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%的氮氣及1%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空氣中氧氣、氮氣組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到9395%。膜分離法是利用有機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、氮氣沸點不同（大氣壓下氧氣沸點90K即-183，氮氣沸點77K即-196

2、），在精餾塔中使氣液相進行質(zhì)熱交換，高沸點的氧氣不斷從氣相中冷凝為液相，低沸點的氮氣不斷轉(zhuǎn)化為氣相，從而達到二者分離。因不論空氣液化或精餾都在120K即-153以下溫度條件進行，故稱低溫法空氣分離。氬氣的沸點在氧氣與氮氣之間，在精餾上塔中部含量最高稱為氬餾分，將其抽出進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容量已向15萬m3/h等級發(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級空分設備具有較強競爭力，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。特點是采用常溫分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機、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?，大都建設配套的大型全低壓流程的空分裝置，其設計和監(jiān)管應執(zhí)行建筑設計防火規(guī)范（GB50016-2006）和現(xiàn)行的相關行業(yè)標準。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。氧氣站的設計和監(jiān)管應執(zhí)行氧氣站設計規(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、擴建的工程：一、單機產(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)品的氧氣站設計；二、氧、氮等空分液態(tài)產(chǎn)品氣化站房的設計；三、氧、氮等空分氣態(tài)產(chǎn)品用戶的匯流排間的設計；四、廠區(qū)和車間氣態(tài)氧、氮等管道的設計?！?.4 氧氣的危險特性氧：氣相相對密度（空氣=1）為1.43，液相相對密度（水=1）為1.14（-183）.助燃，是可燃物燃燒的基本要素之一，與易燃氣體能形成爆炸性混合

5、物，常壓下氧濃度超過40%時可發(fā)生氧中毒，吸入氧濃度80%以上時可出現(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、擴建的空分及氧氣站的建設項目，應按危險化學品建設項目安全許可實施辦法（國家安全生產(chǎn)監(jiān)管管理總局令第8號）的規(guī)定履行審批手續(xù)，附屬于相關企業(yè)的空分裝置核發(fā)危險化學品安全生產(chǎn)許可證，只有液氧分裝的氧氣站核發(fā)危險化學品經(jīng)營許可證，發(fā)證機關為相應級別的安全許可實施部門即各級安全生產(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執(zhí)行建規(guī)的相關要求?？辗盅b置的火災危險性分類為乙類，空分廠房和儲存?zhèn)}庫的類別均為乙類，其耐火等級應達一、二級，層數(shù)和防火分區(qū)等布置應符合

6、表3.3.1和表3.3.2的相關規(guī)定。廠房和庫房的防火間距應符合表3.4.1和表3.5.2的相關規(guī)定。如廠房的防火間距不能滿足表3.4.1要求時，應按該表的注3和注4進行封堵門窗等改造，如倉庫的防火間距不能滿足表3.5.2要求時，應按該表的注2進行相關改造，可達到消除隱患的目的。因氧氣為助燃氣體，本身無爆炸危險性，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符合建規(guī)第3.7章和第3.8章的相關規(guī)定。（3）對氧氣站的監(jiān)督管理和安全檢查應執(zhí)行氧氣站設計規(guī)范（GB50030-91），對此后章節(jié)中專述。（4）空分和氧氣站應按關于開展重大危險源監(jiān)督管理工作的指導意見（安監(jiān)管協(xié)調(diào)字【2004】56

7、號）對重大危險源進行辨識和申報監(jiān)管，對氧的辨識應滿足危險化學品重大危險源辨識（GB18218-2009）表2中氧化性氣體的臨界量200t的相關要求。（5）空分與氧氣站設備的設計和制造，應符合壓力容器的有關規(guī)定，氧氣和液氧管道的使用、檢驗和維修應符合壓力管道的有關規(guī)定。（6）空分和氧氣站的相關從業(yè)人員，應經(jīng)專業(yè)培訓，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，因電價提高成本上升、規(guī)模效益進一步降低，且設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、氣化器等室外設備及灌氧站瓶庫等室內(nèi)設備組成。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執(zhí)行氧氣站設計規(guī)范（GB50030-91）表2.0.3的相關規(guī)定。按其注規(guī)定液氧貯罐以1m3液氧折合800m3標準狀態(tài)氣氧計算，1000m3氣氧貯罐相當于低于1.25m3液氧貯罐，100150000m3氣氧貯罐相當于1.2562.5m3液氧貯罐，50000m3氣氧貯罐相當于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施的防火間距應為12m。站內(nèi)一、二類耐火等級的灌氧站房和瓶庫等建筑物與其他各建筑物和設施的防火間距，均應執(zhí)行表2.0.3的相關規(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)火花地點的防火間距、液氧貯罐比氧氣站建筑物的要求更遠，說明液氧貯罐的危險性更大。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)氧氣實瓶的貯量不應超過3400個。（2）當空瓶、實瓶設在同一房間時，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，當確需布置在室內(nèi)時，宜設置在單獨的房間內(nèi)（并非獨立建筑物），且液氧的總貯量不應超過10m3。（4）空瓶間、實瓶間應設置氣瓶的裝卸平臺，其寬度為2m，高度0.41.1m。（5）灌瓶間、空瓶間、實瓶間均應有防止倒瓶的措施。（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，且不應低于二級耐火等級，其外圍結(jié)構(gòu)不需采取防爆泄壓措施。（2）當液氧氣化設施布置在灌氧站房內(nèi)時，應采用耐火極限不低于1.5h的非燃燒體隔墻和丙級防火門，并應通過走道相通。（3）氧氣站建筑物的門窗應向外開啟。（4）灌瓶臺應設置高度不低于2m的鋼筋混凝土防護墻。（5）氣瓶裝卸平臺應設置大于平臺寬度的雨棚，而棚和支撐應為非燃燒體。4、瓶裝氧氣經(jīng)營類的安全要求（1）獨立的氣瓶貯量應符合氧氣站設計規(guī)范（GB50030-91）表4.0.20的相關規(guī)定。對于一、二級耐火等級的庫房，氣瓶（空瓶與實瓶合計）的最大貯量為13600個，每一個防火墻間為3400個。對三級耐火等級庫房則分別減為4500個和1500個。（2）瓶庫為乙類建筑物，與周邊民用