浅谈空分装置液氧中碳氢化合物的危害与防治

何 卫

（湖北双环科技股份有限公司 安全环保部，湖北 应城 4 3 2 4 0 7）

浅谈空分装置液氧中碳氢化合物的危害与防治

何 卫

（湖北双环科技股份有限公司 安全环保部，湖北 应城 4 3 2 4 0 7）

介绍了双环公司在空分装置液氧碳氢化合物安全管理方面的情况，通过探讨空分装置液氧中碳氢化合物种类、危害、爆炸机理、浓度控制指标、监控频率、异情处理、如何防治等问题，提出确保空分装置液氧生产系统安全运行方面的建议。

空分液氧；碳氢化合物；危害与防治

双环公司合成氨事业部现有5套空分装置，空分装置生产的液态氧中含有微量的碳氢化合物（总烃），当这些碳氢化合物含量达到一定的浓度后，在一定的外界条件下能和液氧发生爆炸［1、2］，其中乙炔最容易和氧发生爆炸，因此将液氧中碳氢化合物含量（尤其是痕量乙炔含量）严格控制在安全值以下对空分装置安全生产是非常重要和必要的。

1 液氧中碳氢化合物含量的基本情况

为了空分装置的安全生产，我公司自建厂以来坚持每周分析2次空分装置液氧中碳氢化合物含量，2 0 0 6年以后改为每天分析1次，及时将分析数据报给空分操作岗位和填入《双环生产控制分析日报》并通过网络发向信息平台。

通过对空分装置液氧中碳氢化合物含量分析测定，发现2 0 0 0年以后几套空分装置液氧中碳氢化合物含量有所升高，液氧中总烃含量随气温升高而升高（夏天5～9月最高），1＃空分装置液氧中总烃含量在5套空分装置中最高（可能与煤气柜距离太近有关）。而全国同行业空分装置液氧中总烃含量一般在3 0～5 0p p m。我公司分析数据情况见表1。

表1 近1 0年来空分装置液氧中碳氢化合物含量变化统计表

通过将我公司空分与其它单位空分装置对比分析，发现我公司合成塔、煤气柜在空分装置周围，生产过程中合成塔、煤气柜会排放废气，废气中含有大量碳氢化合物，主要是甲烷。而空分装置周围没有这些废弃排放源的公司，液氧中碳氢化合物都比较低，一般在3 0～5 0p p m。因此如何有效控制合成塔、煤气柜废气排放（主要是含甲烷等碳氢化合物的气体）成为管理的重点。

2 液氧中碳氢化合物的危险性与防范措施

液态氧中的碳氢化合物是甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷等由碳元素和氢元素组成的化合物统称。由于甲烷的分子结构为非极性，液氧分子也是非极性分子结构，因此甲烷在液氧中的溶解度大，在液氧沸腾状况下，溶解度大的甲烷在液氧中基本上形成均一混合系，很难达到爆炸极限。乙烷、丙烷、丁烷等饱和烷烃为极性分子，在液氧中溶解度不大，容易析出，但它们的分子中的碳碳键只含一个很稳定的σ键，碳碳σ键不容易断裂，分子相对比较稳定不容易发生爆炸。而乙烯、丙烯、乙炔等不饱和烷烃同样是极性分子，在液氧中溶解度不大，容易析出，但它们的分子中的碳碳键含有一个很稳定的σ键和1～2个很不稳定的π键，碳碳π键很不稳定，容易断裂与氧反应而发生爆炸，尤其是乙炔分子中含有两个很不稳定的碳碳π键，而且分子两端都容易被氧攻击而断裂不稳定的碳碳π键发生化学反应产生爆炸，因此液氧中碳氢化合物爆炸敏感性依次为：甲烷＜乙烷＜丙烷＜丁烷＜丁烯＜乙烯＜丙烯＜乙炔。很多空分防爆专家也提出乙炔是空分爆炸的最危险物质。通过多年来的分析测定我公司液态氧中的碳氢化合物含量，主要由甲烷组成，其它成分含量极少，2 0 0 5年以来乙炔含量仪器长期未检出。

因此从以上液氧中的碳氢化合物危险性分析看来，防范措施要注意以下几点：

1）要转变控制指标的观念，即重视总烃含量控制指标转到既重视总烃含量又重视乙炔含量的思路上来。具体说来，就是在空分装置液氧中碳氢化合物含量高时（大于2 0 0p p m）应该以乙炔含量作为停车值（停车值为1.0p p m，报警值为0.1p p m）。

2）当空分装置液氧中碳氢化合物含量大于2 0 0 p p m时应该加大空分装置液氧排放量，排完后及时取样分析，重点监测乙炔含量，直到碳氢化合物含量和乙炔含量都在公司控制指标以内。

3）当空分碳氢化合物超标时要及时取样分析周围空气中碳氢化合物含量，检查周围空气中是否含有大量碳氢化合物。有效控制周围生产装置排放碳氢化合物的总量。

4）应加大色谱分析仪器设备的投入，确保乙炔能准确测定。目前监测液氧中碳氢化合物含量主要用到气相色谱仪，2 0 0 2年以前我公司分析碳氢化合物含量主要用大连化物所生产的G S－3型气相色谱仪，但该仪器由于使用年限长，灵敏度明显下降，基本上不能测定含量低于1p p m乙炔。双环公司2 0 0 5年采购大连化物所的H Z T－0 3型碳氢化合物色谱仪，该仪器可分析甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯8种成分，色谱峰分离效果好，仪器灵敏度高，尤其对乙炔最低检出限可达0.0 5p p m。在我公司使用6年来效果非常好。

2 0 0 8年我们高度关注，制定相关措施和制度，空分碳氢化合物近3年来趋于稳定。

3 问题与讨论

由于双环公司合成塔、煤气柜在空分装置周围，生产过程中合成塔、煤气柜会排放废气，是空分装置液氧碳氢化合物超标的主要原因，希望以后新上空分装置时能充分考虑这些，远离碳氢化合物排放源。

目前双环公司碳氢化合物分析没有采用在线分析，希望仪表厂家生产出方便快捷的在线色谱分析仪，既能准确测定液氧气化后的碳氢化合物含量（因为同一液氧样品气相中碳氢化合物含量比液相中低许多），又能将分析数据及时传向安全管理部门，以方便在线管理。

［1］ 谢琼.空分设备碳氢化合物超标处理［J］.深冷技术，1 9 9 9（3）

［2］ 吕湘滨，等.空分装置中烃含量控制［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

何卫（1 9 6 9—），毕业于武汉化工学院，工程师，国家注册安全评价师、国家注册安全工程师、湖北省安全专家，现担任公司安全环保部部长。