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空分之家 空分书库 空分工艺制氧机操作常见问题1000问
什么叫氧的提取率?
答:在采用空气分离法制取氧气时,总是希望将加工空气中的氧尽可能多地作为产品分离出来。为了评价分离的完善程度,引入氧提取率这一概念。
    氧提取率以产品氧中的总氧量与进塔加工空气中的总氧量之比来表示。即
   
式中ψ--氧的提取率;
Vo2、Vk--氧气产量和加工空气量,m3/h;
yo2、yk--产品氧和空气中所含氧的体积分数。
从上式可以看出:对于一定的地点,空气中的含氧量基本不变。当进塔空气量和产品氧纯度一定时,氧提取率的高低取决于氧产量的多少。而氧产量的多少,对于全低压制氧机在进气量一定的条件下,主要决定于污氮中含氧的高低。现以3200m3/h空分装置为例,当进塔空气为18100m3/h,污气氮量为加工空气量的60.2%,污氮中氧的体积分数为5.5%时,氧产量是3200m3/h,氧纯度是99.6%。由此可以算出,此时氧提取率为
    ψ=3200×99.6/(18100×20.9)=0.842,即84.2%
    同时可以算出随污氮跑掉的氧气量为18100(m3/h)×60.2/%×5.5%=599.2m3/h。如果污氮中含氧增大至7.5%,则随污氮跑掉的氧气量为:
    18100(m3/h)×60.2%×7.5%=817.2m3/h
    由此可见,氧气产量将减少(817.2-599.2)m3/h=218m3/h,即氧产量为(3200-218)m3/h=2982m3/h。此时氧提取率为    ψ=2982×99.6/(18100×20.9)=0.718=71.8%。
    所以,应该努力降低污氮中的含氧量,这样可以多产氧,提高氧的提取率。
    全低压的精馏塔的氧提取率以前只有80%~85%,现在已提高到90%~95%,最先进的甚至可达99%左右。

法兰连接是管道施工的重要连接方式
法兰连接就是把两个管道、管件或器材,先各自固定在一个法兰盘上,两个法兰盘之间,加上法兰垫,用螺栓紧固在一起,完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘,也是属于法兰连接。

      法兰分螺纹连接(丝接)法兰和焊接法兰。低压小直径有丝接法兰,高压和低压大直径都是使用焊接法兰,不同压力的法兰盘的厚度和连接螺栓直径和数量是不同的。

      根据压力的不同等级,法兰垫也有不同材料,从低压石棉垫、高压石棉垫到金属垫都有。

      法兰连接使用方便,能够承受较大的压力。

      在工业管道中,法兰连接的使用十分广泛。在家庭内,管道直径小,而且是低压,看不见法兰连接。如果在一个锅炉房或者生产现场,到处都是法兰连接的管道和器材。
空分设备制氧的单位电耗与哪些因素有关?
答:制氧的单位电耗W0。(kW·h/m3)是氧气生产的重要经济指标之一。在电耗中,空压机的电耗占了最主要的部分。它的电耗(kw·h/h)与压力比有关,计算公式为
   
式中ρ--标准状态下空气密度,ρ=1.293kg/m3;
    Vk--空压机的排气量,m3/h;
    R--气体常数,R=0.278kJ/(kg·K);
    T--环境温度,K;
    P2--排气压力,MPa;
    P1--进气压力,MPa;
    ηT--空压机的等温效率;
    ηM-空压机的机械效率。
    因此,制氧时消耗于压缩空气的单位电耗e02(kW·h/m3)为
  
式中Vo2——氧气产量,m3/h。
    而氧的提取率(见20题)为
   
所以
  
由此可见,制氧的单位电耗大致与压力比的对数及氧气纯度成正比;与氧的提取率及压缩机的效率成反比。因此,在操作时,应尽可能降低工作压力;对压缩机进行充分冷却,以提高压缩机的等温效率;尽可能地提高氧的提取率;在保证产品质量的前提下,不要过高追求产品纯度,以利于降低单位电耗。

什么叫氧气放散率,如何计算?
答:氧气放散率是指制氧机生产的氧(气态与液态)产品中有多少未被利用而放空的比例。放散率ψ可按扣除利用的部分来计算。即  
式中Vqo、Vyo--生产的气氧和液氧总量;
    Vqo、Vyo--送出的气氧和液氧总量;
    Vc--储存的产品增量。
    氧气放散率是反映设备配套适应能力和生产组织水平的重要指标。氧气放散率越高,能源浪费越大,综合运行经济效益越差,所以必须通过各种手段降低氧气放散率。
氧气厂的综合能耗指标表示什么意思?
答:氧气厂(站)除消耗电力外,还要消耗蒸汽、水等其他能源物质。生产单位产品(1m3氧气)对蒸气或水(工业水、软化水等)的消耗是对某种能源物质的实物单耗(t/m3)。
在计算氧气厂的综合耗能量时,需要把在统计期内消耗的所有能源物质的实物量乘以该种能源的等价折算系数,统一折算成标煤量(kg)或能量单位(kJ)后,然后才能累加起来,成为该统计期氧气厂的总综合耗能量E。即


式中Gi--第i种能源物质的实物消耗量,t(或kW·h);
    ζi--第i种能源物质的等价折算系数,Kj/t(或kJ/kW·h),或标准煤kg/t(或kg/kW·h)。
    当氧气厂同时生产氧气、氮气、氩气等多种产品时,需将总耗能量按规定的比例分摊给每一种产品,计算出每种产品的单位能耗ei
    E=Ei=eiVi
式中Ei--分摊给各产品的耗能量;
   Vi--各产品的产量。
制氧机的电耗指标表示什么意思?
答:氧气站的主要产品是氧气,消耗的能源主要是电能,因此,制氧机的能耗指标通常用生产1m3氧气(标准状态)所消耗的电能(kw·h)来衡量,即kW·h/m3。
    电耗指标不是按额定的产量和电动机的功率来计算,而是根据实际的产量和电耗来确定。电机功率的单位是kW,表示每秒能做1kJ的功;电能的单位是kW·h,是功的单位,1kW·h=3600kJ。但是,5000kW的电机每小时不一定就消耗5000kW·h的电能,须用由电度表测量、累计。因此,能耗指标可以根据统计期的总电耗和氧气总产量来计算。
    由于氧压机也要消耗相当大的电能,并且,不同的装置压氧的压力也有很大差别,因此,能耗指标分为不包括压氧能耗和包括压氧能耗两种:
    1)制氧电耗:包括空压机电耗Wk(kw·h)、制冷机电耗W1以及用于空分生产的水泵、电加热器等其他电耗∑Wq之和。制氧单位电耗WO(kw·h/m3)为
   
式中Vo——统计期内氧产量,m3。
    2)压送氧电耗:包括氧压机压送氧的电耗Wyo(kW·h)和液氧泵压送氧的电耗Wyb之和。压氧单位电耗Wy(kW·h/m3)为
  
