002.氧氣、氮?dú)?、氬氣和氫氣的生產(chǎn)安全技術(shù)

第二、三節(jié)氧氣、氮?dú)狻鍤夂蜌錃獾纳a(chǎn)安全技術(shù)【本節(jié)內(nèi)容】（1）氧氣、氮?dú)夂蜌鍤獍踩a(chǎn)的基本要求（2）氧氣、氮?dú)夂蜌鍤馍a(chǎn)的主要設(shè)備（3）生產(chǎn)中常見故障分析及預(yù)防措施（4）重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)環(huán)節(jié)安全控制措施【本節(jié)重點(diǎn)】重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)環(huán)節(jié)安全控制措施氫氣安全控制措施氧氣、氮?dú)夂蜌鍤獍踩a(chǎn)的基本要求（1）氧氣貯罐之間的防火間距不應(yīng)小于相鄰較大罐的半徑。氧氣貯罐與可燃?xì)怏w貯罐之間的防火間距不應(yīng)小于相鄰較大罐的直徑。（2）液氧貯罐和輸送設(shè)備的液體接口下方周圍5m范圍內(nèi)不應(yīng)有可燃物，不應(yīng)鋪設(shè)瀝青路面，在機(jī)動(dòng)輸送液氧設(shè)備下方的不燃材料地面長度不應(yīng)小于車輛的全長。（3）碳?xì)浠衔?，特別是乙炔極易與液氧發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，引起爆炸，因此清除空氣中的雜質(zhì)十分必要，必須堅(jiān)決避免乙炔和碳?xì)浠衔镌谝嚎?、液氧中積聚或濃縮而引起空分裝置的爆炸。氧氣、氮?dú)夂蜌鍤馍a(chǎn)的主要設(shè)備【作用】用于空氣的冷卻和洗滌，是一種混合式換熱器。即空氣與噴淋的冷卻水直接接觸進(jìn)行換熱，換熱的同時(shí)還伴隨著傳質(zhì)的過程。空氣和水直接接觸，既換熱又受到了洗滌，還能夠清除SO2、SO3等。同時(shí)由于空氣冷卻塔的容積較大，對加工空氣還可以起到緩沖作用【作用】將冷卻空氣后溫度升高的冷卻水在冷卻塔中使水溫降下來，以便供空氣冷卻塔循環(huán)使用。從空氣冷卻塔來的溫度較高的冷卻水從頂部噴淋向下流動(dòng)，從主換熱器來的溫度較低的氮?dú)庾韵露狭鲃?dòng)，二者直接接觸，既傳熱又傳質(zhì)。在水冷卻塔中，利用氮?dú)饫鋮s水的同時(shí)，還有部分水因蒸發(fā)到氮?dú)庵卸諢崃?，使水的溫度進(jìn)一步降低。【作用】吸附、清除原料空氣中的水分、乙炔、二氧化碳及一些能吸附的碳?xì)浠衔?，保證空分設(shè)備的正常運(yùn)行。【作用】氮氧分離是通過精餾來實(shí)現(xiàn)的。精餾過程必須有上升蒸汽和下流液體。為了得到氧、氮產(chǎn)品，精餾過程是在上塔和下塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙級(jí)精餾的過程。冷凝蒸發(fā)器是聯(lián)系上塔和下塔的紐帶。它用于上塔底部回流的液氧和下塔頂部上升的氣氮之間的熱交換。雙級(jí)精餾塔可在上塔頂部和底部同時(shí)獲得純氮和純氧，也可以在冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)側(cè)和冷凝側(cè)分別取出液氧和液氮。膨脹機(jī)是利用壓縮氣體膨脹降壓時(shí)向外輸出機(jī)械功使氣體溫度降低的原理以獲得能量的機(jī)械。啟動(dòng)空分裝置時(shí)，需要膨脹機(jī)提供大量的冷量使空氣液化，正常運(yùn)行時(shí)，要依靠膨脹機(jī)制冷以補(bǔ)償冷損失。生產(chǎn)中常見故障分析及預(yù)防措施（一）氮水預(yù)冷系統(tǒng)故障分析及預(yù)防措施氮水預(yù)冷系統(tǒng)常見的故障有填料環(huán)破碎與結(jié)塊、噴頭堵塞、空冷塔出口帶水、水冷塔頂部噴水等。預(yù)防措施：在操作時(shí)導(dǎo)氣速度緩慢進(jìn)行，可以預(yù)防噴水及填料環(huán)破碎現(xiàn)象。要提高水質(zhì)，減少水中污垢。（二）空冷塔出口帶水的預(yù)防措施（二）空冷塔出口帶水的預(yù)防措施（1）空冷塔啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先導(dǎo)氣，待壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)再啟水泵；停車時(shí)，應(yīng)先停水泵再停氣降壓?？绽渌?dòng)后及早將各聯(lián)鎖投用，使其能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。