空分及氧氣站的安全監(jiān)管

1、空分及氧氣站的安全監(jiān)管（武廷魁） 1、概述1.1 空分原理簡述空分即空氣分離，將空氣中21%的氧氣和78%的氮?dú)饧?%的氬氣等惰性氣體分離開。空分的方法主要有變壓吸附法、膜分離法及常用的低溫法。變壓吸附法是利用分子篩對(duì)空氣中氧氣、氮?dú)饨M份的選擇性吸附而將其分離。此法制氧的回收率為6070%，因氧氣與氬氣無法分離，故所制的氧氣純度只達(dá)到9395%。膜分離法是利用有機(jī)聚合膜的滲透選擇性，從空氣中分離出富氧氣體，其氧氣純度可達(dá)4050%。低溫法即目前大部分空分裝置所采用的空氣分離方法，該法首先將空氣壓縮、冷卻使之液化，利用氧氣、氮?dú)夥悬c(diǎn)不同（大氣壓下氧氣沸點(diǎn)90K即-183，氮?dú)夥悬c(diǎn)77K即-196

2、），在精餾塔中使氣液相進(jìn)行質(zhì)熱交換，高沸點(diǎn)的氧氣不斷從氣相中冷凝為液相，低沸點(diǎn)的氮?dú)獠粩噢D(zhuǎn)化為氣相，從而達(dá)到二者分離。因不論空氣液化或精餾都在120K即-153以下溫度條件進(jìn)行，故稱低溫法空氣分離。氬氣的沸點(diǎn)在氧氣與氮?dú)庵g，在精餾上塔中部含量最高稱為氬餾分，將其抽出進(jìn)一步分離提純可制得副產(chǎn)品氬氣。1.2 空分裝置現(xiàn)狀目前世界上空分裝置即制氧機(jī)容量已向15萬m3/h等級(jí)發(fā)展，單位制氧電耗（制氧單耗）降至0.37KWh/m3。我國生產(chǎn)的6萬m3/h級(jí)空分設(shè)備具有較強(qiáng)競爭力，制氧單耗已由0.6KWh/m3降至0.4KWh/m3，氧提取率由80%提高至9799%，氬提取率由24%提高至8090%?？?/p>

3、分流程按空氣壓縮機(jī)壓力分為高壓流程（5 Mpa）、中壓流程（15Mpa）、全低壓流程（1 Mpa）。高、中壓流程通常用于中小型裝置和液體產(chǎn)品，全低壓流程用于大型空分裝置，一般800m3/h以上空分均為全低壓流程。特點(diǎn)是采用常溫分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機(jī)、規(guī)整填料上塔、全精餾制氬以及DCS控制的工藝流程。1.3 空分裝置與氧氣站的區(qū)別鋼鐵、冶金、化工行業(yè)大型企業(yè)因?qū)ρ鯕獾拇罅啃枨?，大都建設(shè)配套的大型全低壓流程的空分裝置，其設(shè)計(jì)和監(jiān)管應(yīng)執(zhí)行建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50016-2006）和現(xiàn)行的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而氧氣站的空分能力一般不大于300m3/h且基本采用高中壓流程。近年新建氧氣站大都采用液氧

4、分裝方式，原有小型空分裝置也因電耗等成本問題逐漸被淘汰。氧氣站的設(shè)計(jì)和監(jiān)管應(yīng)執(zhí)行氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50030-91），該規(guī)范第1.0.2條規(guī)定：“本規(guī)范適用于下列新建、改建、擴(kuò)建的工程：一、單機(jī)產(chǎn)氧量不大于300m3/h或高壓、中壓流程的，用深度冷凍空氣分離法生產(chǎn)氧、氮等空分氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)品的氧氣站設(shè)計(jì)；二、氧、氮等空分液態(tài)產(chǎn)品氣化站房的設(shè)計(jì)；三、氧、氮等空分氣態(tài)產(chǎn)品用戶的匯流排間的設(shè)計(jì)；四、廠區(qū)和車間氣態(tài)氧、氮等管道的設(shè)計(jì)?！?.4 氧氣的危險(xiǎn)特性氧：氣相相對(duì)密度（空氣=1）為1.43，液相相對(duì)密度（水=1）為1.14（-183）.助燃，是可燃物燃燒的基本要素之一，與易燃?xì)怏w能形成爆炸性混合