式中Vyo--统计期的气氧压送量,m3;
    Vvb--统计期的液氧压送量、气化量,m3。
    3)氧气综合电耗:包括制氧和压氧在内的生产单位氧的电耗。通常将压送氮气及其他与制氧生产无关的电耗扣除后除以氧气总产量来计算。
氧化亚氮对空分设备有何危害?
答:氧化亚氮的分子式为N2O,也叫一氧化二氮,俗称笑气”。大气中的氧化亚氮浓度约为3×10-9。随着生态环境的恶化,它的含量以每年0.2%~0.3%的速度增加。
    土壤微生物在土壤及海洋中的氧化和脱氮活动生成的氧化亚氮占大气中氧化亚氮含量的1/3,另外2/3是人为生成的。例如:矿物燃料、生物体、废弃物的燃烧、污水处理、发酵源、汽车废气等都会导致N2O的生成。在N2O生成源附近,大气中N2O的含量可达到3×10-6以上。虽然N2O的化学性质不活泼,既不会产生腐蚀,也不会发生爆炸,但是它的物理性质对空气分离具有危害。它的临界温度为309.7K,临界压力为7.27MPa,其三相点是182.3K、0.088MPa。在空气分离装置的压力和温度的条件下,它具有升华性质。在常压下,其沸点为185K,比N2、O2、Ar的沸点都高,因而,在氧、氮分离过程中,它将浓缩于液氧中。
    N2O在水中的溶解度很小,N2O随加工空气经过空气过滤器、压缩机、冷却器、水分离器后不能将其分离、除去。大部分N2O都会带入分子筛纯化器,分子筛对N2O的吸附能力小于对CO2的吸附能力。N2O先穿透吸附床层而进入精馏塔,而且在分子筛对H2O、CO2、C2H2等碳氢化合物的共吸附过程中,CO2能够将分子筛已吸附的N2O分子置换出来。所以,分子筛也不能清除N2O。在主换热器中,加工空气被冷却到接近液化温度,N2O首先冷凝成固体,会造成空气通道阻塞。在加工空气压力为0.6MPa,N2O含量为1×10-6时,N2O的凝结析出温度为113K。
    在精馏塔中,因为N2O相对N2、O2、Ar组分为高沸点组分,故它将溶解在液氧中,致使在上塔底无法获得高纯度的液氧和气氧产品。据测定,氧产品纯度为99.5%时,N2O的平均含量为1.4×10-5。并且,在液氧排放不充分时,N2O在液氧中不断积累,当液氧中的N2O含量大于50×10-6时,就会呈固态析出,阻塞主冷凝蒸发器通道。
    在稀有气体氪、氙的生产中,随着氪、氙的浓缩,N2O也浓缩。N2O的含量可达100×10-6~150×10-6。N2O本身不燃烧,但可以热分解。这将影响对粗氪、氙中CH4的催化燃烧的清除以及利用分子筛对生成的水和二氧化碳的吸附。
    由于环境的问题,空气中的N2O的浓度不断增加。况且电子等行业对氧产品的纯度要求越来越高(99.99%~99.9999%),因此,对加工空气中的N2O的清除比过去更重要。较好的清除方法是寻找合适的分子筛,在分子筛纯化器中将加工空气中的H2O、CO2、C2H2、N2O共吸附而清除。

空分设备对冷却水水质有什么要求?
答:空分设备一般用江河湖泊或地下水作为冷却水。这种水中通常都含有悬浮物(泥沙及其他污物)以及钙、镁等重碳酸盐[-Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2],称为硬水。悬浮物较多时,易堵塞冷却器的通道、过滤网及阀门等。钙、镁等重碳酸盐在水温升高时易生成碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁(MgCO3)沉淀物,即形成一般所说的水垢。一般水温在45℃以上就要开始形成水垢,水温越高越易结垢。水垢附着在冷却器的管壁、氮水预冷器的填料、喷头或筛孔等处,不仅影响换热,降低冷却效果,而且有碍冷却水或空气的流通,严重时会造成设备故障,例如氮水预冷器带水,使蓄冷器(或切换式换热器)冻结。水垢比较坚硬,附在器壁上不易清除。因此,冷却水最好是经过软化处理。采用磁水器进行软化处理较为简便,效果尚可。清除悬浮物应设置沉淀池。如果冷却水循环使用,有利于水质的软化,但占地面积较多,基建投资较大。
    对压缩机冷却水,温度一般要求不高于28℃,排水温度小于40℃。对水质要求为:
    pH值    6.5~8.0
    悬浮物含量    不大于50mg/L
    暂时硬度    不大于17°dH
    含油量    小于5mg/L
    氯离子(C1-)  (质量分数)    小于50×10-6
    硫酸根(SO4-2)  (质量分数)    小于50×10-6
    氮水预冷系统供排水为独立循环系统。因为冷却水在塔内温升大,排水温度高,结垢严重,所以要求该系统的补充水尽可能采用低硬度水或软水,其暂时硬度一般应不大于8.5°dH,其他要求与压缩机冷却水相同。
    充瓶用高压氧压机气缸的润滑水,应采用蒸馏水或软水。  

氧气站对周围的空气有什么要求?
  答:为了保证氧气生产的安全,对空压机吸风口处空气中烃类的可燃杂质有一定限制。根据GBl69121997《氧气及相关气体安全技术规程》的规定,其杂质含量应低于表5规定的允许极限含量。
表5吸风口处空气中烃类等杂质的允许极限含量
烃类等杂质名称
允许极限含量(碳含量)/mg·m-3
空分塔内具有液空吸附净化装置
空分塔前具有分子筛吸附净化装置
乙  炔
0.5
5
炔衍生物
0.01
0.5
C5、C6饱和与不饱和烃类杂质总计
0.05
2
C3、C4饱和与不饱和烃类杂质总计
0.3
2
C2饱和与不饱和烃类杂质总计
10
10
硫化碳(CS2)
氧化氮(NO)
臭氧(O3)
0.03
1.25
0.215

如何从空气中提取氪、氙气?
答:因为氪、氙在空气中含量极微,氪的体积分数约为1×10-6,氙的体积分数约为0.08×10-6,所以提取氪、氙十分困难。氪、氙的提取需进行多次。
    由于氪、氙沸点高,它们在空分装置中总是混入氧中,所以应以氧产品为原料(含氪、氙只有0.1%~0.3%),而后再制取粗氪(含氪和氙为40%~80%),最后进行氪、氙分离。贫氪和粗氪的分离过程主要是氧和氪、氙的分离。制取纯氪和纯氙可用氪、氙的沸点差反复进行间歇精馏。
    空分塔提取氪、氙的方法基本上可分3种类型:
    1)以精馏为主的方法;
    2)以吸附为主的方法;
    3)用大型色谱法。
    最常用的为精馏法。在精馏法流程中设置三座氪塔,一氪塔精馏后,获得贫氪;二氪塔获得粗氪。在氪、氙的浓缩同时,其氧中所含的碳氢化合物也随之浓缩在贫氪或粗氪中,所以在一氪塔、二氪塔精馏之后,都要清除碳氢化合物。一般采用加热催化法,将贫氪或粗氪加压至0.5MPa,在500~550的条件下,在银、钴触媒接触炉中,使碳氢化合物与氧反应生成水和二氧化碳,而后采用分子筛吸附干燥水分和二氧化碳或用硅胶除水,用烧碱溶液吸附二氧化碳。
如何从空气中提取氖、氦气?
空气中含有哪些稀有气体,它们有何用途?
答:空气中除氧、氮、氩外,还含有极少量的氖、氦、氪、氙等稀有气体。按体积分数计,氖约占15×10-6~18×10-6,氦占4.6×10-6~5.3×10-6。氪只有1.08×10-6,氙占0.08×10-6,俗称黄金气体。由于它们的含量很少,提取的工艺复杂,只有在容量大于10000m3/h的制氧机上才能考虑是否配置提取装置。
    氖、氦的液化温度很低,在常压下氖的液化温度为27.26K,氦为4.21K。氖具有很大的惰性,液氖作为低温实验室的冷却剂十分安全。在液氦温度下,导体将失去电阻,电流通过时无损失,形成“超导电性”,可制成超导电机。因此,随着超低温技术的发展,液氦将起到越来越重要的作用。
    氦具有很大的惰性,在冶炼特种稀有金属钛、锆以及半导体硅、锗等时,要用氦作保护气。对熔点高、厚度大的高级合金的焊接与切割,也需要用氦气保护。
    氦具有强烈的扩散性,渗透能力特别强。因此,对要求特别严格的压力容器和真空系统,氦是最好的检漏指示剂。
    此外,氦是超低温制冷机的最佳制冷工质。氦液化器、氦制冷机可以获得接近绝对零度的低温。用液氦操作的泵,可以达到电子工业中需要的133.32×10-9Pa的高真空度和在宇宙空间研究中需要的133.32×10-10~133.32×10-12Pa超真空度。
    在原子物理方面,氦的原子核被作为a粒子。在原子工业中,普遍应用氦气作为保护气。原子反应堆中氦不仅作为保护气,还可以作为冷却剂。因为氦的化学性质不活泼,对燃烧装置无腐蚀作用,能提高反应堆的温度和效率。由于氦气本身的热导率高,冷却效果好。
    在医疗方面,1:4的氧和氦的混合气能很快浸透肺部,加速氧和二氧化碳的交换,可以治疗气喘、气管、喉部疾病,以及潜水病等。
    在潜水作业中,若用普通空气,在深度50m以下,溶解在血液中的氮会引起麻醉,潜水员有生命危险。所以,潜水员在深水作业时,不能用纯氧,而需要用氧、氦混合气代替空气,供潜水员呼吸,可以保证200m深水作业的安全。因此,氦气的消耗量很大。
    由于氦气比氢气安全,可以用氦气代替氢气充填飞船、气象气球等。氦气还可以作为色谱和载气。
    随着宇宙空间技术、激光技术和红外线探测技术的发展,氦还有着广泛的用途。
    氖气充填在灯泡中呈红色,长期被用来充填氖信号装置及各种放电管,还广泛用于激光 技术、红外线检测等方面。
    氖气的气化潜热比氦气大40倍,因而可以作为超低温的制冷剂,其最低温度为-245.9。氖、氦气还可用于多孔物质的真密度和表面积的测量。
    氪、氙主要用于电光源方面。氪、氙、氩混合气充装的灯泡体积小、寿命长、效率高。一般比白炽灯的效率高4~5倍,寿命可增加2~3倍。闪光灯、频闪观测器等都应用氪、氙气。由于氙灯的放电强度超过太阳光的放电强度,所以用氙气充填的长弧氩灯,俗称“小太阳”,其穿雾能力极强,可用于机场、车站、码头等处的照明,也可以应用于战场上。
    另外,氙气的分子量较大,有很强的麻醉作用,在医学上是理想的麻醉剂。氙还具有不透过X射线的性质,被用于脑X光摄影的造影剂,也应用于遮蔽X射线。