（2）進(jìn)空冷塔的水量要嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，不要隨意加大進(jìn)水量，防止因?yàn)榭绽渌冐?fù)荷能力不足帶水。（3）系統(tǒng)導(dǎo)氣加負(fù)荷開關(guān)閥門時(shí)要緩慢進(jìn)行，不可因開關(guān)閥門引起壓力波動(dòng)使空冷塔出口帶水。（4）注意觀察空冷塔出口壓力和塔內(nèi)水位變化，如超過設(shè)定值而自動(dòng)閥未能及時(shí)調(diào)節(jié)或保護(hù)聯(lián)鎖未動(dòng)作，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)或作緊（5）經(jīng)常檢查分子篩下部管道的最低處排放導(dǎo)淋閥門，使空氣純化器析出的水能夠經(jīng)常排放。（三）空氣純化系統(tǒng)常見故障分析及預(yù)防措施（1）分子篩被油類、烴類污染后不能解吸，也稱中毒。分子篩中毒的原因主要是空氣壓縮機(jī)由于密封不好，使?jié)櫥瓦M(jìn)入氣缸，壓縮空氣過程中油分就隨空氣帶入系統(tǒng)。預(yù)防措施：保證壓縮機(jī)密封氣壓力及流量，防止由于壓力、流量低而使?jié)櫥瓦M(jìn)入氣缸。（2）由于泄壓、充壓或系統(tǒng)導(dǎo)氣時(shí)開關(guān)閥太快，造成空氣純化器中分子篩受氣流沖擊而破碎粉化。分子篩粉化將使其吸附效果下降，阻力增加，通過氣量下降；粉末帶進(jìn)后堵塞閥門或換熱器通道及分餾塔塔板篩孔，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。預(yù)防措施：在空氣純化器進(jìn)行切換使用時(shí)，閥門不能開關(guān)過快；系統(tǒng)導(dǎo)氣時(shí)，不可造成系統(tǒng)壓力降低波動(dòng)過大，引起氣流速度過大沖擊分子篩，使分子篩粉化。空氣純化器在正常生產(chǎn)中應(yīng)保證加熱、冷吹的時(shí)間，保證氣量的穩(wěn)定，避免泄漏。（四）透平式壓縮機(jī)喘振故障的預(yù)防措施為了防止喘振發(fā)生，離心式壓縮機(jī)都設(shè)有防喘振的自動(dòng)放散閥，一旦出口壓力過高，壓縮機(jī)接近喘振區(qū)或發(fā)生喘振時(shí)，該閥應(yīng)自動(dòng)打開。如未自動(dòng)打開，應(yīng)及時(shí)手動(dòng)打開。要經(jīng)常檢查和保養(yǎng)自動(dòng)放散閥，使之靈活有效。（五）低溫液體泵常見故障的預(yù)防措施量造成溫度升高而汽化。不應(yīng)讓液氧泵在空轉(zhuǎn)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過長。如發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)立即進(jìn)行排氣，直至停泵處理，以確保液氧泵安全。（2）液氧泵、液氮泵最常見的故障是密封處泄漏。對于機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)，提高密封面的研磨質(zhì)量、泵軸及波紋管的裝配質(zhì)量是關(guān)鍵。減少泄漏點(diǎn)，做好裸露部分的保溫工作。重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)環(huán)節(jié)安全控制措施（一）氮?dú)?、氬氣區(qū)域安全控制措施（1）有氮?dú)獯嬖诘脑O(shè)備、容器，人員出入口處應(yīng)設(shè)置清晰醒目的安全標(biāo)識(shí)。（2）有氮?dú)夥派⒒蚩赡苄孤┑膮^(qū)域存在著氮?dú)庵舷⑽ｋU(xiǎn)。要防止氮含量的局部升高，發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)氧含量降低，必須清楚標(biāo)記、發(fā)出警示并強(qiáng)制通風(fēng)。（3）當(dāng)檢修人員進(jìn)入原盛裝液氮和氣氮的有限空間工作前，必須用新鮮空氣置換并檢測合格后人員才能進(jìn)入。在容器內(nèi)停留期間，應(yīng)連續(xù)強(qiáng)制通風(fēng)并隨時(shí)檢測容器內(nèi)氧含量。在容器外必須有專人監(jiān)護(hù)。工作人員應(yīng)有兩人以上組成小組，輪流進(jìn)行作業(yè)。檢修時(shí)，應(yīng)有人監(jiān)護(hù)，對氮?dú)忾y門設(shè)專人看管。