?【摘要】介紹了乙炔和碳?xì)浠衔镌诳辗炙?nèi)的積聚過程及機(jī)理，碳?xì)浠衔镌谝貉踔斜ǖ臋C(jī)理，及對(duì)有害雜質(zhì)在空分塔內(nèi)積聚、爆炸的防范。
???? 主題詞：乙炔 碳?xì)浠衔?液氧 空分塔 積聚 爆炸 防范
? 空分設(shè)備的原料來自于大氣，大氣中含有各種有害雜質(zhì)氣體，其中乙炔及其它碳?xì)浜衔铮瑢?duì)空分塔的安全生產(chǎn)危害極它們?cè)谒?nèi)的積聚、濃縮可導(dǎo)致空分塔爆炸。輕則不能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，重則導(dǎo)致設(shè)備完全毀壞，甚至造成人員傷亡。此，有害雜質(zhì)氣體，特別是乙炔和其它碳?xì)浠衔镌诳辗炙?nèi)的積聚、濃縮過程，及它們?cè)谒?nèi)爆炸機(jī)理，以及防范措施是十分必要的。
??? 有害雜質(zhì)氣體，特別是乙炔和其它碳?xì)浠衔镌诳辗炙?nèi)的積聚、爆炸，與下述諸多因素有關(guān)，如制氧工藝流程、對(duì)害雜質(zhì)氣體凈除手段、主冷結(jié)構(gòu)、管道配置及生產(chǎn)運(yùn)行方式，以及有關(guān)對(duì)乙炔和碳?xì)浠衔餀z測(cè)等等。下面就碳?xì)浠衔锟辗炙?nèi)的積聚過程、爆炸機(jī)理及防范措施分述如下。
???1 乙炔和碳?xì)浠衔镌诳辗炙?nèi)的積聚過程及機(jī)理
?????? 1．大氣中存在乙炔及碳?xì)浠衔?/b>
?????? 作為空分設(shè)備原料氣的大氣中，一般均含有一定量的碳?xì)浠衔?，這些有害雜質(zhì)氣在大氣中的含量及種類，與周圍境有關(guān)，與周圍工廠的性質(zhì)、運(yùn)行方式有關(guān)，與氣象條件，特別是風(fēng)向等也有一定的關(guān)系。
??? 一般情況下，工業(yè)區(qū)內(nèi)干空氣的雜質(zhì)氣體的平均含量見表1。工業(yè)區(qū)內(nèi)空氣還可能存在其它碳?xì)浠衔锛癏2S、S02、S2無機(jī)雜質(zhì)，表2列出’了16個(gè)工廠廠區(qū)空氣中碳?xì)浠衔锏钠骄俊?/p>
表1 干空氣中危險(xiǎn)雜質(zhì)的含量(10-4％)[1]
| 乙炔％H2 | 甲烷CH4 | 乙烷C2H6 | 氧化亞氮NO2 | 二氧化氮N02 | 臭氧03 | 一氧化碳CO |
| 0．001~1 | ~1 | 0．1 | ~0．5? | ~0．02? | ?0~0．01 | ≤35? |
表2 廠區(qū)內(nèi)空氣中碳?xì)浠衔锖?10-4％)[1]
| 乙烷C2H6 │ | 丙烷C3H8 | 丁烷C4H10 | 乙烯C2H4 | 丙烯 | 丁烯C4H8+C5 | 乙炔C2H2 |
| 0．1／1．27? | ?0．03／0．32 | 0．03／0．49 | 0．08／0．59 | 0．02／1．17 | 0．08／0．57 | 0．04／0．33 |
??? 注:分子為16個(gè)工廠廠區(qū)85次分析結(jié)果的平均值,分母為最大值.