氩气有什么用途,制氧机能提取多少氢产品?
答:氩是目前工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼,既不能燃烧,也不助燃。在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门,对特殊金属,例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时,往往用氩作为焊接保护气,防止焊接件被空气氧化或氮化。
    在金属冶炼方面,氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施,每炼1t钢的氩气消耗量为1~3m3。此外,对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼,以及电子工业中也需要用氩作保护气。
    在空气中含有的0.932%的氩,沸点在氧、氮之间,在空分装置上塔的中部含量最高,叫氩馏分。在分离氧、氮的同时,将氩馏分抽出,进一步分离提纯,也可得到氩副产品。对全低压空分装置,一般可将加工空气中30%~35%的氩作为产品获得(最新流程已可将氩的提取率提高到80%以上);对中压空分装置,由于膨胀空气进下塔,不影响上塔的精馏过程,氩的提取率可达60%左右。但是,小型空分装置总的加工空气量少,所能生产的氩气量有限,是否需要配置提氩装置,要视具体情况确定。
我国对氮气产品的质量标准有何具体规定?
答:根据不同的用途,氮产品分为工业用气态氮、纯氮和高纯氮3种。
工业用气态氮一般作为保护气用,技术指标按GB3864--83规定,如表3所示。

表3工业用气态氮技术指标
指  标  名    称
指    标
I类
Ⅱ类
1级
2级
氮含量(体积分数)/%(不小于)
99.5
99.5
98.5
氧含量(体积分数)/%(不大于)
0.5
0.5
1.5
水分
每瓶游离水/mL(不大于)
100
露点/℃(不大于)
-43
纯氮用于化工、冶金、电子等行业的置换气或保护气,技术要求按GB8979--88规定;高纯氮主要用于电子行业或制备标准混合气等,技术要求按GB8980--88规定。具体指标见表4所示。

表4纯氮及高纯氮的技术要求
指标名称
纯    氮
高  纯  氮
优  级
一  级
优  级
一  级
二  级
纯度/%(不小于)
99.996
99.99
99.9996
99.9993
99.999
氧含量/10-6(不大于)
10
50
1.0
2.0
3.0
氢含量/10-6(不大于)
5
10
0.5
1.0
1.0
一氧化碳含量/10-6(不大于)
5
5
1.0
2.0
3.0
二氧化碳含量/10-6(不大于)
5
10
甲烷含量/10-6(不大于)
5
5
水含量/10-6(不大于)
5
20
1.0
2.6
5.0
注:1.表中的纯度中包含微量惰性气体氦、氩、氖;
      2.液态氮不规定含水量。

氮气有什么用途,制氧机能同时生产多少纯氮产品?
答:氮的化学性质不活泼,在平常的状态下有很大的惰性,不容易与其他物质发生化学反应。因此,氮在冶金工业、电子工业、化学工业中广泛地用来作为保护气体。例如冷轧、镀锌、镀铬、热处理、连铸用的保护气;作为高炉炉顶、转炉烟罩的密封气,以防可燃气体泄漏,以及干熄焦装置中焦炭的冷却气体等。一般的保护气要求的氮纯度为99.99%,有的要求氮纯度在99.999%以上。
    液氮是一种较方便的冷源,在食品工业、医疗事业、畜牧业以及科学研究等方面得到越来越广泛的应用。
    在化肥工业中生产合成氨时,合成氨的原料气——氢、氮混合气若用纯液氮洗涤精制,可得到杂质含量极微的纯净气体,而空分装置可以提供洗涤所需的纯氮。
    在空气中氮占了78.03%,在采用空气分离的方法制取氧时,同时可获得氮产品。但是,由于空气中还有0.932%的氩存在,如果只实现氧氮分离,则氩分别成了氧氮产品中的杂质。如果要求的氮产量是氧产量4倍,则氮的纯度只能在99.5%。对于采用冻结法清除空气中的水分和CO2的全低压空分装置,由于要靠足够的返流气体将冻结的水分和CO2带出装置之外,所以纯氮(99.999%)产量只有氧产量的1.1倍。对于抽取氩馏分的分子筛净化空分流程,纯氮的产量不受上述限制。
医用氧气与工业用氧相比,有何特殊要求?
答:医用氧气作为治疗用品,被病人直接吸入体内。除了氧气纯度外,还需符合卫生要求。《中华人民共和国药典》规定医用氧含量(体积分数)不低于99%,还要检查其酸碱度、一氧化碳、卤素含量是否在规定的范围内。GB89821998《医用氧气》规定的技术要求是含氧量(体积)不小于99.5%,水分露点温度小于-43,二氧化碳含量、一氧化碳含量、气态酸性物质和碱性物质含量、臭氧及其它气态氧化剂含量应按规定的检验方法检验合格,无异味。因此,医用氧气与工业氧气应分别灌装,应有专门的灌装线和专用瓶库。氧气的压缩最好采用液氧内压缩气化流程,以免在压缩过程中受到污染和增加水分。或者采用膜压缩机进行压缩。整个生产过程应经过卫生部门的检验和认同。
我国对氧气产品质量有何规定?
答:在GB3863--83中对工业用氧的产品质量作了具体规定。根据产品中水分的含量分为两类,产品氧纯度又分为两级,如表1所示。

    表1工业氧拔术要求
指  标  名    称
指    标
I类
Ⅱ类
1级
2级
氧含量(体积分数)/%(≥)
99.5
99.5
99.2
水分
每瓶游离水/mL(≤)
100
露点/℃(≤)
-43
    瓶中的水分含量测定方法有两种:1)露点法,用露点仪测定含水少的情况,测量误差不应大于土1;2)倒置法。将充满氧气的气瓶垂直倒置10min,微开瓶阀,让水流至清洁干燥的容器内。当氧气喷出时,立刻关闭瓶阀,用量筒计量流出的水量。一等品应无游离水。
    对气瓶采取随机抽样检查。抽样数如表2所示。当有一瓶为不合格时,应加倍抽样检验。仍有一瓶不合格时,该批产品为不合格产品。