必要時(shí)佩戴空氣呼吸器。（4）使用氮?dú)獾膶?shí)驗(yàn)室、化驗(yàn)室等應(yīng)保持良好的通風(fēng)，配備具有聲光報(bào)警功能的氧含量報(bào)警器，具備強(qiáng)制通風(fēng)措施并在入口處設(shè)置醒目的安全標(biāo)識(shí)。（二）低溫容器、低溫液體安全控制措施（1）低溫容器是壓力容器，材質(zhì)應(yīng)選擇耐低溫材料，如不銹鋼、鋁鎂合金、銅和銅合金；在管路連接上，需要設(shè)置溫度補(bǔ)償（2）低溫液體儲(chǔ)槽應(yīng)設(shè)有液位計(jì)、溫度計(jì)、壓力表及高液位報(bào)警設(shè)施，還應(yīng)設(shè)有超壓及真空泄放裝置。低溫液體儲(chǔ)槽的最大充裝量為幾何容積的95%。液體儲(chǔ)存系統(tǒng)設(shè)置的中、高壓液體泵與汽化器間應(yīng)設(shè)安全保護(hù)聯(lián)鎖裝置。低溫液體儲(chǔ)槽有液體時(shí)，禁止動(dòng)火檢修，必須排盡液體后，加溫至常溫才能從事檢修作業(yè)。（三）氧氣管道安全控制措施（1）氧氣管道宜架空敷設(shè)。氧氣管道宜沿生產(chǎn)氧氣或使用氧氣的建筑物構(gòu)件上敷設(shè)。（2）氧氣管道不應(yīng)穿過生活間、辦公室，不宜穿過不使用氧氣的房間，若必須穿過時(shí)，則該房間內(nèi)應(yīng)采取防止氧氣泄漏等措（3）出氧氣廠（站、車間）邊界閥門后，氧氣干管送往一個(gè)系統(tǒng)支管閥門后，進(jìn)車間閥門后，調(diào)節(jié)閥組前，以及調(diào)節(jié)閥前、后的氧氣管道應(yīng)設(shè)阻火銅管段。（4）架空氧氣管道、管架與熔融金屬地點(diǎn)和明火地點(diǎn)等之間的最小凈距不應(yīng)小于10m。明火及油污不應(yīng)靠近氧氣（5）氧氣管道必須通過高溫區(qū)域時(shí)，應(yīng)在該管段增設(shè)隔熱設(shè)施，管壁溫度不應(yīng)超過70℃。（6）氧氣管道與乙炔、氫氣管道共架敷設(shè)時(shí)，應(yīng)設(shè)在乙炔、氫氣管道的下方或支架兩側(cè)；與油質(zhì)、有可能泄漏腐蝕性介質(zhì)的管道共架敷設(shè)時(shí)，應(yīng)設(shè)在該類管道的上方或支架兩側(cè)。（7）氧氣管道與可燃?xì)怏w管道共架平行敷設(shè)時(shí)，閥門應(yīng)相互錯(cuò)開一定距離。（8）氧氣管道不應(yīng)與可燃?xì)怏w管道（不含乙炔）、油質(zhì)管道、腐蝕性介質(zhì)管道、電纜線同溝敷設(shè)，且氧氣管道地溝不應(yīng)與該類管線地溝相通。（9）氧氣（包括液氧）設(shè)備、管道、閥門上的法蘭連接和螺紋連接處，應(yīng)采用金屬氧氣管道應(yīng)在管道分岔處、與電力架空電纜的交叉處、無分岔管道每隔80～100m處及進(jìn)出裝電接地措施。（10）氧氣管道的連接應(yīng)采用焊接，但與設(shè)備、閥門連接處可采用法蘭或螺紋。（13）氧氣管道的彎頭、三通不應(yīng)與閥門出口直接連接。（14）供切焊用氧氣支管與切焊工具或設(shè)備用軟管連接時(shí)，供氧閥門及切斷閥應(yīng)設(shè)在用不燃燒體材料制作的保護(hù)箱內(nèi)。（15）當(dāng)氧氣調(diào)節(jié)閥組設(shè)置獨(dú)立閥門室或防護(hù)墻時(shí)，手動(dòng)閥門的閥桿宜伸出防護(hù)墻外操作。（16）氧氣調(diào)節(jié)閥前應(yīng)設(shè)置可定期清洗的過濾器。氧氣過濾器殼體應(yīng)用不銹鋼或銅及銅合金，過濾器內(nèi)件應(yīng)用銅及銅合金。濾網(wǎng)除滿足過濾功能外，并應(yīng)有足夠的強(qiáng)度以防濾網(wǎng)碎裂。濾網(wǎng)宜優(yōu)先選用鎳銅合金材質(zhì)，其次為銅合金（含鋁銅合金除外）材（四）氫氣的安全控制措施（1）氫氣站內(nèi)嚴(yán)禁煙火，制氫間內(nèi)不準(zhǔn)放置易燃易爆或油類物品。周圍應(yīng)設(shè)置明顯的“嚴(yán)禁煙火”警示標(biāo)識(shí)。不準(zhǔn)穿帶釘鞋和化纖或其他產(chǎn)生靜電的衣、帽等進(jìn)入生產(chǎn)、使用氫氣的現(xiàn)場。氫氣站內(nèi)嚴(yán)禁使用非防爆通信設(shè)備。氫氣站嚴(yán)禁使用明火和電熱散熱器取暖。（2）氫氣站、供氫站的防雷分類不應(yīng)低于第二類防雷建筑。（3）每天至少應(yīng)測量一次電解槽的極間電壓并應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。