002.氧氣、氮氣、氬氣和氫氣的生產(chǎn)安全技術(shù)

第二、三節(jié)氧氣、氮氣、氬氣和氫氣的生產(chǎn)安全技術(shù)【本節(jié)內(nèi)容】（1）氧氣、氮氣和氬氣安全生產(chǎn)的基本要求（2）氧氣、氮氣和氬氣生產(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）重點區(qū)域、重點環(huán)節(jié)安全控制措施【本節(jié)重點】重點區(qū)域、重點環(huán)節(jié)安全控制措施氫氣安全控制措施氧氣、氮氣和氬氣安全生產(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。氧氣貯罐與可燃氣體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，在機動輸送液氧設(shè)備下方的不燃材料地面長度不應(yīng)小于車輛的全長。（3）碳氫化合物，特別是乙炔極易與液氧發(fā)生強烈的化學(xué)反應(yīng)，引起爆炸，因此清除空氣中的雜質(zhì)十分必要，必須堅決避免乙炔和碳氫化合物在液空、液氧中積聚或濃縮而引起空分裝置的爆炸。氧氣、氮氣和氬氣生產(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行換熱，換熱的同時還伴隨著傳質(zhì)的過程?？諝夂退苯咏佑|，既換熱又受到了洗滌，還能夠清除SO2、SO3等。同時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，從主換熱器來的溫度較低的氮氣自下而上流動，二者直接接觸，既傳熱又傳質(zhì)。在水冷卻塔中，利用氮氣冷卻水的同時，還有部分水因蒸發(fā)到氮氣中而吸收熱量，使水的溫度進一步降低。【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氫化合物，保證空分設(shè)備的正常運行。【作用】氮氧分離是通過精餾來實現(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)實現(xiàn)雙級精餾的過程。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。雙級精餾塔可在上塔頂部和底部同時獲得純氮和純氧，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。膨脹機是利用壓縮氣體膨脹降壓時向外輸出機械功使氣體溫度降低的原理以獲得能量的機械。啟動空分裝置時，需要膨脹機提供大量的冷量使空氣液化，正常運行時，要依靠膨脹機制冷以補償冷損失。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：在操作時導(dǎo)氣速度緩慢進行，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）空冷塔啟動時，應(yīng)先導(dǎo)氣，待壓力達到設(shè)定值時再啟水泵；停車時，應(yīng)先停水泵再停氣降壓。空冷塔啟動后及早將各聯(lián)鎖投用，使其能夠及時發(fā)現(xiàn)問題。（2）進空冷塔的水量要嚴格控制在設(shè)計范圍之內(nèi)，不要隨意加大進水量，防止因為空冷塔變負荷能力不足帶水。（3）系統(tǒng)導(dǎo)氣加負荷開關(guān)閥門時要緩慢進行，不可因開關(guān)閥門引起壓力波動使空冷塔出口帶水。（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)定值而自動閥未能及時調(diào)節(jié)或保護聯(lián)鎖未動作，應(yīng)及時調(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由于密封不好，使?jié)櫥瓦M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：保證壓縮機密封氣壓力及流量，防止由于壓力、流量低而使?jié)櫥瓦M入氣缸。（2）由于泄壓、充壓或系統(tǒng)導(dǎo)氣時開關(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)正常運行。預(yù)防措施：在空氣純化器進行切換使用時，閥門不能開關(guān)過快；系統(tǒng)導(dǎo)氣時，不可造成系統(tǒng)壓力降低波動過大，引起氣流速度過大沖擊分子篩，使分子篩粉化?？諝饧兓髟谡Ｉa(chǎn)中應(yīng)保證加熱、冷吹的時間，保證氣量的穩(wěn)定，避免泄漏。（四）透平式壓縮機喘振故障的預(yù)防措施為了防止喘振發(fā)生，離心式壓縮機都設(shè)有防喘振的自動放散閥，一旦出口壓力過高，壓縮機接近喘振區(qū)或發(fā)生喘振時，該閥應(yīng)自動打開。如未自動打開，應(yīng)及時手動打開。要經(jīng)常檢查和保養(yǎng)自動放散閥，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)運轉(zhuǎn)時間過長。如發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應(yīng)立即進行排氣，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，做好裸露部分的保溫工作。重點區(qū)域、重點環(huán)節(jié)安全控制措施（一）氮氣、氬氣區(qū)域安全控制措施（1）有氮氣存在的設(shè)備、容器，人員出入口處應(yīng)設(shè)置清晰醒目的安全標識。（2）有氮氣放散或可能泄漏的區(qū)域存在著氮氣窒息危險。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，必須清楚標記、發(fā)出警示并強制通風(fēng)。（3）當檢修人員進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入。