??? 表2給出的是工廠正常生產(chǎn)情況下的某廠區(qū)空氣中的一些碳?xì)浠衔锖?。但?dāng)生產(chǎn)不正常、排放大量碳?xì)浠衔餁怏w時(shí)，空 氣中的有害雜質(zhì)含量將可能成倍、成數(shù)十倍的增加。其值增長(zhǎng)多少，主要決定于風(fēng)向、氣壓。在上風(fēng)向，有害雜質(zhì)增長(zhǎng)不多；但下風(fēng)向，其值增長(zhǎng)極大。
??? 表3給出了某廠乙炔站附近大氣中乙炔含量的測(cè)定值.由表可見,大氣中乙炔濃度變化很大,在距污染源30~50m范圍內(nèi),下風(fēng)向空氣中乙炔濃度是上風(fēng)向的十余倍至數(shù)十倍。
表3 某廠乙炔站附近大氣中乙炔濃度測(cè)定值[1]
| 樣品 | 采樣點(diǎn)距乙炔站距離m | 測(cè)量次數(shù) | 風(fēng)向 | 乙炔含量(10-4％) | ||
| 濃度范圍 | 平均 | 最大 | ||||
| 1 | 30 | 65 | 下 | 0.1~29.2 | 3.42 | 29.2 |
| 2 | 50 | 28 | 下 | 0.1~16.8 | 3.56 | 16.8 |
| 3 | 230 | 9 | 上 | 0.004~0.015 | 0.008 | 0.015 |
| 14 | 下 | 0.07~0.96 | 0.49 | 0.96 | ||
| 4 | 310 | 15 | 上 | 0.007~0.022 | 0.012 | 0.022 |
| 16 | 下 | 0.01~1.10 | 0.37 | 1.10 | ||
| 5 | 480 | 10 | 上 | 0.005~0.015 | 0.010 | 0.015 |
| 6 | 下 | 0.01~0.69 | 0.21 | 0.69 | ||
| 6 | 550 | 20 | 上 | 0.002~0.027 | 0.010 | 0.027 |
| 10 | 下 | 0.02~0.35 | 0.10 | 0.35 | ||
??? 根據(jù)上述下風(fēng)向數(shù)據(jù)作圖可見，在230~550m間，距離污染源越遠(yuǎn)，大氣中的C2H2濃度成正比例減少；又據(jù)30~50~230m距離中測(cè)定值推測(cè)，大氣中C2H2距禹污染源150(或200)m，其濃度隨距離污染源的增加而成比例減少；但在150(或200)m內(nèi)，其濃度變化為一條拋物線。對(duì)于大量排放C02、C2H2及其它CmHn。時(shí)，如設(shè)定污染源上風(fēng)向100m處，大氣中的有害雜質(zhì)氣體含量為正常含量(實(shí)際上其量略有提高)，則污染源下風(fēng)向100m處，大氣中的有害雜質(zhì)氣體濃度增高30倍左右。
?2．有害雜質(zhì)氣體的特性參數(shù)，決定了它們?cè)诳辗炙?nèi)會(huì)積聚濃縮
??? 有害雜質(zhì)氣體會(huì)否在空分塔內(nèi)積聚濃縮，主要決定于這些有害雜質(zhì)氣體的沸點(diǎn)、在液空和液氧中的溶解度及其飽和蒸氣壓。沸點(diǎn)(相對(duì)于液空、液氧的沸點(diǎn))越高、溶解度越大、飽和蒸氣壓越小，則越易在液空和液氧中積聚濃縮。由表4可見，這些有害雜質(zhì)氣體一旦進(jìn)入塔內(nèi)，極易積聚濃縮。
??? 據(jù)林德公司在30000m3/h空分設(shè)備，不同清除碳?xì)浠衔锪髀分袦y(cè)量相關(guān)點(diǎn)的碳?xì)浠衔?，在隨加工空氣進(jìn)入塔內(nèi)后，積聚和濃縮是非常顯著的。其濃縮情況列于表5、表6。
??? 由表5、表6可見：①采用分子篩純化器凈除碳?xì)浠衔锏男Чh(yuǎn)較采用可逆式換熱器+液空、液氧吸附器的凈除效果好。前者將C2H2、C3H6、i+nC4H10及1．3-丁二烯等全部吸附了，因而在分子篩正常工作時(shí)空分塔內(nèi)也就測(cè)不到這些碳?xì)浠衔?，從而可有效地防止這些有機(jī)雜質(zhì)在塔內(nèi)的濃縮。C3H8和C2H4大部分被吸附掉，而CH4和C2H6則完全不被吸附。②凡是沒有被分子篩、可逆式換熱器及液空、液氧吸附器完全吸附、凍結(jié)清除的有害雜質(zhì)，在冷凝蒸發(fā)器處均被數(shù)倍、數(shù)十倍的濃縮了。這主要是因?yàn)樗鼈冊(cè)谝貉?、液空中的飽和蒸氣壓極小，這些雜質(zhì)氣體無法隨蒸發(fā)氣體帶走之故。