電解槽運(yùn)行時(shí)，嚴(yán)禁用導(dǎo)體材料制作的工具直接接觸電解槽或其他電氣設(shè)備。電解槽周圍地面應(yīng)鋪設(shè)絕緣膠板。（4）氫氣洗滌器出口，以及濕式氫氣儲(chǔ)罐出口和進(jìn)口等均應(yīng)設(shè)置水封。（5）應(yīng)采用靈敏、可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng)，保持氫氧分離器及洗滌器的壓力平衡，最大壓差不應(yīng)超過規(guī)定值。（6）制氫系統(tǒng)開車前，必須用氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)內(nèi)的空氣，并經(jīng)化驗(yàn)合格，認(rèn)真檢查電極的接線是否正確，對地電阻應(yīng)大于（7）對重要運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控，宜設(shè)置報(bào)警、停車聯(lián)鎖保護(hù)裝置。（8）宜設(shè)置氧中氫含量和氫中氧含量在線檢測裝置。當(dāng)未設(shè)置在線檢測裝置時(shí)，應(yīng)每小時(shí)分析一次氫氣、氧氣純度，保證氫（9）氫氣管道宜架空敷設(shè)。在氫氣管道低點(diǎn)處設(shè)排水裝置。在管道最高點(diǎn)處應(yīng)設(shè)放散管，并在管口處設(shè)阻火器。（11）新安裝和停產(chǎn)檢修后再投入生產(chǎn)的氫氣管道應(yīng)吹掃處理后，方可投入使用。送氫氣前應(yīng)先用純氮?dú)獯祾吖艿?、容器?nèi)的空氣，再用氫氣置換氮?dú)夂?，方可投入正常生產(chǎn)運(yùn)行。（13）氫氣使用時(shí)，嚴(yán)禁與空氣、氧氣等氣體混合而形成爆炸氣體。（14）室內(nèi)氫氣易泄漏和積聚處，應(yīng)設(shè)置濃度報(bào)警裝置。（16）接觸氫氣的閥門不應(yīng)采用銅和銅合金材料。 【例題】空冷塔出口大量帶水，將會(huì)使分子篩吸附器吸附負(fù)荷變大或分子篩失效等，分子篩出口將有大量水分、二氧化碳及碳?xì)浠衔锏任幢晃骄蛶肜湎鋬?nèi)，在換熱器熱端冷凝成冰堵塞換熱器通道，甚至將換熱器凍裂；碳?xì)浠衔镞M(jìn)入塔內(nèi)影響空分設(shè)備安全運(yùn)行；干冰粒進(jìn)入主冷后相互摩擦產(chǎn)生靜電荷，可能導(dǎo)致主冷發(fā)生爆炸事故。為防范主冷發(fā)生事故，下列空冷塔的安全控制措施中，錯(cuò)誤的是。A．注意觀察空冷塔塔內(nèi)水位變化，如超過設(shè)定值而保護(hù)聯(lián)鎖未動(dòng)作，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)或作緊急停車處理B．系統(tǒng)導(dǎo)氣加負(fù)荷開關(guān)閥門時(shí)要緩慢進(jìn)行，不可因開關(guān)閥門引起壓力波動(dòng)使空冷塔出口帶水C．空冷塔啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先導(dǎo)氣，待壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)再啟水泵；停車時(shí)，應(yīng)先停氣降壓再停水泵D．進(jìn)空冷塔的水量要嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，不要隨意加大進(jìn)水量，防止因空冷塔變負(fù)荷而能力不足帶水【答案】C【解析】空冷塔啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先導(dǎo)氣，待壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)再啟水泵；停車時(shí)，應(yīng)先停水泵再停氣降壓?？绽渌?dòng)后及早將各聯(lián)鎖投用，使其能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。 【例題】為確保液氧儲(chǔ)罐安全運(yùn)行應(yīng)采取多種安全控制措施。關(guān)于液氧儲(chǔ)罐安全控制的說法，正確的A．液氧儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)有高液位等報(bào)警設(shè)施，不應(yīng)設(shè)對空泄放裝置C．液氧儲(chǔ)罐的壓力表、安全閥應(yīng)定期校驗(yàn)，超