國內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空分設備空分塔發(fā)生爆炸,死亡15人,設備與建筑物損壞嚴重。

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

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

1992年11月1日，蘭州石油化工機器廠(chǎng)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,當場(chǎng)炸死一人,空分塔報廢。

1996年3月2日，江西新余鋼鐵廠(chǎng)6000m3/h空分設備在未發(fā)現異常征兆的情況下,板翅式主冷凝蒸發(fā)器突然發(fā)生爆炸,設備損壞嚴重,爆炸沖擊波將周?chē)ㄖ锊Ａд鹚椤?/p>

1996年7月18日，哈爾濱氣化廠(chǎng)空分分廠(chǎng)10000m3/h空分設備主冷發(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(chǎng)6000m3/h空分塔發(fā)生惡性爆炸,設備、廠(chǎng)房均遭嚴重毀壞,4人死亡、4人重傷、27人輕傷。

1997年12月25日，馬來(lái)西亞賓突魯殼牌石油公司一套81760m3/h空分設備發(fā)生惡性爆炸。爆炸始于主冷凝蒸發(fā)器,并擴大到塔身;下塔壓入地內;上塔和主冷被炸飛到750米以外;5千米內窗框玻璃震碎,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，江西萍鄉鋼鐵公司制氧廠(chǎng)1500m3/h空分裝置檢修現場(chǎng)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，上海中遠化工有限公司10000m3/h空分設備正準備吊裝上塔和粗氬塔上段時(shí),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(chǎng)20000m3/h空分設備安裝時(shí)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空分設備在安裝時(shí),一股氣噴爆出來(lái),焊工被擊出跌落平臺,搶救無(wú)效死亡。

2017年4月10日，神華400萬(wàn)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(mén)峽市河南能源化工集團義馬氣化廠(chǎng)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(zhù)空分設備大型化，空分設備的爆炸能量也越來(lái)越大，空分設備從爆炸原理上可分為物理爆炸和化學(xué)爆炸?；瘜W(xué)爆炸造成的危害大于物理爆炸造成的危害。

空分設備物理爆炸發(fā)生原因為：

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

2、空分冷箱內存有低溫液體的分餾塔外裝滿(mǎn)數千立方保溫材料珠光砂，分餾塔發(fā)生漏液故障，珠光砂內就會(huì )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?chē)?，?zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)稱(chēng)為砂爆或液爆。

空分設備化學(xué)爆炸發(fā)生原因為：

1、1%液氧排放不及時(shí)，液氧中碳氫化合物積聚，達到超標，液氧中的總碳氫化合物，尤其是乙炔，會(huì )發(fā)生超標反應，造成化學(xué)爆炸。液氧中乙炔超過(guò)0.5PPm或者碳氫化合物總含量超過(guò)300PPm，就有可能發(fā)生自燃爆炸。

2、膨脹機密封氣管道堵塞，膨脹機軸承潤滑油經(jīng)過(guò)油封滲入到空氣側，被膨脹空氣帶入上塔，造成上塔底部主冷液氧中總碳氫化合物含量超標。

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、總碳氫化合物等，碳氫化合物穿過(guò)分子篩進(jìn)入分餾塔內，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧總碳氫化合物含量超標。

4、對于自由端軸承在吸風(fēng)管內的空壓機來(lái)說(shuō)，自由端軸承密封氣管斷開(kāi)或堵塞，吸風(fēng)管內產(chǎn)生的負壓會(huì )把軸承內的、潤滑油吸入空氣中，造成分子篩中毒，空氣中的總碳氫化合物會(huì )穿過(guò)分子篩，進(jìn)入分餾塔內，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧總碳氫化合物含量超標。

5、由于化工廠(chǎng)或化工車(chē)輛放散口在空壓機吸風(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氫化合物?？諌簷C吸入總碳氫化合物含量高的空氣，會(huì )造成總碳氫化合物會(huì )穿過(guò)分子篩，進(jìn)入分餾塔內，造成下塔底部液空和上塔底部主冷液氧總碳氫化合物含量超標。

 

 