  表2瓶装工业氧抽的样数

产品批量/瓶

1~8

9~15

16~25

26~50

>50

抽样数量/瓶

2

3

4

5

6


钢铁生产中对氧气的数量和质量有什么要求?
  答:(1)转炉炼钢,要求高纯度的氧气,含氧大于99.5%。同时,对压力也有一定要求,工作压力大于1.3MPa。冶炼吨钢的氧气消耗量在50~60m3/t。
    (2)高炉富氧鼓风。提高高炉鼓风中的含氧,可以增加煤粉的喷吹量,提高生铁产量。当吨铁喷煤量达200kg/t时,要求鼓风含氧量在25%---29%。鼓风中含氧量提高1%,生铁产量增加3%,每吨铁的喷煤量可增加13kg。目前,富氧含量一般为23%~25%,最高达27%。高炉鼓风量很大,每吨铁需12000m3的空气,虽然富氧程度不高,氧气的消耗量也是相当大的。含氧提高1%,对每吨铁约需16~18m3/t的氧气。虽然炼铁对氧气纯度没有什么特殊要求,但是,如果专门为炼铁配置单独的制氧系统,与炼钢用氧不能相互调配,所以一般仍由高纯氧系统供氧。氧气一般从鼓风机进口吸入,所以对氧气压力没有要求。
    (3)熔融还原炼铁。它用煤对铁矿石进行还原,要求氧气纯度在95%以上,每吨铁的氧消耗量为500~550m3/t。
氧气有什么用途?
答:氧是地球上一切有生命的机体赖以生存的物质。它很容易与其他物质发生化学反应而生成氧化物,在氧化反应过程中会产生大量热量。因此,氧作为氧化剂和助燃剂在冶金、化工、能源、机械、国防工业等部门得到广泛应用。
    (1)钢铁企业最大的氧气用户是转炉炼钢车间,利用吹入高纯氧气,使铁中碳及磷、硫、硅等杂质氧化,氧化产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度。纯氧(>99.2%)吹炼大大缩短了冶炼时间,并且提高了钢的质量。
    电炉炼钢时吹氧可以加速炉料熔化和杂质氧化,节约电能消耗,逐渐成为固定的氧气用户。
    高炉炼铁采用富氧鼓风可以加大煤粉的喷吹量,节约焦炭,降低燃料比。虽然富氧的纯度不高(含氧24%~25%),但是,由于鼓风量很大,氧气消耗量也相当可观,接近炼钢用氧的三分之一。因此,也成为主要氧气用户。
    有色金属冶炼。重金属冶炼中,火法冶炼占主要地位,除靠硫和铁氧化放热外,还需靠燃料燃烧提供热量。为了强化冶炼过程,降低能耗,减少有害烟气量,采用富氧代替空气进行熔炼,同时可提高设备的生产能力。氧浓度在35%~90%。对年产3600t/a铜的闪速炉,需配置生产能力为3000m3/h、氧纯度为95%的制氧机。对100000t/a铅锌的冶炼厂,需配置生产能力为1500m3/h、氧纯度为95%的制氧机。由于它要求的氧纯度不高,相对来说,所需制氧机的容量较小,可以采用分子筛吸附制氧装置。
    (2)化学工业,在合成氨的生产化肥过程中,除氮是主要原料气外,氧气用于重油的高温裂化、煤粉的气化等工序,以强化工艺过程,提高化肥产量。一般,一套10万t/a的合成氨装置需配一套10000m3/h的制氧机。
    此外,在天然气重整生产甲醇、乙烯、丙烯氧化生产其氧化物,脱硫及回收时,也均需要消耗大量氧气。吨产品耗氧在300~1000m3/t的范围,应配置10000~30000m3/h的制氧机。
    (3)能源工业,在煤加压气化时,为了保持炉内氧化层的温度,必须供给足够的氧气。氧气纯度不低于95%,每千克煤的氧气消耗量随煤种、煤质不同而变化。对褐煤,在0.14~0.18m3/kg的范围;对烟煤为0.17~0.22m3/kg。氧气压力由生产工艺要求确定,压力越高,氧气消耗量越少。
    对煤气化联合循环发电(IGCC)装置,1kw约需氧气5.6m。。
    (4)机械工业,主要用于金属切割和焊接。氧气作为乙炔的助燃剂,以产生高温火焰,使金属熔化。
    (5)国防工业,液氧常作为火箭的助燃剂。可燃物质浸泡液氧后具有强烈的爆炸性,可制作液氧炸药。
    此外,在医疗部门,氧气也是病人急救和辅助治疗不可缺少的物质。因此,氧气生产已是国民经济中不可缺少的重要环节。

空分设备的型号表示什么意思?
答:空分设备的产品由于产量、品种、形式不同,规格繁多。为了便于辨认,国内编制了统一的产品型号代号。它由拼音字母与数字组成,如图1所示。第一个(或一、二个)字母表示产品类别;第二个字母表示流程、结构特点;继后是产品化学元素符号;数字表示各种产品的产量,对气体,都是指标准状态下(0,0.101325MPa)的体积;最后为变型设计号。
    与空分设备配套的设备也编制了相应的型号。例如,分馏塔的型号:FON-6000/13000表示:F-分馏塔:ON-氧氮产品;6000-氧产量,m3/h;13000-氮产量,m3/h。液化设备的型号:YPON--200/300表示Y-液化装置;P-膨胀机;ON-氧氮产品;200-液氧产量L/h;300-液氮产量L/h。
制氧机(空分设备)有哪几种类型?
  答:制氧机又叫空气分离设备(简称空分设备),它的种类很多,根据不同的分类方法,有许多不同的类型。
    按产品纯度不同,可分为生产氧纯度在99.2%以上的高纯氧的装置;生产氧纯度为95%左右的低纯氧(也叫工艺氧)的装置;生产纯度低于35%的富氧(也叫液化空气)的装置。
    根据产品种类不同,可分为单纯生产高纯氧的单高产品装置;同时生产高纯氧和高纯氮的双高产品装置;附带提取稀有气体的提氩装置或全提取装置。
    根据产品的形态,可分为生产气态产品的装置;生产液态产品的装置和同时生产气态、液态产品的装置。
    按产品的数量不同,可分为800m3/h以下的小型设备;1000~6000m3/h的中型设备;10000m3/h以上的大型设备。
    按分离方法不同,可分为低温精馏法;分子筛吸附法和薄膜渗透法。
    按工作压力高低,可分为压力在10.0~20.OMPa的高压装置;工作压力为1.0~5.0MPa的中压装置;压力为0.5~0.6MPa的全低压装置。
    分类方法是人为的,还可以有其它的分类方法。
空气分离有哪几种方法?
答:空气中的主要成分是氧和氮,它们分别以分子状态存在。分子是保持它原有性质的最小颗粒,直径的数量级在10-3cm,而分子的数目非常多,并且不停地在作无规则运动,因此,空气中的氧、氮等分子是均匀地相互搀混在一起的,要将它们分离开是较困难的。目前主要有3种分离方法。
    (1)低温法
    先将空气通过压缩、膨胀降温,直至空气液化,再利用氧、氮的气化温度(沸点)不同(在大气压力下,氧的沸点为90K,氮的沸点为77K),沸点低的氮相对于氧要容易气化这个特性,在精馏塔内让温度较高的蒸气与温度较低的液体不断相互接触,液体中的氮较多地蒸发,气体中的氧较多地冷凝,使上升蒸气中的含氮量不断提高,下流液体中的含氧量不断增大,以此实现将空气分离。要将空气液化,需将空气冷却到100K以下的温度,这种制冷叫深度冷冻;而利用沸点差将液空分离的过程叫精馏过程。低温法实现空气分离是深冷与精馏的组合,是目前应用最为广泛的空气分离方法。
    (2)吸附法
    它是让空气通过充填有某种多孔性物质--分子筛的吸附塔,利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点,有的分子筛(如5A,13X等)对氮具有较强的吸附性能,让氧分子通过,因而可得到纯度较高的氧气;有的分子筛(碳分子筛等)对氧具有较强的吸附性能,让氮分子通过,因而可得到纯度较高的氮气。由于吸附剂的吸附容量有限,当吸附某种分子达到饱和时,就没有继续吸附的能力,需要将被吸附的物质驱赶掉,才能恢复吸附的能力。这一过程叫“再生”。因此,为了保证连续供气,需要有两个以上的吸附塔交替使用。再生的方法可采用加热提高温度的方法(TSA),或降低压力的方法(PSA)。
    这种方法流程简单,操作方便,运行成本较低,但要获得高纯度的产品较为困难,产品氧纯度在93%左右。并且,它只适宜于容量不太大(小于4000m3/h)的分离装置。
    (3)膜分离法
    它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性,当空气通过薄膜(0.1μm)或中空纤维膜时,氧气的穿透过薄膜的速度约为氮的4~5倍,从而实现氧、氮的分离。这种方法装置简单,操作方便,启动快,投资少,但富氧浓度一般适宜在28%~35%,规模也只宜中、小型,所以只适用于富氧燃烧和医疗保健等方面。目前在玻璃窑炉中已得到实际应用。

