， 把有害物質(zhì)控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。對潤滑油的油脂質(zhì)量及含量進(jìn)行監(jiān)測，保證有足夠黏度和穩(wěn)定性，確保空壓機(jī)出口空氣 不帶油。

結(jié)論

空分設(shè)備危險因素眾多，“隱患險于明火，防范勝于救災(zāi)”，防范這些不安全因素的工作不可有絲毫的松懈，不能放過任何隱患，要遵循生產(chǎn)客觀規(guī)律，持續(xù)改進(jìn)。首先要求采取技術(shù)措施，控制好液氧中烴燃物碳氧化合物含量，確保各項指標(biāo)在所要求的控制范圍內(nèi)；其次是加強(qiáng)對引爆源的控制和增加監(jiān)測措施，同時加強(qiáng)管理，堵塞漏洞，只有這樣才能避免事故的發(fā)生。