何 衛(wèi)

（湖北雙環(huán)科技股份有限公司 安全環(huán)保部，湖北 應(yīng)城 4 3 2 4 0 7）

淺談空分裝置液氧中碳氫化合物的危害與防治

何 衛(wèi)

（湖北雙環(huán)科技股份有限公司 安全環(huán)保部，湖北 應(yīng)城 4 3 2 4 0 7）

介紹了雙環(huán)公司在空分裝置液氧碳氫化合物安全管理方面的情況，通過探討空分裝置液氧中碳氫化合物種類、危害、爆炸機理、濃度控制指標(biāo)、監(jiān)控頻率、異情處理、如何防治等問題，提出確?？辗盅b置液氧生產(chǎn)系統(tǒng)安全運行方面的建議。

空分液氧；碳氫化合物；危害與防治

雙環(huán)公司合成氨事業(yè)部現(xiàn)有5套空分裝置，空分裝置生產(chǎn)的液態(tài)氧中含有微量的碳氫化合物（總烴），當(dāng)這些碳氫化合物含量達到一定的濃度后，在一定的外界條件下能和液氧發(fā)生爆炸［1、2］，其中乙炔最容易和氧發(fā)生爆炸，因此將液氧中碳氫化合物含量（尤其是痕量乙炔含量）嚴(yán)格控制在安全值以下對空分裝置安全生產(chǎn)是非常重要和必要的。

1 液氧中碳氫化合物含量的基本情況

為了空分裝置的安全生產(chǎn)，我公司自建廠以來堅持每周分析2次空分裝置液氧中碳氫化合物含量，2 0 0 6年以后改為每天分析1次，及時將分析數(shù)據(jù)報給空分操作崗位和填入《雙環(huán)生產(chǎn)控制分析日報》并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)向信息平臺。

通過對空分裝置液氧中碳氫化合物含量分析測定，發(fā)現(xiàn)2 0 0 0年以后幾套空分裝置液氧中碳氫化合物含量有所升高，液氧中總烴含量隨氣溫升高而升高（夏天5～9月最高），1＃空分裝置液氧中總烴含量在5套空分裝置中最高（可能與煤氣柜距離太近有關(guān)）。而全國同行業(yè)空分裝置液氧中總烴含量一般在3 0～5 0p p m。我公司分析數(shù)據(jù)情況見表1。

表1 近1 0年來空分裝置液氧中碳氫化合物含量變化統(tǒng)計表

通過將我公司空分與其它單位空分裝置對比分析，發(fā)現(xiàn)我公司合成塔、煤氣柜在空分裝置周圍，生產(chǎn)過程中合成塔、煤氣柜會排放廢氣，廢氣中含有大量碳氫化合物，主要是甲烷。而空分裝置周圍沒有這些廢棄排放源的公司，液氧中碳氫化合物都比較低，一般在3 0～5 0p p m。因此如何有效控制合成塔、煤氣柜廢氣排放（主要是含甲烷等碳氫化合物的氣體）成為管理的重點。

2 液氧中碳氫化合物的危險性與防范措施

液態(tài)氧中的碳氫化合物是甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷等由碳元素和氫元素組成的化合物統(tǒng)稱。由于甲烷的分子結(jié)構(gòu)為非極性，液氧分子也是非極性分子結(jié)構(gòu)，因此甲烷在液氧中的溶解度大，在液氧沸騰狀況下，溶解度大的甲烷在液氧中基本上形成均一混合系，很難達到爆炸極限。乙烷、丙烷、丁烷等飽和烷烴為極性分子，在液氧中溶解度不大，容易析出，但它們的分子中的碳碳鍵只含一個很穩(wěn)定的σ鍵，碳碳σ鍵不容易斷裂，分子相對比較穩(wěn)定不容易發(fā)生爆炸。而乙烯、丙烯、乙炔等不飽和烷烴同樣是極性分子，在液氧中溶解度不大，容易析出，但它們的分子中的碳碳鍵含有一個很穩(wěn)定的σ鍵和1～2個很不穩(wěn)定的π鍵，碳碳π鍵很不穩(wěn)定，容易斷裂與氧反應(yīng)而發(fā)生爆炸，尤其是乙炔分子中含有兩個很不穩(wěn)定的碳碳π鍵，而且分子兩端都容易被氧攻擊而斷裂不穩(wěn)定的碳碳π鍵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生爆炸，因此液氧中碳氫化合物爆炸敏感性依次為：甲烷＜乙烷＜丙烷＜丁烷＜丁烯＜乙烯＜丙烯＜乙炔。很多空分防爆專家也提出乙炔是空分爆炸的最危險物質(zhì)。通過多年來的分析測定我公司液態(tài)氧中的碳氫化合物含量，主要由甲烷組成，其它成分含量極少，2 0 0 5年以來乙炔含量儀器長期未檢出。