在容器內(nèi)停留期間，應(yīng)連續(xù)強制通風(fēng)并隨時檢測容器內(nèi)氧含量。在容器外必須有專人監(jiān)護。工作人員應(yīng)有兩人以上組成小組，輪流進行作業(yè)。檢修時，應(yīng)有人監(jiān)護，對氮氣閥門設(shè)專人看管。必要時佩戴空氣呼吸器。（4）使用氮氣的實驗室、化驗室等應(yīng)保持良好的通風(fēng)，配備具有聲光報警功能的氧含量報警器，具備強制通風(fēng)措施并在入口處設(shè)置醒目的安全標識。（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)置溫度補償（2）低溫液體儲槽應(yīng)設(shè)有液位計、溫度計、壓力表及高液位報警設(shè)施，還應(yīng)設(shè)有超壓及真空泄放裝置。低溫液體儲槽的最大充裝量為幾何容積的95%。液體儲存系統(tǒng)設(shè)置的中、高壓液體泵與汽化器間應(yīng)設(shè)安全保護聯(lián)鎖裝置。低溫液體儲槽有液體時，禁止動火檢修，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，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，氧氣干管送往一個系統(tǒng)支管閥門后，進車間閥門后，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和明火地點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，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，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，應(yīng)設(shè)在該類管道的上方或支架兩側(cè)。（7）氧氣管道與可燃氣體管道共架平行敷設(shè)時，閥門應(yīng)相互錯開一定距離。（8）氧氣管道不應(yīng)與可燃氣體管道（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，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箱內(nèi)。（15）當氧氣調(diào)節(jié)閥組設(shè)置獨立閥門室或防護墻時，手動閥門的閥桿宜伸出防護墻外操作。（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)嚴禁煙火，制氫間內(nèi)不準放置易燃易爆或油類物品。周圍應(yīng)設(shè)置明顯的“嚴禁煙火”警示標識。不準穿帶釘鞋和化纖或其他產(chǎn)生靜電的衣、帽等進入生產(chǎn)、使用氫氣的現(xiàn)場。氫氣站內(nèi)嚴禁使用非防爆通信設(shè)備。氫氣站嚴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。電解槽運行時，嚴禁用導(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，以及濕式氫氣儲罐出口和進口等均應(yīng)設(shè)置水封。（5）應(yīng)采用靈敏、可靠的自動控制系統(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，必須用氮氣置換系統(tǒng)內(nèi)的空氣，并經(jīng)化驗合格，認真檢查電極的接線是否正確，對地電阻應(yīng)大于（7）對重要運行參數(shù)的監(jiān)控，宜設(shè)置報警、停車聯(lián)鎖保護裝置。（8）宜設(shè)置氧中氫含量和氫中氧含量在線檢測裝置。當未設(shè)置在線檢測裝置時，應(yīng)每小時分析一次氫氣、氧氣純度，保證氫（9）氫氣管道宜架空敷設(shè)。在氫氣管道低點處設(shè)排水裝置。在管道最高點處應(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)先用純氮氣吹掃管道、容器內(nèi)的空氣，再用氫氣置換氮氣后，方可投入正常生產(chǎn)運行。（13）氫氣使用時，嚴禁與空氣、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，將會使分子篩吸附器吸附負荷變大或分子篩失效等，分子篩出口將有大量水分、二氧化碳及碳氫化合物等未被吸附就帶入冷箱內(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；碳氫化合物進入塔內(nèi)影響空分設(shè)備安全運行；干冰粒進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)定值而保護聯(lián)鎖未動作，應(yīng)及時調(diào)節(jié)或作緊急停車處理B．系統(tǒng)導(dǎo)氣加負荷開關(guān)閥門時要緩慢進行，不可因開關(guān)閥門引起壓力波動使空冷塔出口帶水C．空冷塔啟動時，應(yīng)先導(dǎo)氣，待壓力達到設(shè)定值時再啟水泵；停車時，應(yīng)先停氣降壓再停水泵D．進空冷塔的水量要嚴格控制在設(shè)計范圍之內(nèi)，不要隨意加大進水量，防止因空冷塔變負荷而能力不足帶水【答案】C【解析】空冷塔啟動時，應(yīng)先導(dǎo)氣，待壓力達到設(shè)定值時再啟水泵；停車時，應(yīng)先停水泵再停氣降壓?？绽渌雍蠹霸鐚⒏髀?lián)鎖投用，使其能夠及時發(fā)現(xiàn)問題。 【例題】為確保液氧儲罐安全運行應(yīng)采取多種安全控制措施。關(guān)于液氧儲罐安全控制的說法，正確的A．液氧儲罐應(yīng)設(shè)有高液位等報警設(shè)施，不應(yīng)設(shè)對空泄放裝置C．液氧儲罐的壓力表、安全閥應(yīng)定期校驗，超