針對以上各種危險因素，制氧應制定相應的管控措施：

1、操作空分塔進(jìn)塔閥門(mén)必須緩慢，熱空氣進(jìn)塔速度根據壓力變化逐步調整。停車(chē)后，一定要將進(jìn)主換熱器閥門(mén)關(guān)閉。

2、發(fā)生塔內漏液故障后，應及時(shí)停車(chē)，打開(kāi)塔頂裝沙口卸冷箱壓。漏液情況嚴重時(shí)，疏散周?chē)巳?，避免被珠光砂掩埋窒息?/p>

3、1%液氧排放量應該根據化驗指標適時(shí)加大，總碳氫化合物分析儀應該定期效驗，確保數據準確。

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

5、分子篩后二氧化碳分析儀應該定期效驗，確保數據靈敏準確。分子篩嚴禁發(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現象，立即停止空分設備運行，再生分子篩。

6、自由端軸承密封氣管必須暢通，檢修設備不得拆除或者碰斷。

7、空壓機吸入口附近或西風(fēng)室內不得有汽油、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(chē)輛在壓機吸入口附近停留或放散?？諌簷C吸入口附近一旦發(fā)生化工產(chǎn)品泄漏，空分設備立即停車(chē)，清除干凈泄漏的化工產(chǎn)品后，方可開(kāi)啟空分設備。

危險因素

空分設備外部危險因素

雷電

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

油品

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

空分設備內部危險因素

化學(xué)性爆炸危險因素

從大多數空分設備爆炸實(shí)例的分析來(lái)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(gè)方面：一是可燃物，二是助燃物，三是引爆源。因此，空分設備內部危險因 素可以劃分到上述三個(gè)方面中。

可燃物

在空分設備中，可燃物主要是碳氫化合物或油分等爆炸危險雜質(zhì)。原料空氣中含有一定量的碳氫化合物，它們的閃點(diǎn)都非常低，爆炸極限較寬，生產(chǎn)過(guò)程中碳氧化合物在空分裝置內過(guò)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，在空分設備有害雜質(zhì)中，乙炔是形成爆炸的最主要因素。當活塞式空壓機和膨脹機的潤滑油用量過(guò)多時(shí)，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(shí)，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?？辗衷O備檢修后，也容易遺留油污在設備內。

助燃物

氧氣和液氧是助燃物質(zhì)，為乙類(lèi)火災危險性物質(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。液氧是空分設備發(fā)生化學(xué)性爆炸的助燃物?？辗衷O備中可燃物的濃度達到爆炸條件時(shí)，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，液氧是空分設備化學(xué)性爆炸必不可少的條件之一，但同時(shí)也是該生產(chǎn)設備的主要產(chǎn)品之一。因此，空分設備化學(xué)性防爆問(wèn)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

當液氧中含有少量冰粒、固體二氧化碳時(shí)，會(huì )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)生的靜電位可達到3000V。同時(shí)，固體二氧化碳能夠堵塞液氧通道而導致“死端沸騰”，從而使得液氧中的碳氧化合物濃度不斷提高，在達到爆炸濃度后，一旦有引爆源存在即會(huì )產(chǎn)生爆炸。造成C02含量高的主要原因有：分子篩因長(cháng)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空隙，氣流短路；分子篩對特定氣體有很強的吸附能力，但它有一個(gè)合適溫度工作區，進(jìn)氣溫度超出這個(gè)工作區，會(huì )導致分子篩對 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(huì )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”而造成碳氫化合物的聚集，在達到爆炸濃度后，一旦有引爆源存在即會(huì )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) 是一種深藍色的液體， 屬于化學(xué)特性比較強的物質(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(shí)，引爆所需能量一般下降30％～ 45％。在生產(chǎn)過(guò)程中，液氧通過(guò)空分塔閥門(mén)時(shí)，長(cháng)時(shí)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(lèi)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(huì )引發(fā)主冷爆炸。固體粉塵主要來(lái)源于以下幾方面：

