化工企業(yè)小型氧氣供應站的安全設施分析

張永光付燕韜（.上海天譜安全技術咨詢有限公司， 上海 008；.上海藥明康德新藥開發(fā)有限公司， 上海 003）

化工企業(yè)小型氧氣供應站的安全設施分析

張永光1付燕韜2（1.上海天譜安全技術咨詢有限公司， 上海 201108；2.上海藥明康德新藥開發(fā)有限公司， 上海 200131）

部分化工企業(yè)生產(chǎn)過程中使用氧氣，通常采用小型氣體供應站的方式供氧，為確保生產(chǎn)過程中的安全，對小型氧氣供應站的安全設施進行分析。

小型氧氣供應站；液氧；安全設施

氧氣屬于化工生產(chǎn)中常見的氣體原料，企業(yè)常采用現(xiàn)場供氣的方式供氧，即第三方空氣化工產(chǎn)品生產(chǎn)單位在使用氧氣的化工企業(yè)廠區(qū)內(nèi)租用場地，配備液氧儲罐和氣化器，通過工業(yè)管道向生產(chǎn)車間內(nèi)提供氣態(tài)氧的無人值守生產(chǎn)和供應方式。采用現(xiàn)場供氣方式的用氧企業(yè)一般需在廠區(qū)內(nèi)建設小型氧氣供應站，由第三方氣體供應公司將生產(chǎn)的液氧通過槽車駁運到小型氧氣供應站，然后再壓送到液氧儲罐，通過空浴式氣化器蒸發(fā)成氣態(tài)氧，再通過調(diào)壓閥調(diào)到符合工藝要求后輸送到生產(chǎn)車間使用。目前該類型的小型氣體供應站是最普遍的生產(chǎn)工藝，具有低能耗、低噪音、無人值守的優(yōu)點，工藝成熟可靠。

1 概況

某化工企業(yè)年用氧量6000噸，在廠區(qū)內(nèi)建設一個小型氧氣供應站，該供氧站由2套獨立的氧氣供應系統(tǒng)組成，一備一用，每套供氧系統(tǒng)中包括：1個30立方米的液氧儲罐，2個氣化器，1套調(diào)壓閥。

工藝流程：（1）卸氧：①液氧槽車到達氧氣站后首先停穩(wěn)車，然后將制動塊墊于槽車的后輪處。②首先檢查并確保儲罐壓力、液位指示正常，閥門管線、接頭等處無泄漏，（液氧溫度低于-184℃）故操作人員穿好長袖工作服，戴好防護手套，佩護目眼鏡。確認液氧儲罐液位及罐內(nèi)壓力，再連接好充裝軟管，打開運槽增壓閥進行增壓，先慢慢打開運槽的吹除閥，用氣相介質(zhì)向軟管連接部分吹除，把空氣吹除干凈（吹除2～3 分鐘后），立即關閉吹除閥，關閉運槽上閥（進液閥），慢慢打開運槽下閥（出液閥），同時慢慢打開液氧儲罐上閥（進液閥此時運槽向液氧儲罐輸送液氧）。③當液氧儲罐溢流閥出液，立即關閉運槽下閥（出液閥），關閉液氧儲罐的上閥（進液閥），停止卸液。并立即關閉槽車的增壓閥，打開受液儲罐（或槽車）的吹除閥，釋放軟管連接部分的殘液，確認吹除閥出口已無殘液、充裝軟管內(nèi)余壓已釋放、兩側(cè)閥門均緊閉良好，然后卸除軟管連接部分。（2）液氧氣化、調(diào)壓：液氧儲罐內(nèi)液氧壓力0.8MPa，通過空浴式氣化器，管道內(nèi)的液氧與空氣進行了熱交換，液氧吸收了熱量變成氣態(tài)氧。然后再通過調(diào)壓閥組調(diào)成壓力0.6～0.7MPa、流量600m3/h的氧氣，通過過濾器后，再由管道進入生產(chǎn)車間。

2 氧的危險性分析

氧氣本身不燃，但能助燃，空氣中氧氣含量越高，越能促進物質(zhì)的燃燒?？諝庵醒鹾窟_到一定程度時，遇點火源，可引起周圍難燃物質(zhì)的劇烈燃燒。氧氣具有氧化性，高濃度氧氣接觸油脂會發(fā)生氧化反應產(chǎn)生熱量，熱量蓄積可造成油脂自燃。氧氣為助燃性氣體，與可燃氣體混合能形成爆炸性混合物。氧氣普遍存在于大氣中（空氣中氧含量約21%），是人類呼吸所必需的，本身無毒，短時間吸入純氧不會對成人造成很大的健康危害；但長時間吸入高濃度氧氣（氧分壓60～100kPa，相當于空氣中氧濃度40%及以上）可出現(xiàn)“氧中毒癥”。液氧儲存時溫度極低，一般低于-184℃，皮膚直接接觸液氧可造成嚴重凍傷。

3 小型氧氣供應站安全措施分析

3.1 防止火災的措施

液氧泄漏時，在常溫常壓下能迅速氣化，形成有一定壓力的富氧區(qū)域，這種環(huán)境非常有利于物質(zhì)的燃燒。氧氣管道如果未經(jīng)過脫脂處理，其中的油脂等可燃物質(zhì)在高壓力和高純度的氧氣流中會迅速燃燒，當氧氣壓力高于29.4×105Pa時，油脂和氧發(fā)生劇烈的氧化反應，可迅速超過油脂的著火溫度。為了防止火災事故的發(fā)生，與氧氣接觸的儀表及氧氣供應站區(qū)域內(nèi)必須無油脂，不得存放易燃或可燃物。

