化工企业小型氧气供应站的安全设施分析

张永光付燕韬（.上海天谱安全技术咨询有限公司， 上海 008；.上海药明康德新药开发有限公司， 上海 003）

化工企业小型氧气供应站的安全设施分析

张永光1付燕韬2（1.上海天谱安全技术咨询有限公司， 上海 201108；2.上海药明康德新药开发有限公司， 上海 200131）

部分化工企业生产过程中使用氧气，通常采用小型气体供应站的方式供氧，为确保生产过程中的安全，对小型氧气供应站的安全设施进行分析。

小型氧气供应站；液氧；安全设施

氧气属于化工生产中常见的气体原料，企业常采用现场供气的方式供氧，即第三方空气化工产品生产单位在使用氧气的化工企业厂区内租用场地，配备液氧储罐和气化器，通过工业管道向生产车间内提供气态氧的无人值守生产和供应方式。采用现场供气方式的用氧企业一般需在厂区内建设小型氧气供应站，由第三方气体供应公司将生产的液氧通过槽车驳运到小型氧气供应站，然后再压送到液氧储罐，通过空浴式气化器蒸发成气态氧，再通过调压阀调到符合工艺要求后输送到生产车间使用。目前该类型的小型气体供应站是最普遍的生产工艺，具有低能耗、低噪音、无人值守的优点，工艺成熟可靠。

1 概况

某化工企业年用氧量6000吨，在厂区内建设一个小型氧气供应站，该供氧站由2套独立的氧气供应系统组成，一备一用，每套供氧系统中包括：1个30立方米的液氧储罐，2个气化器，1套调压阀。

工艺流程：（1）卸氧：①液氧槽车到达氧气站后首先停稳车，然后将制动块垫于槽车的后轮处。②首先检查并确保储罐压力、液位指示正常，阀门管线、接头等处无泄漏，（液氧温度低于-184℃）故操作人员穿好长袖工作服，戴好防护手套，佩护目眼镜。确认液氧储罐液位及罐内压力，再连接好充装软管，打开运槽增压阀进行增压，先慢慢打开运槽的吹除阀，用气相介质向软管连接部分吹除，把空气吹除干净（吹除2～3 分钟后），立即关闭吹除阀，关闭运槽上阀（进液阀），慢慢打开运槽下阀（出液阀），同时慢慢打开液氧储罐上阀（进液阀此时运槽向液氧储罐输送液氧）。③当液氧储罐溢流阀出液，立即关闭运槽下阀（出液阀），关闭液氧储罐的上阀（进液阀），停止卸液。并立即关闭槽车的增压阀，打开受液储罐（或槽车）的吹除阀，释放软管连接部分的残液，确认吹除阀出口已无残液、充装软管内余压已释放、两侧阀门均紧闭良好，然后卸除软管连接部分。（2）液氧气化、调压：液氧储罐内液氧压力0.8MPa，通过空浴式气化器，管道内的液氧与空气进行了热交换，液氧吸收了热量变成气态氧。然后再通过调压阀组调成压力0.6～0.7MPa、流量600m3/h的氧气，通过过滤器后，再由管道进入生产车间。

2 氧的危险性分析

氧气本身不燃，但能助燃，空气中氧气含量越高，越能促进物质的燃烧。空气中氧含量达到一定程度时，遇点火源，可引起周围难燃物质的剧烈燃烧。氧气具有氧化性，高浓度氧气接触油脂会发生氧化反应产生热量，热量蓄积可造成油脂自燃。氧气为助燃性气体，与可燃气体混合能形成爆炸性混合物。氧气普遍存在于大气中（空气中氧含量约21%），是人类呼吸所必需的，本身无毒，短时间吸入纯氧不会对成人造成很大的健康危害；但长时间吸入高浓度氧气（氧分压60～100kPa，相当于空气中氧浓度40%及以上）可出现“氧中毒症”。液氧储存时温度极低，一般低于-184℃，皮肤直接接触液氧可造成严重冻伤。

3 小型氧气供应站安全措施分析

3.1 防止火灾的措施

液氧泄漏时，在常温常压下能迅速气化，形成有一定压力的富氧区域，这种环境非常有利于物质的燃烧。氧气管道如果未经过脱脂处理，其中的油脂等可燃物质在高压力和高纯度的氧气流中会迅速燃烧，当氧气压力高于29.4×105Pa时，油脂和氧发生剧烈的氧化反应，可迅速超过油脂的着火温度。为了防止火灾事故的发生，与氧气接触的仪表及氧气供应站区域内必须无油脂，不得存放易燃或可燃物。