制氧机哪些部位最容易发生爆炸?
答:制氧机爆炸的部位在某种程度上与空分设备的型式有关。在高、中压、双压流程中,发生爆炸的可能性相对较多;生产液氧的装置,主冷未发生过爆炸,而气氧装置的主冷却是爆炸的中心部位。爆炸破坏的程度与爆炸力有关,微弱的爆炸可能只破坏个别的管子,甚至未被操作人员所察觉。
    冷凝蒸发器的爆炸部位,随其结构型式不同而有所不同。一般易发生在液氧面分界处,以及个别液氧流动不畅的通道,也有发生在下部管板处或上顶盖处。对辅助冷凝蒸发器,爆炸易发生在液氧接近蒸发完毕的下部。
    据统计,除冷凝蒸发器外,在其他部位也发生过爆炸。计有:下塔液空进口下部;液空吸附器;上塔液空进口处的塔板;液氧排放管;液氧泵;切换式换热器冷端的氧通道;辅助冷凝蒸发器后的乙炔分离器等。
    不论在哪个部位爆炸,其原因均有液氧(或富氧液空)的存在,并在蒸发过程中造成危险物的浓缩、积聚或沉淀,组成了爆炸性混合物,在一定条件下促使发生爆炸。

主冷发生爆炸的事故较多是什么原因,应采取什么防患措施?
答:空分设备爆炸事故中,以主冷爆炸居多。产生化学性爆炸的因素是:
    1)可燃物质;
    2)助燃物质;
    3)引爆源。
    在主冷中有充分的助燃物质--氧,为碳氢化合物的氧化、燃烧、爆炸提供了必要条件。爆炸严重的会造成整个设备破坏,甚至人员伤亡;轻微的爆炸在局部位置产生,使氧产品纯度降低,无法维持正常生产。爆炸都与易燃物质--碳氢化合物在液氧中积聚有关。
  引爆源主要有:
  1)爆炸性杂质固体微粒相互摩擦或与器壁摩擦;
  2)静电放电。液氧中有少量冰粒、固体二氧化碳时,会产生静电荷。当二氧化碳的含量为2×10-4~3×10-4时,所产生的静电位可达3000V;
    3)气波冲击。产生摩擦或局部压力升高;
    4)存在化学活性特别强的物质(臭氧、氮氧化物等),使爆炸的敏感性增大。
    主冷中有害杂质有乙炔、碳氢化合物和固态二氧化碳等。它们随时都可以随气流进入主冷。为了安全,预先在净化装置中,例如分子筛吸附器中,其杂质予以清除。但是对切换式换热器自清除流程就做不到这一点。为此,在流程设计和操作中采取以下措施:
    1)规定原料空气中乙炔和碳氢化合物的体积分数分别不得超过0.5×10-6和30×10-5;
    2)安装液空吸附器,吸附其中有害杂质;
    3)采用液氧循环吸附器吸附进入液氧中的杂质,并定期切换;
    4)如果液氧中乙炔或碳氢化合物含量超过标准,就开始报警。除规定每小时排放相当于气氧产量的1%的液氧外,再增加液体排放量;
    5)板式主冷采用全浸式操作;
    6)主冷应有良好的接地装置。
    即使如此,主冷仍然有可能产生爆炸,并且往往是在事先没有迹象的情况下发生的。这一方面,实际上只有对主冷的液氧才有分析仪表和杂质限量指标,以及规定报警排液和停车制度。对空气、液空等没有进行分析,也没有规定指标。另一方面,对液氧的分析不准确。很可能乙炔在局部死角位置积聚而发生微爆。加之液氧的排放量没有计量,难以掌握。有的是液氧循环吸附系统未能正常地投入运转,有的是接地装置不合要求等原因造成的。
    总之,主冷发生爆炸的原因是多方面的。一旦发生爆炸将在经济上及人身安全上带来重大损失。要思想上重视,防患于未然。建议采取以下措施:
    1)采用色谱仪连续分析乙炔和碳氢化合物含量。在没有条件分析原料空气时。要经常注意风向。在原料空气处于乙炔站附近的下风向时,要采取缩短液空吸附器的切换周期等措施。液氧中杂质含量至少8h要分析一次。规定指标见表51;
表51空分装置中乙炔和碳氢化合物的控制值

    杂质名称

    含量单位

    正常值

    报警值

    停车值

    乙炔

    体积分数

    0.01×10-6

    0.1×10-6

    1.0×10-6

    碳氢化合物

液氧中碳含量/mg·L-1

    30

    100

    2)减少二氧化碳的进塔量。将分子筛吸附器后空气中二氧化碳的含量控制在0.5×10-5以下;
    3)要制定吸附器前后的杂质含量指标。液空中乙炔含量应小于2×10-6。吸附器后乙炔含量应小于0.1×10-6。超过规定时吸附器要提前切换再生。要避免吸附剂粉碎:
    4)要保证液氧循环吸附系统的正常运转。采用液氧自循环系统较为简单、可靠;
    5)板式主冷改为全浸式操作,以免在换热面的气液分界面处产生碳氢化合物局部浓缩、积聚;
    6)液氧排放管应保温,以保证1%的液氧能顺利排出,并有流量测量仪表。液氧中杂质超过警戒点时应增加液氧排放量;
    7)主冷必须按技术要求严格接地,并按标准进行检测和验收。接地电阻应低于10Ω;氧管道上法兰跨接电阻应小于0.03Ω
    8)在设计时要改善主冷内液体的流动性,避免产生局部死角。例如,将上塔的液氧由相错180°双管进入主冷中部,以改善主冷中液氧的混合;主冷底部液氧抽出口由相差120°的三抽口组成,以防止有害杂质在局部区域沉积;
    9)要严格执行安全操作规定,以防止杂质在主冷内过量积聚。特别要注意停车后的再启动操作,避免由于液氧因大量蒸发而产生杂质的积聚,在加温启动时发生爆炸。要减少压力脉冲。升压操作必须缓慢进行。

在接收用户送来的气瓶时,应做哪些检查和记录?
答:在接收用户送来的气瓶时,应做如下的检查和记录:
    1)检查气瓶外表面有否裂纹、凹陷、弯曲及垂直度差等情况是否存在烧伤、电弧伤及严重腐蚀等现象。漆色是否符合要求;
    2)检查瓶阀是否符合要求,有否弯曲、变形、裂纹等情况;
    3)检查检验周期(钢瓶上次试压时间)是否到期或超期。对超期未检的应查明原因;
    4)对进口的新瓶应作全面的检验、登记;
    5)询问用户原来的介质、余压情况;
    6)对用户自行改装,不符合法规的气瓶应查明原因;
    7)检查气瓶制造厂是否是持有国家生产许可证的厂家;
    8)检查公称工作压力是否适应介质相应压力级别使用;
    9)检查出厂15期,判别是否是已属于报废的气瓶;
    10)检查原始壁厚是否符合要求;
    11)检查氧气瓶、瓶阀是否受油污染;
    12)对安全附件不全或使用不正确的,应询问用户,查明原因;
    13)对钢印标志不清、不全的应检查登记,询问用户。并要求用户提供原始证件,以供考证。