液氧一般采用空分法生產(chǎn)，生產(chǎn)時液氧中會含有少量的乙炔，因為乙炔在液氧中溶解度比較大，在液氧蒸發(fā)時，剩余液氧中乙炔含量會不斷升高，當乙炔含量增加到一定程度時，遇點火源很容易發(fā)生火災和爆炸事故。為了防止相應事故的發(fā)生，需確保液氧中乙炔的濃度很低，對液氧儲罐中的液氧每月至少進行一次乙炔含量分析，國家標準中規(guī)定乙炔含量最高值不得超過0.1×10-6，若超過該值則應排放儲罐中的液氧。大部分液氧生產(chǎn)企業(yè)在液氧生產(chǎn)過程中對液氧中的乙炔含量進行在線監(jiān)測，但對氧氣供應站中儲存的液氧中很少進行乙炔含量檢測，液氧使用企業(yè)為確保液氧使用的安全，應對其提出檢測要求。

氧氣供應站醒目位置設置禁止煙火的警示標志，配置滅火器，周圍有效范圍內(nèi)配置消火栓，以在火災事故發(fā)生時能最大限度的控制火災的發(fā)展和蔓延。

3.2 防雷設施

氧氣供應站一般位于室外，地處空曠，如果防雷擊等電氣聯(lián)接措施不可靠，或所選購的電氣設備未取得國家有關機構的安全認證標志，或電氣儀表如果使用不當，防雷接地或者防雷接地經(jīng)多年運行后沒有按規(guī)定進行檢測，都將給企業(yè)安全造成極大的隱患，在雷雨季節(jié)，有可能遭受直擊雷和感應雷的侵襲。因此氧氣供應站的液氧儲罐、氣化器等設施必須設置防雷設施，液氧儲罐、氣化器本體一般為金屬材質(zhì)，可使用其上部的明裝鋼板做接閃器，其下部至少設置2處接地線，每年至少一次對氧氣站的防雷設施進行檢測，確保防雷設施處在完好狀態(tài)。

3.3 導除靜電的接地裝置

液氧、氧氣在管道中流動時，如果液體或氣體流動速度過快，很容易產(chǎn)生靜電，且液氧電阻率大，容易導致靜電的積聚，可能產(chǎn)生數(shù)千伏的靜電電位，放電時會出現(xiàn)火花，可引起周圍可燃物的燃燒，導致火災、爆炸事故。因此液氧儲罐、氣化器、金屬管道等必須設置可靠的接地裝置，設置靜電接地線，防止靜電積聚。

氧氣供應站卸車時槽車也必須導除靜電，條件許可時優(yōu)先選擇靜電接地報警儀，液氧槽罐車卸車前，將靜電接地報警儀的金屬夾與液氧槽車導電部分連接，若未可靠連通，靜電接地報警儀會立刻報警提醒作業(yè)人員，方便操作人員立即采取措施以確保卸車過程中產(chǎn)生的靜電被有效導除。

3.4 液氧氣化器出口處設置的溫度監(jiān)測和報警聯(lián)鎖裝置

氣化過程中空浴式氣化器進口處液氧的溫度很低，且氣化為劇烈吸熱過程，會產(chǎn)生超低溫環(huán)境。若氣化器的制造設計未按壓力容器的安全要求進行制造設計，設計時未考慮低溫問題而直接選用普通鋼材，可能導致在低溫環(huán)境下設備破裂，造成液氧和氧氣泄漏；管道在施工安裝時為常溫工作狀態(tài)，在正常運行后為低溫工作狀態(tài)，如果在設計時未充分考慮進行冷量補償，極易在運行后發(fā)生管道、接頭等破裂引發(fā)大量泄漏；生產(chǎn)工藝過程使用氣態(tài)氧，若氣化器出口處液氧未完全氣化，通過管道輸送至生產(chǎn)裝置內(nèi)，未氣化的少量液氧會對生產(chǎn)設備內(nèi)溫度、壓力等工藝參數(shù)產(chǎn)生影響，導致產(chǎn)品的質(zhì)量出現(xiàn)問題，甚至液氧會在生產(chǎn)設備內(nèi)氣化，體積增加近800倍，造成生產(chǎn)設備內(nèi)超壓，嚴重時可能導致生產(chǎn)安全事故。

為防止上述事故的發(fā)生，應在氣化器出口處對管道內(nèi)物料溫度進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)液氧氣化不完全而造成的低溫。應在氣化器出口處設置溫度過低報警聯(lián)鎖裝置，當溫度低于-10℃報警，提醒管理人員及時采取措施。

3.5 個體防護用品

如果低溫液氧溢出，噴濺到人體可造成皮膚嚴重凍傷?？赡芙佑|到液氧的操作人員應按規(guī)定穿戴個體防護用品，如防靜電的長袖工作服和長褲、防靜電工作靴、手套等，長褲的褲腳應罩著靴子外面，手套的上部應掖入上衣袖子里，防止液氧從衣物縫隙之間濺到人的皮膚上。嚴禁皮膚外露去排放液體。一旦衣服和手套沾上液氧，應避免觸及皮膚并立即用水沖洗。

4 結語

小型氧氣供應站屬于公用工程及輔助設施，為了降低其運行過程中生產(chǎn)安全事故發(fā)生的概率，應盡量采取國家法律、法規(guī)、標準和規(guī)范中規(guī)定的安全設施，確保其安全運行。

［1］張永光，梁先長.化工企業(yè)儲罐區(qū)的安全設施分析［J］.化工管理，2015，（25）.

［2］謝飛.鋼鐵企業(yè)的氧氣供應［J］.化工管理，2014，（32）.

①張永光（1987-），男，河南西華人，材料加工工程專業(yè)，碩士。②付燕韜（1985-），女，河北邯鄲人，分析化學專業(yè)，碩士。