因此從以上液氧中的碳氫化合物危險性分析看來，防范措施要注意以下幾點：

1）要轉(zhuǎn)變控制指標(biāo)的觀念，即重視總烴含量控制指標(biāo)轉(zhuǎn)到既重視總烴含量又重視乙炔含量的思路上來。具體說來，就是在空分裝置液氧中碳氫化合物含量高時（大于2 0 0p p m）應(yīng)該以乙炔含量作為停車值（停車值為1.0p p m，報警值為0.1p p m）。

2）當(dāng)空分裝置液氧中碳氫化合物含量大于2 0 0 p p m時應(yīng)該加大空分裝置液氧排放量，排完后及時取樣分析，重點監(jiān)測乙炔含量，直到碳氫化合物含量和乙炔含量都在公司控制指標(biāo)以內(nèi)。

3）當(dāng)空分碳氫化合物超標(biāo)時要及時取樣分析周圍空氣中碳氫化合物含量，檢查周圍空氣中是否含有大量碳氫化合物。有效控制周圍生產(chǎn)裝置排放碳氫化合物的總量。

4）應(yīng)加大色譜分析儀器設(shè)備的投入，確保乙炔能準(zhǔn)確測定。目前監(jiān)測液氧中碳氫化合物含量主要用到氣相色譜儀，2 0 0 2年以前我公司分析碳氫化合物含量主要用大連化物所生產(chǎn)的G S－3型氣相色譜儀，但該儀器由于使用年限長，靈敏度明顯下降，基本上不能測定含量低于1p p m乙炔。雙環(huán)公司2 0 0 5年采購大連化物所的H Z T－0 3型碳氫化合物色譜儀，該儀器可分析甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯8種成分，色譜峰分離效果好，儀器靈敏度高，尤其對乙炔最低檢出限可達0.0 5p p m。在我公司使用6年來效果非常好。

2 0 0 8年我們高度關(guān)注，制定相關(guān)措施和制度，空分碳氫化合物近3年來趨于穩(wěn)定。

3 問題與討論

由于雙環(huán)公司合成塔、煤氣柜在空分裝置周圍，生產(chǎn)過程中合成塔、煤氣柜會排放廢氣，是空分裝置液氧碳氫化合物超標(biāo)的主要原因，希望以后新上空分裝置時能充分考慮這些，遠離碳氫化合物排放源。

目前雙環(huán)公司碳氫化合物分析沒有采用在線分析，希望儀表廠家生產(chǎn)出方便快捷的在線色譜分析儀，既能準(zhǔn)確測定液氧氣化后的碳氫化合物含量（因為同一液氧樣品氣相中碳氫化合物含量比液相中低許多），又能將分析數(shù)據(jù)及時傳向安全管理部門，以方便在線管理。

［1］ 謝瓊.空分設(shè)備碳氫化合物超標(biāo)處理［J］.深冷技術(shù)，1 9 9 9（3）

［2］ 呂湘濱，等.空分裝置中烴含量控制［J］.中氮肥，2 0 0 1（6）

T Q 1 1 6.1 4

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1 0 0 5－8 3 7 0（2 0 1 2）0 5－3 8－0 2

2 0 1 2－0 7－1 0

何衛(wèi)（1 9 6 9—），畢業(yè)于武漢化工學(xué)院，工程師，國家注冊安全評價師、國家注冊安全工程師、湖北省安全專家，現(xiàn)擔(dān)任公司安全環(huán)保部部長。