空氣過(guò)濾器未將大氣中的粉塵過(guò)濾干凈，使其隨空氣進(jìn)入空分塔；空分設備加熱系 統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)入主冷空分設備；在制造、安裝和檢修時(shí)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《壓力容器安全技術(shù)監察規程》附件一，壓力容器的設計壓力(p) 分為低壓、中壓、高壓、超高壓 4個(gè)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?？辗衷O備中，很多裝置的最 高工作壓力都會(huì )處在高壓段，如果這些裝置的壓力超過(guò)設計允許值或壓力表失靈，均存在著(zhù)裂紋、破碎、爆炸的危險。另外，輸氣壓力管道也會(huì )存在類(lèi)似的危險。

空壓機的危險因素

空壓機危險因素的主要表現

1、用油潤滑空壓機的危險因素

早期的空分設備選用活塞式壓縮機，氣缸用機械油潤滑?？諌簷C汽缸油在高溫下很容易產(chǎn)生結碳，使空氣排出管道有效流通直徑逐漸縮小，流速不斷加大，當流速超過(guò)極限時(shí)，氣流摩擦所產(chǎn)生的能量點(diǎn)燃結碳，會(huì )導致管道爆炸。

空壓機的氣缸油或輕餾分隨氣流帶入分子篩純化器，會(huì )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，影響運行周期，還會(huì )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)器內壁摩擦，產(chǎn)生靜電。

2、軸位超標的危害因素

正常情況運行下，離心式壓縮機轉子葉輪兩側的軸向力是互相抵消的，不平衡的部分由平衡盤(pán)來(lái)減小軸向推動(dòng)，剩余部分由止推軸承來(lái)承擔。當軸向力增加，或止推軸承受損等因素，都會(huì )導致軸位移嚴重偏離。

危險因素的防范措施

加強空分設備的管理

定期清洗

運轉2年或更長(cháng)時(shí)間時(shí)， 應對精餾塔及液氧循環(huán)系統進(jìn)行清洗脫脂，主冷單元應浸泡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)生數千伏的靜電電壓，同時(shí)雷擊對空分設備也有很大的威脅，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(huì )污染吸附劑，影響對乙炔的吸附，所以應取消易使空氣帶油的羅茨風(fēng)機，加強膨脹機的檢修和維護。

加強電石渣的管理

電石渣中剩余乙炔對空氣污染很大，特別是下雨天更為嚴重，應嚴格管理，遠遠埋于地下。

加強操作、維護、管理

對于清除有害雜質(zhì)的環(huán)節要認真；監測用的儀器、儀表要定期校驗；超周期運行要慎重，要及時(shí)停車(chē)加熱吹除；嚴格遵守工藝紀律， 杜絕違章作業(yè)，嚴格執行“四不放過(guò)”。

加強設備前端的凈化

加強原料空氣質(zhì)量控制

氧氣生產(chǎn)區應常年在上風(fēng)向，距乙炔發(fā)生站300m以上，遠離有害氣體源，加強原料空氣質(zhì)量控制，一旦污染嚴重，要采取相應措施。

清除有害物質(zhì)，防止碳氫化合物等積聚

充分發(fā)揮液空液氧吸附器清除有害雜質(zhì)的作用，嚴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，清除碳氫化合物；定期對空分進(jìn)行大加溫，以除去積聚在熱交換器和精餾塔內殘留的二氧化碳及碳氧化合物雜質(zhì)；液氧泵長(cháng)期投入運行，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加一層 5A分子篩。

建立完善的監測體系及報警系統

采用高、精、尖檢測儀表，實(shí)現空分氣源及設備內有害雜質(zhì)的在線(xiàn)和離線(xiàn)監測，監 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)?？辗衷O備安裝相應 報警系統，若環(huán)境惡化時(shí)， 能夠啟動(dòng)預警系統和有效措施， 把有害物質(zhì)控制在標準之內。對潤滑油的油脂質(zhì)量及含量進(jìn)行監測，保證有足夠黏度和穩定性，確?？諌簷C出口空氣 不帶油。

結論

空分設備危險因素眾多，“隱患險于明火，防范勝于救災”，防范這些不安全因素的工作不可有絲毫的松懈，不能放過(guò)任何隱患，要遵循生產(chǎn)客觀(guān)規律，持續改進(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，確保各項指標在所要求的控制范圍內；其次是加強對引爆源的控制和增加監測措施，同時(shí)加強管理，堵塞漏洞，只有這樣才能避免事故的發(fā)生。