空分設(shè)備是石化、冶金等行業(yè)重要的生產(chǎn)裝置之一，由于其特殊的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)的理化性質(zhì)，發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)性較大。近年來(lái)，因空分設(shè)備制造缺陷和管理不善等原因，已發(fā)生多起空分設(shè)備的爆炸事故，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共發(fā)生小型空分設(shè)備的爆炸事故100多起，大中型空分設(shè)備事故30多起，特別是空分主冷凝蒸發(fā)器中烴類物質(zhì)超標(biāo)引起的爆炸是近幾年來(lái)事故頻發(fā)的主要原因，不僅影響了生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，而且給企業(yè)和國(guó)家造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。以下從我們裝置的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，淺談空分裝置主冷蒸發(fā)器發(fā)生爆炸的機(jī)理和防爆措施。?

1 空分化學(xué)性爆炸機(jī)理?
1．1 主冷凝蒸發(fā)器爆炸機(jī)理?
空分塔的爆炸原因很多，也比較復(fù)雜， 但基本可分為物理性爆炸和化學(xué)性爆炸。從 大多數(shù)爆炸的實(shí)例分析來(lái)看，化學(xué)性爆炸是 主要的。形成化學(xué)性爆炸的主要因素有三個(gè) 方面：一是可燃物，二是助燃物，三是引爆 源。在空分設(shè)備主冷凝蒸發(fā)器中，可燃物主 要是乙炔、碳?xì)浠衔锘蛴头值缺ㄎｋU(xiǎn)雜 質(zhì)；助燃物為氣氧、液氧；引爆源主要有： (1)爆炸性雜質(zhì)固體微粒相互摩擦或與器壁 摩擦；(2)靜電放電。當(dāng)液氧中含有少量冰 粒、固體二氧化碳時(shí)，會(huì)產(chǎn)生靜電荷，如果 二氧化碳的含量提高到200~300×10-4％， 所產(chǎn)生的靜電位可達(dá)到3000V；(3)氣波沖 擊、流體沖擊或汽蝕現(xiàn)象引起的壓力脈沖， 造成局部壓力高而使溫度升高；(4)化學(xué)活 性特別強(qiáng)的物質(zhì)(臭氧、氮的氧化物等)存 在，使液氧中可燃物質(zhì)混合物的爆炸敏感性 增大。?
1．2 爆炸源形成條件?
空氣中除氧氣、氮?dú)馔?，還會(huì)有少量的 水蒸氣、二氧化碳、乙炔和其它碳?xì)浠衔?等氣體以及少量的灰塵等固體物質(zhì)，國(guó)內(nèi)大 中型分子篩凈化流程清除空氣中水分、二氧 化碳和乙炔等雜質(zhì)的方法多采用吸附法，即 利用分子篩或硅膠等作吸附劑把空氣(液 空、液氧)中所含的水分、二氧化碳和乙炔 等雜質(zhì)分離出來(lái)，濃縮在吸附劑表面上，加 溫再生時(shí)進(jìn)行脫除，從而達(dá)到凈化的目的。?
但由于化工裝置比較集中，如果裝置泄 漏量過(guò)高或烴類產(chǎn)品直接放空，就會(huì)造成空 分設(shè)備吸人口的碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo)，對(duì)分 子篩流程空分裝置，13X分子篩具有孔徑相 近的極性分子吸附性強(qiáng)的特點(diǎn)，水分、二氧 化碳和乙炔基本上可以在分子篩吸附器中脫 除，其它烴如甲烷、乙烷絕大部分隨空氣進(jìn) 入空分塔中，這些物質(zhì)大部分溶解在液體 中，少量隨氧氣的蒸發(fā)帶走。當(dāng)液體中烴的 濃度不斷增加，并超過(guò)其溶解度時(shí)，就會(huì)以 固體形式析出并聚集，在一定條件下與氧混 合形成爆炸源，當(dāng)引爆因素存在時(shí)就會(huì)發(fā)生化學(xué)性爆炸。?
大量事實(shí)證明，液氧中乙炔的爆炸敏感 性較高。因?yàn)橐胰苍诳諝庵械姆謮汉艿?，?使將空氣冷卻至-173℃，乙炔也不會(huì)以固 態(tài)形式析出，它將隨空氣帶人空分塔內(nèi)，而 乙炔在液空中的溶解度較大，約為20cm3／dm3。因此一般不會(huì)在液空中析出，而隨液 空進(jìn)入上塔，乙炔在液氧中的溶解度極低， 約為5．2cm3／dm3。當(dāng)液氧在主冷凝蒸發(fā)器中 蒸發(fā)時(shí)，隨氣氧帶的乙炔量?jī)H為液氧中乙炔 總量的1／24左右，這樣隨著液氧的蒸發(fā)， 液氧中乙炔濃度就不斷增高，當(dāng)乙炔超其溶 解度時(shí)，過(guò)剩的乙炔就會(huì)以白色固體微粒懸 浮在液氧中，而乙炔又是不飽和的碳?xì)浠?物，具有很高的化學(xué)活潑性，性質(zhì)極不穩(wěn) 定，這些固體乙炔或其它碳?xì)浠衔镱w粒與 塔壁及通道壁發(fā)生摩擦或液氧沸騰產(chǎn)生壓力 脈沖，以及臭氧與氮氧化物的促進(jìn)作用所產(chǎn) 生的能量都將可能使空分塔致爆。但在實(shí)際 生產(chǎn)中有時(shí)液氧中乙炔及其它碳?xì)浠衔锊?不超標(biāo)而發(fā)生爆炸，這主要是由于冷凝蒸發(fā) 器的結(jié)構(gòu)不合理，存在某些制造缺陷若因某 些通道堵塞和操作不當(dāng)，造成液氧的局部流 動(dòng)性不好，產(chǎn)生乙炔局部濃縮而發(fā)生爆炸。?
其它不飽和碳?xì)浠衔镆材馨l(fā)生爆炸分 解反應(yīng)，雖然它們?cè)谝貉踔械娜芙舛缺纫胰?高，但由于吸附器對(duì)這些碳?xì)浠衔锏奈?能力極小，因此也有在液氧中積聚而構(gòu)成爆 炸的可能。大量研究表明，碳?xì)浠衔镉捎?各組分在液氧中的溶解度及化學(xué)活性不同， 其爆炸敏感性也不同，爆炸敏感性按以下順序遞增：甲烷→乙烷→丁烷→乙烯→丙烯→丁烯→乙炔，可見乙炔的敏感性較高。?