对气瓶充装单位安全技术管理有哪些要求?
答:1)必须按照国务院颁布的《化学危险物品安全管理条例》和《气瓶安全监察规程》的规定,经有关部门审查批准后方可建站;
    2)充装站应经劳动部门锅炉压力容器安全监察机构办理注册登记手续,在现场考核合格后,方可从事气体充装工作;
    3)充装站的生产装置、建筑和安全设施必须符合防火、防爆和环境保护的规定;
    4)充装站必须建立确保充装质量和安全的管理制度,如安全教育、培训、防火防爆、贮运及设备检修等制度,并具有与所充装气体、气瓶相关的标准、规范等技术资料;
    5)充装站应有符合环保、公安、劳动等部门要求的置换或处理瓶内可燃气体和有害气体的设施;
    6)充装站应具有与所充气体种类、产量相适应的厂房、场地、充装设备、安全设施以及化验、检测仪器和工具;
    7)根据气体特性,按照GBl894的具体规定,应在充装站室内外醒目处设置安全标志;   
    8)充装站应配备工程师技术职称以上(含工程师)的专职技术负责人;
    9)充装站应配备有高中以上学历、经专业技术培训合格的专职安全员;
    10)充装站应配备有初中以上学历、经专业技术培训合格的气体充装检查员、产品质量化验员及气瓶管理员;
    11)充装站应配备有初中以上学历、经专业技术培训和当地劳动部门考核合格的气体充装员,且每工作班不得少于两名;
    12)充装站的气瓶装卸、搬运及收发人员应掌握所充气体及其气瓶的有关安全知识、法规和标准。

在检查气瓶和排放余气时应注意哪些安全事项?

答:对不同的气瓶,排放余气时有不同的要求:

    1)氧气瓶。在氧气瓶检验场所要严禁烟火,严禁存放易燃易爆物质;开阀应缓慢,以防瓶内有高压氧冲出,产生静电火花;不能与其他可燃性气瓶同时存放或排放;
    2)氮气瓶。氮气瓶排放余气时要打开门窗,注意空气流通,防止发生窒息事故。余气排放要缓慢进行;
    3)氩气瓶。注意事项与氮气相同。但是,因为它的密度比空气大,易在低处浓缩,所以排放时要注意把门打开;
    4)乙炔瓶。应注意用排口高于厂房的管道密封排放;排放速度要缓慢,以防产生静电火花;检验现场严禁烟火;不得与其他气瓶同时排放余气。

为什么氧气瓶在使用中要留有一定压力的余气?
答:在《气瓶安全监察规程》中规定:凡瓶内没有余压的气瓶严禁充装气体。氧气瓶更是如此,为什么要做这样的规定呢?
    1)气瓶氧主要用于氧-乙炔焰切割或气焊。如果氧气瓶内没有剩余压力,则乙炔气就可能倒流进入氧气瓶内。在下一次充装氧气时,气瓶就可能发生爆炸事故。所以,在正常使用时,就不允许将氧气用完,应留有剩余压力。如果无剩余压力,就可能不是正常的气瓶;
    2)有余气便于对可疑的气瓶在充装氧气前进行介质检查和确认;
    3)如果氧气瓶内没有剩余压力的话,则在开启瓶阀或存放时,空气很可能进入瓶内。当下一次充气时就会降低氧气的纯度,影响正常的使用。
    所以,为了保证氧气瓶中氧气的纯度和氧气瓶的安全使用,在使用时应留有压力不低于0.05MPa的余气。

在对氧气瓶进行水压试验时应注意哪些安全问题?
答:对氧气瓶进行水压试验时应注意以下几点:
    1)在卸下瓶阀前,必须排除气瓶中的剩余压力,以免卸瓶阀时伤人;
    2)氧气瓶在试压现场直立时要放稳,以免歪倒而伤人;
    3)在检查氧气瓶内表面时,要用12V以下的低压灯照明;
    4)水压试验现场应宽敞;操作者的手套、工作服严禁有油脂,以免带入氧气瓶内;
    5)水压试验前要仔细检查试压泵、试压管路是否畅通;排尽泵及管路内的空气;当确认没有异常时方可进行水压试验;
    6)在进行水压试验时,氧气瓶与操作者之间应设置可靠的防护设施。氧气瓶周围1m以内不得站人;
    7)试压用瓶嘴接头应上紧,以免在进行水压试验时压力升高时冲出伤人;
    8)在进行水压试验中,要按操作规程操作试压泵;不能敲击氧气瓶、试压泵;不能松动或上紧试压泵及试压管路接头的螺丝;不能拧紧试压用瓶嘴接头;
    9)在进行水压试验中要注意观察压力表的指示,不得超过试验压力;注意观察氧气瓶、试压管路、试压泵的情况。同一气瓶不准重复进行超压试验;
    10)试验结束后上瓶阀时要涂上黑铅粉。但只能用水玻璃调和,不能用铅油调和。所用工具也要禁油;
    11)试验完后按指定地点存放气瓶。堆放气瓶时必须确认氧气瓶放稳后才能离开。

怎样判明氧气瓶内是否有油脂?
答:油脂是可燃物质,与压力大于3MPa的压缩氧气接触时会引起自燃。如果氧气瓶阀上粘有油脂,在氧气瓶充装和使用过程中,氧气高速流过瓶阀时,就能引起瓶阀着火,甚至使氧气瓶爆炸。所以,氧气瓶是严禁沾上油脂的。
    瓶阀上的油脂都是由于忽视安全,严重违反安全操作规程造成的。在充装、使用过程中由操作者有油污的手、手套、工作服和工具沾上去的;也可能在检验、更换瓶阀时未作严格的脱脂处理。
    瓶内的油脂可能是气瓶曾装过含有油脂的气体。在作气瓶的定期检验时,为了判别气瓶内壁是否有油脂,可采用下列方法:
    1)将涮洗气瓶的水倒在杯中,静置一段时间后,在水面上放一张香烟纸,停留片刻后取出烘干。若在纸上留有油污痕迹,则表明瓶内含有油脂;
    2)将涮洗气瓶的水倒在杯中,用小勺取少许纯樟脑粉洒于杯内水面。若樟脑粉在水面发生强烈旋转,则表明瓶内含有油脂。这是因为樟脑粉不溶于水,但能溶于油脂。在溶解时产生溶解热而使水局部汽化,造成樟脑粉产生旋转。
    需进行除油处理时,应用干净的去油剂去油。