5、物，常壓下氧濃度超過40%時(shí)可發(fā)生氧中毒，吸入氧濃度80%以上時(shí)可出現(xiàn)呼吸衰竭而死亡。2、空分及氧氣站的監(jiān)督管理（1）新建、改建、擴(kuò)建的空分及氧氣站的建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)按危險(xiǎn)化學(xué)品建設(shè)項(xiàng)目安全許可實(shí)施辦法（國家安全生產(chǎn)監(jiān)管管理總局令第8號(hào)）的規(guī)定履行審批手續(xù)，附屬于相關(guān)企業(yè)的空分裝置核發(fā)危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)許可證，只有液氧分裝的氧氣站核發(fā)危險(xiǎn)化學(xué)品經(jīng)營許可證，發(fā)證機(jī)關(guān)為相應(yīng)級(jí)別的安全許可實(shí)施部門即各級(jí)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局。（2）企業(yè)所屬空分裝置的安全檢查和隱患排查主要應(yīng)執(zhí)行建規(guī)的相關(guān)要求。空分裝置的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類為乙類，空分廠房和儲(chǔ)存?zhèn)}庫的類別均為乙類，其耐火等級(jí)應(yīng)達(dá)一、二級(jí)，層數(shù)和防火分區(qū)等布置應(yīng)符合

6、表3.3.1和表3.3.2的相關(guān)規(guī)定。廠房和庫房的防火間距應(yīng)符合表3.4.1和表3.5.2的相關(guān)規(guī)定。如廠房的防火間距不能滿足表3.4.1要求時(shí)，應(yīng)按該表的注3和注4進(jìn)行封堵門窗等改造，如倉庫的防火間距不能滿足表3.5.2要求時(shí)，應(yīng)按該表的注2進(jìn)行相關(guān)改造，可達(dá)到消除隱患的目的。因氧氣為助燃?xì)怏w，本身無爆炸危險(xiǎn)性，故空分廠房無防爆泄壓的要求，但廠房和倉庫的安全疏散應(yīng)符合建規(guī)第3.7章和第3.8章的相關(guān)規(guī)定。（3）對(duì)氧氣站的監(jiān)督管理和安全檢查應(yīng)執(zhí)行氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50030-91），對(duì)此后章節(jié)中專述。（4）空分和氧氣站應(yīng)按關(guān)于開展重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理工作的指導(dǎo)意見（安監(jiān)管協(xié)調(diào)字【2004】56

7、號(hào)）對(duì)重大危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)和申報(bào)監(jiān)管，對(duì)氧的辨識(shí)應(yīng)滿足危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)（GB18218-2009）表2中氧化性氣體的臨界量200t的相關(guān)要求。（5）空分與氧氣站設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造，應(yīng)符合壓力容器的有關(guān)規(guī)定，氧氣和液氧管道的使用、檢驗(yàn)和維修應(yīng)符合壓力管道的有關(guān)規(guī)定。（6）空分和氧氣站的相關(guān)從業(yè)人員，應(yīng)經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，考試合格取證后方可上崗操作。3、氧氣站的安全要求目前我省氧氣市場除大型鋼鐵化工等企業(yè)靠內(nèi)部空分裝置自產(chǎn)自用外，已由黎明氣體公司的液氧分裝的方式控制。各地氧氣站為數(shù)不多的小型空分裝置，因電價(jià)提高成本上升、規(guī)模效益進(jìn)一步降低，且設(shè)備陳舊難以更新等原因相繼停產(chǎn)，絕大多數(shù)氧氣站被黎明氣體公司

8、并購，采用液氧分裝的經(jīng)營方式。以下即以液氧分裝來說明氧氣站的各項(xiàng)安全要求。3.1 總圖布置的安全要求液氧分裝的氧氣站，主要由液氧貯罐、液氧泵、氣化器等室外設(shè)備及灌氧站瓶庫等室內(nèi)設(shè)備組成。有些氧氣站還經(jīng)營液態(tài)惰性氣體（液氬、液氮、液態(tài)二氧化碳）的分裝，其布置與液氧分裝相同。氧氣站屬乙類建筑，與各類建筑之間的防火間距應(yīng)執(zhí)行氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50030-91）表2.0.3的相關(guān)規(guī)定。按其注規(guī)定液氧貯罐以1m3液氧折合800m3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氣氧計(jì)算，1000m3氣氧貯罐相當(dāng)于低于1.25m3液氧貯罐，100150000m3氣氧貯罐相當(dāng)于1.2562.5m3液氧貯罐，50000m3氣氧貯罐相當(dāng)于62.5m