液氧一般采用空分法生产，生产时液氧中会含有少量的乙炔，因为乙炔在液氧中溶解度比较大，在液氧蒸发时，剩余液氧中乙炔含量会不断升高，当乙炔含量增加到一定程度时，遇点火源很容易发生火灾和爆炸事故。为了防止相应事故的发生，需确保液氧中乙炔的浓度很低，对液氧储罐中的液氧每月至少进行一次乙炔含量分析，国家标准中规定乙炔含量最高值不得超过0.1×10-6，若超过该值则应排放储罐中的液氧。大部分液氧生产企业在液氧生产过程中对液氧中的乙炔含量进行在线监测，但对氧气供应站中储存的液氧中很少进行乙炔含量检测，液氧使用企业为确保液氧使用的安全，应对其提出检测要求。

氧气供应站醒目位置设置禁止烟火的警示标志，配置灭火器，周围有效范围内配置消火栓，以在火灾事故发生时能最大限度的控制火灾的发展和蔓延。

3.2 防雷设施

氧气供应站一般位于室外，地处空旷，如果防雷击等电气联接措施不可靠，或所选购的电气设备未取得国家有关机构的安全认证标志，或电气仪表如果使用不当，防雷接地或者防雷接地经多年运行后没有按规定进行检测，都将给企业安全造成极大的隐患，在雷雨季节，有可能遭受直击雷和感应雷的侵袭。因此氧气供应站的液氧储罐、气化器等设施必须设置防雷设施，液氧储罐、气化器本体一般为金属材质，可使用其上部的明装钢板做接闪器，其下部至少设置2处接地线，每年至少一次对氧气站的防雷设施进行检测，确保防雷设施处在完好状态。

3.3 导除静电的接地装置

液氧、氧气在管道中流动时，如果液体或气体流动速度过快，很容易产生静电，且液氧电阻率大，容易导致静电的积聚，可能产生数千伏的静电电位，放电时会出现火花，可引起周围可燃物的燃烧，导致火灾、爆炸事故。因此液氧储罐、气化器、金属管道等必须设置可靠的接地装置，设置静电接地线，防止静电积聚。

氧气供应站卸车时槽车也必须导除静电，条件许可时优先选择静电接地报警仪，液氧槽罐车卸车前，将静电接地报警仪的金属夹与液氧槽车导电部分连接，若未可靠连通，静电接地报警仪会立刻报警提醒作业人员，方便操作人员立即采取措施以确保卸车过程中产生的静电被有效导除。

3.4 液氧气化器出口处设置的温度监测和报警联锁装置

气化过程中空浴式气化器进口处液氧的温度很低，且气化为剧烈吸热过程，会产生超低温环境。若气化器的制造设计未按压力容器的安全要求进行制造设计，设计时未考虑低温问题而直接选用普通钢材，可能导致在低温环境下设备破裂，造成液氧和氧气泄漏；管道在施工安装时为常温工作状态，在正常运行后为低温工作状态，如果在设计时未充分考虑进行冷量补偿，极易在运行后发生管道、接头等破裂引发大量泄漏；生产工艺过程使用气态氧，若气化器出口处液氧未完全气化，通过管道输送至生产装置内，未气化的少量液氧会对生产设备内温度、压力等工艺参数产生影响，导致产品的质量出现问题，甚至液氧会在生产设备内气化，体积增加近800倍，造成生产设备内超压，严重时可能导致生产安全事故。

为防止上述事故的发生，应在气化器出口处对管道内物料温度进行监测，及时发现液氧气化不完全而造成的低温。应在气化器出口处设置温度过低报警联锁装置，当温度低于-10℃报警，提醒管理人员及时采取措施。

3.5 个体防护用品

如果低温液氧溢出，喷溅到人体可造成皮肤严重冻伤。可能接触到液氧的操作人员应按规定穿戴个体防护用品，如防静电的长袖工作服和长裤、防静电工作靴、手套等，长裤的裤脚应罩着靴子外面，手套的上部应掖入上衣袖子里，防止液氧从衣物缝隙之间溅到人的皮肤上。严禁皮肤外露去排放液体。一旦衣服和手套沾上液氧，应避免触及皮肤并立即用水冲洗。

4 结语

小型氧气供应站属于公用工程及辅助设施，为了降低其运行过程中生产安全事故发生的概率，应尽量采取国家法律、法规、标准和规范中规定的安全设施，确保其安全运行。

［1］张永光，梁先长.化工企业储罐区的安全设施分析［J］.化工管理，2015，（25）.

［2］谢飞.钢铁企业的氧气供应［J］.化工管理，2014，（32）.

①张永光（1987-），男，河南西华人，材料加工工程专业，硕士。②付燕韬（1985-），女，河北邯郸人，分析化学专业，硕士。