预防氧气瓶爆炸应采取哪些措施?
答:预防氧气瓶爆炸的根本措施是根据国家规定的有关规范,制定出切实可行的安全规章制度,并在操作时严格予以遵守执行。国家有关的规定要点是:
    1)氧气站房的设计应根据GB-50030《氧气站设计规范》和GBJ16-87《建筑设计防火规范》的有关规定,由相应设计资格的单位承担设计,并经有关政府部门批准后方能建站施工:
    2)充氧站的安装施工单位必须具备相应的资质证书,并遵守GBJ232-82《电气装置安装工程施工及验收规范》、GBJ235-82《工业管道工程施工及验收规范》及设计图纸的规定进行施工;
    3)充氧站必须符合GBl7264-1998《永久气体气瓶充装站安全技术条件》的规定,建立安全质保体系,制定相应的规章制度,经省级安全监察机构批准办理注册登记手续,并经现场考核合格后方可充装;
    4)充装管理人员和充装工必须经过专业培训,考核合格,发给合格证书后方能上岗;
    5)充氧站应设置可靠的防雷装置。接地电阻不得大于10Ω;管道、阀门应设置导除静电的接地装置,接地电阻不得大于10Ω
    6)充氧站中设置的安全阀、压力表应定期进行校验;
    7)气瓶充装前必须进行安全检查。属于下列气瓶则严禁充装:
    钢印标志、颜色标志不符合规定及无法判定瓶内气体的;
    改装不符合规定的或用户自行改装的;
    附件不全、损坏或不符合规定的;   
    瓶内无剩余压力的;
    超过检验期限的;
    经外观检查,存在明显损伤,需进一步检查的;
    气瓶沾有油脂的;   
    无制造许可证制造的气瓶或未经安全检察机关批准认可的进口气瓶;
    阀门螺纹不符合规定的;
    瓶内压力大于10MPa的;
    充瓶前钢瓶温度低于0或高于60的;
    8)气瓶充装中要严格遵守规程:
    操作工手上、劳保用品、工具要忌油。沾有油脂时禁止与氧气瓶、充氧阀门接触;
    开启、关闭阀门要缓慢;
    空瓶装上台位均压时,若发现有激烈的气流声时应立即停止,卸下气瓶检查;
    充装过程要检查气瓶温度。发现温度异常要停止充气,卸下检查;
    瓶子要有防倒链条保护;
    用多台氧压机充气时要注意流速不得大于该压力下允许的范围;
    要注意钢瓶充气压力等级,不得超压;
    用液氧气化充气时,温度不得低于规定温度;
    充瓶时若发现漏气,应先切断气源,不得带压修理;
    当充氧台压力大于10MPa时,严禁中途再装上空瓶充灌;
    气瓶充装夹具不准直接夹在瓶阀的安全帽上;
    9)气瓶搬运时要装上安全帽、防震圈;要轻装、轻卸,严禁抛扔、滚碰;运输工具应有安全标识;夏季应有遮阳设施;严禁烟火;不得与易燃、易爆物一起运输;
    10)气瓶贮存、使用时离明火距离不得小于10m;充满的气瓶不得在阳光下曝晒;冬季使用时如发现瓶阀冻结,严禁用明火烤,应用开水解冻;使用中立放时应有防倾倒措施;严禁敲打、碰撞;瓶内气体不得用尽,必须留有0.05MPa的剩余压力;启闭阀门要缓慢;
    11)氧气瓶必须每三年定期检验一次。有怀疑时要及时检验;阀门及瓶阀修理时要严格去油;垫片、垫圈要用规定的材质,不得改用未经安全试验的材料;充氧软管必须用铜合金或不锈钢,不准用橡胶软管;充氧站用的灭火器药剂不得含油。

为什么氢、氧气瓶绝对不能混用?
    答:虽然在气瓶安全规程中明确规定,不同的气瓶绝对禁止混用,但是有些操作人员对其严重性认识不足,以致造成气瓶爆炸的重大事故。
    氢是一种无色、无嗅和无味的气体。它在常温下不活泼,但在高温时或有催化剂存在时则十分活泼,能燃烧,易爆,是一种危险气体。
    氧也是一种无色、无嗅和无味的气体。它是一种强烈的氧化剂,与可燃性气体(乙炔、氢、甲烷等)按一定比例混合就形成爆炸性混合物。
    氢、氧混合物具有爆炸性。2份氢和1份氧的混合物称为爆鸣气体。在180时,开始发生明显的化合反应。随着温度的升高,反应速度加剧。在静电火花、火星、火焰或高温的作用下,爆鸣气体即发生异常激烈的爆炸。在有催化剂和水汽存在时,会加剧氢、氧的化合反应,促进爆鸣气体的强烈爆炸。
    氢、氧按其他比例混合,同样有爆炸危险。按体积分数其爆炸极限如下:
    上限    93.9%H2与6.1%O2
    下限    4.65%H2与95.35%O2
    由此可见,氢、氧瓶如果混用,在充瓶时遇到气流冲击就很容易发生爆炸。因此,在充瓶时必须严格遵守安全规程,对不能判别是否是氧气瓶时,严禁充瓶。

氧气瓶的物理爆炸和化学爆炸各有何区别?
答:判断氧气瓶是物理爆炸还是化学爆炸,可以从以下方面加以区别。
  (1)物理爆炸破坏的特征
  1)物理爆炸可分为延性破裂和脆性破裂、疲劳破裂和腐蚀破裂,并分别具有明显的特征:
    延性破裂的特征:破裂容器发生明显的变形,直径增大,壁厚减薄;破裂断口呈暗灰色锯齿形的纤维状,没有闪烁金属光泽,断口不齐平,与主应力方向成45°角,断口是斜断的;一般不产生碎裂;实际爆炸压力接近计算压力。
    脆性破坏的特征:没有明显的伸长变形,壁厚一般没有减薄;裂口齐平,断口呈闪烁金属光泽结晶状,有人字形纹路;常破裂成碎块。常发生于温度较低或容器本身有裂纹及高强度钢制造的容器,因此破裂时压力水平较低。
    疲劳破裂的特征:容器没有明显的塑性变形,直径没有明显增大,壁厚没有明显减薄;破裂断口存在两个区域,一是疲劳裂纹产生及扩展区,另一个是最后断裂区;不像脆性产生碎片而只有一个开裂破口;破裂是在压力反复交变后发生。
    腐蚀破裂的特征:均匀腐蚀使容器壁均匀减薄,当其厚度不能承受压力时破裂。具有延性破裂的特征;晶间腐蚀是沿金属晶间局部腐蚀、破坏;应力腐蚀或疲劳腐蚀都是在腐蚀介质和应力共同作用下的一种破坏形式。
    2)物理爆炸时没有烟火,但氧气喷出时遇到明火会引起火灾。
    3)物理爆炸多数发生在装卸、倾倒时,也可能发生在充装、贮运过程中。
    4)物理爆炸的威力与理论计算相接近。
    (2)化学爆炸破坏的特征
    化学爆炸是在具备了可燃物、助燃剂、引燃引爆能量三个条件下发生的。它的爆炸威力大。
    1)化学爆炸兼备延性和脆性破坏的特征。爆炸发生在高应力状态,气瓶呈现较大的变形,但升压过程极短,未达到完全变形就破裂,所以变形量不大,断裂口呈延性破坏的特征,与主应力方向成45°角。也有的呈脆性破坏的特征,裂口与主应力方向垂直、齐平,或呈U形;爆炸成碎片或碾成平板。
    2)爆炸能量远远大于物理爆炸所释放的能量。根据可燃气体的成分和含量不同,爆炸能量可达物理爆炸时的4~90倍。
    3)爆炸时发出火光,引起可燃物燃烧。爆炸后的残片中一般留有炭黑物。
    4)具有特定的爆炸时机。当氧气瓶内存在一定的油脂时,一般发生在氧气充装压力超过3MPa以后,也有发生在关瓶阀的瞬间。可燃性气体引起的爆炸一般发生在充装关瓶时。或打开瓶阀用气时。也有发生在气割或气焊时。