9、3以上液氧貯罐。目前各氧氣站液氧貯罐容積均在1.2562.5m3之間，其與其他各建筑物和設(shè)施的防火間距應(yīng)為12m。站內(nèi)一、二類耐火等級(jí)的灌氧站房和瓶庫等建筑物與其他各建筑物和設(shè)施的防火間距，均應(yīng)執(zhí)行表2.0.3的相關(guān)規(guī)定。不難發(fā)現(xiàn)與周邊生產(chǎn)建筑物、民用建筑、明火或散發(fā)火花地點(diǎn)的防火間距、液氧貯罐比氧氣站建筑物的要求更遠(yuǎn)，說明液氧貯罐的危險(xiǎn)性更大。需要說明的是，表中“其他各類生產(chǎn)建筑物”是指不屬于氧氣站內(nèi)的其他各類站外生產(chǎn)建筑物（按該表注規(guī)定，其他甲類生產(chǎn)建筑物應(yīng)增加2m），液氧貯罐與站內(nèi)灌氧站房的防火間距不執(zhí)行“12m”的數(shù)據(jù)，應(yīng)按注“氧氣貯罐（含液氧貯罐）、惰性氣體貯罐（含液態(tài)惰性氣體貯罐）

10、、室外布置的工藝設(shè)備，與其制氧廠房（含灌氧站房）的間距，可按工藝布置要求確定，即無防火間距的要求。注中液氧貯罐的所屬使用建筑物是指焊接切割廠房或醫(yī)院等使用氧氣的建筑物，并非灌氧站房等氧氣站內(nèi)的建筑物。3.2 工藝布置的安全要求（1）灌氧站房內(nèi)氧氣實(shí)瓶的貯量不應(yīng)超過3400個(gè)。（2）當(dāng)空瓶、實(shí)瓶設(shè)在同一房間時(shí)，二者必須分開存放。（3）液氧貯罐（及液態(tài)惰性氣體貯罐）宜布置在室外，當(dāng)確需布置在室內(nèi)時(shí)，宜設(shè)置在單獨(dú)的房間內(nèi)（并非獨(dú)立建筑物），且液氧的總貯量不應(yīng)超過10m3。（4）空瓶間、實(shí)瓶間應(yīng)設(shè)置氣瓶的裝卸平臺(tái)，其寬度為2m，高度0.41.1m。（5）灌瓶間、空瓶間、實(shí)瓶間均應(yīng)有防止倒瓶的措施。（6

11、）灌瓶間的氧氣（含惰性氣體）放散管（并非安全閥泄放管），液氧貯罐（含液化惰性氣貯罐）的排放管，應(yīng)引至室外安全處，放散口的高度宜高出地面4.5m以上。3.3 建筑與結(jié)構(gòu)的安全要求（1）氧氣站內(nèi)建筑物宜為單層，且不應(yīng)低于二級(jí)耐火等級(jí)，其外圍結(jié)構(gòu)不需采取防爆泄壓措施。（2）當(dāng)液氧氣化設(shè)施布置在灌氧站房內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用耐火極限不低于1.5h的非燃燒體隔墻和丙級(jí)防火門，并應(yīng)通過走道相通。（3）氧氣站建筑物的門窗應(yīng)向外開啟。（4）灌瓶臺(tái)應(yīng)設(shè)置高度不低于2m的鋼筋混凝土防護(hù)墻。（5）氣瓶裝卸平臺(tái)應(yīng)設(shè)置大于平臺(tái)寬度的雨棚，而棚和支撐應(yīng)為非燃燒體。4、瓶裝氧氣經(jīng)營類的安全要求（1）獨(dú)立的氣瓶貯量應(yīng)符合氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50030-91）表4.0.20的相關(guān)規(guī)定。對(duì)于一、二級(jí)耐火等級(jí)的庫房，氣瓶（空瓶與實(shí)瓶合計(jì)）的最大貯量為13600個(gè)，每一個(gè)防火墻間為3400個(gè)。對(duì)三級(jí)耐火等級(jí)庫房則分別減為4500個(gè)和1500個(gè)。（2）瓶庫為乙類建筑物，與周邊民用