有害杂质在空分塔内的积聚、爆炸及防范
作者：庄胜强　来源：安全管理网　点击：
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【摘要】介绍了乙炔和碳氢化合物在空分塔内的积聚过程及机理，碳氢化合物在液氧中爆炸的机理，及对有害杂质在空分塔内积聚、爆炸的防范。
主题词：乙炔 碳氢化合物 液氧 空分塔 积聚 爆炸 防范
空分设备的原料来自于大气，大气中含有各种有害杂质气体，其中乙炔及其它碳氢合物，对空分塔的安全生产危害极它们在塔内的积聚、浓缩可导致空分塔爆炸。轻则不能生产出合格的产品，重则导致设备完全毁坏，甚至造成人员伤亡。此，有害杂质气体，特别是乙炔和其它碳氢化合物在空分塔内的积聚、浓缩过程，及它们在塔内爆炸机理，以及防范措施是十分必要的。
有害杂质气体，特别是乙炔和其它碳氢化合物在空分塔内的积聚、爆炸，与下述诸多因素有关，如制氧工艺流程、对害杂质气体净除手段、主冷结构、管道配置及生产运行方式，以及有关对乙炔和碳氢化合物检测等等。下面就碳氢化合物空分塔内的积聚过程、爆炸机理及防范措施分述如下。
1 乙炔和碳氢化合物在空分塔内的积聚过程及机理
1．大气中存在乙炔及碳氢化合物
作为空分设备原料气的大气中，一般均含有一定量的碳氢化合物，这些有害杂质气在大气中的含量及种类，与周围境有关，与周围工厂的性质、运行方式有关，与气象条件，特别是风向等也有一定的关系。
一般情况下，工业区内干空气的杂质气体的平均含量见表1。工业区内空气还可能存在其它碳氢化合物及H2S、S02、S2无机杂质，表2列出’了16个工厂厂区空气中碳氢化合物的平均含量。
表1 干空气中危险杂质的含量(10-4％)[1]
氧化亚氮NO2
二氧化氮N02
一氧化碳CO
表2 厂区内空气中碳氢化合物含量(10-4％)[1]
乙烷C2H6 │
丁烯C4H8+C5
0．1／1．27
0．03／0．32
　0．03／0．49
0．08／0．59
0．02／1．17
0．08／0．57
0．04／0．33
注:分子为16个工厂厂区85次分析结果的平均值,分母为最大值.
表2给出的是工厂正常生产情况下的某厂区空气中的一些碳氢化合物含量。但当生产不正常、排放大量碳氢化合物气体时，空 气中的有害杂质含量将可能成倍、成数十倍的增加。其值增长多少，主要决定于风向、气压。在上风向，有害杂质增长不多；但下风向，其值增长极大。
表3给出了某厂乙炔站附近大气中乙炔含量的测定值.由表可见,大气中乙炔浓度变化很大,在距污染源30~50m范围内,下风向空气中乙炔浓度是上风向的十余倍至数十倍。
表3 某厂乙炔站附近大气中乙炔浓度测定值[1]
采样点距乙炔站距离m
乙炔含量(10-4％)
0.004~0.015
0.007~0.022
0.005~0.015
0.002~0.027
根据上述下风向数据作图可见，在230~550m间，距离污染源越远，大气中的C2H2浓度成正比例减少；又据30~50~230m距离中测定值推测，大气中C2H2距禹污染源150(或200)m，其浓度随距离污染源的增加而成比例减少；但在150(或200)m内，其浓度变化为一条抛物线。对于大量排放C02、C2H2及其它CmHn。时，如设定污染源上风向100m处，大气中的有害杂质气体含量为正常含量(实际上其量略有提高)，则污染源下风向100m处，大气中的有害杂质气体浓度增高30倍左右。 2．有害杂质气体的特性参数，决定了它们在空分塔内会积聚浓缩
有害杂质气体会否在空分塔内积聚浓缩，主要决定于这些有害杂质气体的沸点、在液空和液氧中的溶解度及其饱和蒸气压。沸点(相对于液空、液氧的沸点)越高、溶解度越大、饱和蒸气压越小，则越易在液空和液氧中积聚浓缩。由表4可见，这些有害杂质气体一旦进入塔内，极易积聚浓缩。
据林德公司在30000m3/h空分设备，不同清除碳氢化合物流路中测量相关点的碳氢化合物，在随加工空气进入塔内后，积聚和浓缩是非常显著的。其浓缩情况列于表5、表6。
由表5、表6可见：①采用分子筛纯化器净除碳氢化合物的效果，远较采用可逆式换热器+液空、液氧吸附器的净除效果好。前者将C2H2、C3H6、i+nC4H10及1．3-丁二烯等全部吸附了，因而在分子筛正常工作时空分塔内也就测不到这些碳氢化合物，从而可有效地防止这些有机杂质在塔内的浓缩。C3H8和C2H4大部分被吸附掉，而CH4和C2H6则完全不被吸附。②凡是没有被分子筛、可逆式换热器及液空、液氧吸附器完全吸附、冻结清除的有害杂质，在冷凝蒸发器处均被数倍、数十倍的浓缩了。这主要是因为它们在液氧、液空中的饱和蒸气压极小，这些杂质气体无法随蒸发气体带走之故。
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