引起氧气瓶爆炸的原因主要有哪些?
答:氧气瓶爆炸根据其起因不同,有物理爆炸和化学爆炸之别。
    引起物理爆炸的主要原因有:      
    1)充装压力过高,超过规定的允许压力。
    2)气瓶充至规定压力,而后气瓶因接近热源或在太阳下曝晒,受热而温度升高,压力随之上升,直至超过爆炸超过极限。
    3)气瓶内、外表面被腐蚀,瓶壁减薄,强度下降。      
    4)气瓶在运输、搬运过程中受到摔打、撞击,产生机械损伤。
    5)气瓶材质不符要求,或制造存在缺陷。
    6)气瓶超过使用期限,其残余变形率已超过10%,已属于报废气瓶。
    7)气瓶充装时温度过低,使气瓶的材料产生冷脆。
    8)充装氧气或放气时,氧气阀门开启操作过急,造成流速过快,产生气流摩擦和冲击。
    引起化学爆炸的主要原因有:
    1)瓶内渗入或玷污油脂,与压缩氧接触后急剧氧化燃烧,放出大量热,并使温度上升很高,瓶内压力升高。当超过钢瓶应力极限时,便会发生爆炸。与此同时,钢瓶也会发生强烈氧化作用。据资料介绍,氧气压力超过3MPa时,油脂与氧气直接接触就可能自燃。
    2)将充其他易燃气体或液体的瓶子误用来充氧。用户自行改装钢瓶,将氢气瓶或氟利昂钢瓶刷上天蓝漆用来充氧,在充氧过程中发生爆炸。
    3)氧气瓶中混入可燃气体。例如氧气瓶压力过低,乙炔气窜入氧气瓶;水电解制氢得到的氧副产品中含有氢等。
    4)氧气瓶阀的垫片等零件采用了含有油脂或有机易燃材料,在启闭阀门时产生摩擦或静电火花引起燃烧、爆炸。

不同气瓶的漆色是如何规定的?
答:不同的气体应用专门的气瓶灌装,绝对不允许混用。已发生过多次气瓶爆炸伤人的事故,均是因为不遵守规定,将氢气瓶用来灌装氧气。为了明确区分,对不同的气瓶的颜色做了统一的规定,如表54所示。对标识不清或根本没有标识的气瓶绝对不要盲目使用:
    表54气瓶的漆色

序号

介质名称

化学式

瓶色

字样

字色

1

O2

淡酞蓝

2

空气

空气

3

N2

淡黄

4

Ar

银灰

深绿

5

He

银灰

深绿

6

Ne

银灰

深绿

7

Kr

银灰

深绿

8

Xe

银灰

深绿

9

H2

淡绿

大红

10

二氧化碳

CO2

铝白

液化二氧化碳


为何对制氧工要求穿棉织物的工作服?
答:制氧工如同其他工种的工人一样,在生产时必须穿工作服。但是,对制氧工更有特殊的要求:只能穿棉织物的工作服。这是为什么呢?由于在氧气生产现场免不了与高浓度氧气接触,这是从生产安全的角度规定的。因为
    1)化纤织物在摩擦时会产生静电,容易产生火花。在穿、脱化纤织物的服装时,产生的静电位可达几千伏甚至一万多伏。当衣服充满氧气时是十分危险的。例如当空气中含氧量增加到30%时,化纤织物只需3s的时间就能起燃。
    2)当达到一定的温度时,化纤织物便开始软化。当温度超过200时,就会熔融而呈黏流态。当发生燃烧、爆炸事故时,化纤织物可能因高温的作用而粘附在皮肤上无法脱下,将造成严重伤害。
    棉织物工作服则没有上述的缺点,所以,从安全的观点,对制氧工的工作服应有专门的要求。同时,制氧工自己也不要穿化纤织物的内衣。

液氧贮罐在使用时应注意什么安全问题?
   答:液氧是一种低温、强助燃物质。液氧罐内贮存有大量的液氧,除了要防止泄漏和低温灼伤外,更应对其爆炸的危险性有所警惕。因为虽然来自空分设备的液氧应该是基本不含碳氢化合物的,但是,经过长期使用,微量的碳氢化合物还有可能在贮罐内浓缩、积聚,在一定的条件下,就可能发生爆炸事故。因此,在使用时应注意以下问题:
    1)液氧罐内的液位在任何时候,均不得低于20%;
    2)罐内液氧中的乙炔含量要按规定期限(例如半个月一次)进行分析,发现异常要及时采取措施解决;
    3)罐内的液体不可长期停放不用,要经常充装及排放,以免引起乙炔等有害杂质的浓缩。

低温液体气化器在使用中应注意哪些安全问题?
答:液氧、液氮、液氩等低温液体气化器广泛应用于液体气化站,直接供气或充瓶。为了保证气化器安全运行,应设置安全控制点,并注意下述事项:
    1)设置低温液体出气化器的低温控制联锁点。将气体出口温度控制在5~30。当出口
温度低于0时,自动切断液体泵,中止液体进入气化器。不带液体泵的气化器则发出声光报警;
    2)设置气化器水温控制联锁点。控制水温在40~60。当水温低于30时自动切断液体泵,中止液体进入气化器;
    3)设置气化气体出口压力控制联锁点,将压力控制在设定值。当出口气体压力高于设定值时,会发出声光报警;压力继续升高则会自动切断液体泵,中止液体进入气化器;
    4)在液体泵两头设有截止阀的部位应装设安全阀和放空阀,以保证误操作时的安全;
    5)气化器配套的压力表、安全阀应定期校验;
    6)用水浴加热的气化器使用前必须先将水槽的水充满,并加热到40~60后才能供入液体。在停气化器之前,则应先切断输液阀,热后再切断加热电源。气化过程中应经常注意水位,及时补充水量;
    7)工作过程中由于流量的改变,会影响气化后的温度,所以要及时调整水温;
    8)若发生水温降至30以下,应检查电热管是否损坏。必要时应减少输出流量,确保气化后的温度。气化器至充装的管道发现结冰或结霜时应停止充装。
低温液氧气化充灌系统应注意哪些安全问题?
答:液氧是强烈助燃物质,在气化充瓶时压力很高,所以在系统配置时,应采取特殊的安全措施:
    1)在泵与贮槽相连的进液管和回气管路上,要分别装有紧急切断阀,并与泵联锁,以便在发生意外事故时,可远距离及时切断液体和气源,紧急停止液体泵运转;
    2)液氧泵出口处应设置超压报警及联锁停泵装置;
    3)高压气化器后氧气总管上应设有温度指示和温度报警装置,以防液氧进入钢瓶,发生意外事故;
    4)在液氧泵周围应设置厚度在5mm以上的钢板组成防护隔离墙;
    5)在液氧泵的轴封处,要设置氮气保护气管;   
    6)充灌汇流排应采用新型的带防错装接头的金属软管进行充灌,严禁用其他材质的软管。高压阀门与管道应采用紫铜丝做的0型密封圈;
    7)汇流排上应接有超压声光报警装置;
    8)汇流排的充瓶数量由泵的充灌量、充灌速度来决定,要防止流速过高。
低温液氧气化充灌系统应注意哪些安全问题?
  答:液氧是强烈助燃物质,在气化充瓶时压力很高,所以在系统配置时,应采取特殊的安全措施:
    1)在泵与贮槽相连的进液管和回气管路上,要分别装有紧急切断阀,并与泵联锁,以便在发生意外事故时,可远距离及时切断液体和气源,紧急停止液体泵运转;
    2)液氧泵出口处应设置超压报警及联锁停泵装置;
    3)高压气化器后氧气总管上应设有温度指示和温度报警装置,以防液氧进入钢瓶,发生意外事故;
    4)在液氧泵周围应设置厚度在5mm以上的钢板组成防护隔离墙;
    5)在液氧泵的轴封处,要设置氮气保护气管;   
    6)充灌汇流排应采用新型的带防错装接头的金属软管进行充灌,严禁用其他材质的软管。高压阀门与管道应采用紫铜丝做的0型密封圈;
    7)汇流排上应接有超压声光报警装置;
    8)汇流排的充瓶数量由泵的充灌量、充灌速度来决定,要防止流速过高。
活塞式液氧泵在安全使用上有哪些要求?
答:活塞式液氧泵广泛地应用于液体气化站。使用中应注意下列要求:
    1)凡是与氧接触的零件、管道、阀门、密封圈等必须经严格地去油;
    2)液体泵传动装置的油面应经常检查。减速箱的最低油面不得低于大齿轮齿顶以下,测油杆所标的最低位置;
    3)拆装液体泵内部零件时,工作环境应无灰尘。所用工具、工作服必须干净、无油腻。清洗好的零件要用氮气吹干,防止受潮和灰尘污染。所有管口要用白布封住,以防进入脏物,拉毛活塞和气缸;
    4)液体泵在未预冷彻底前不得启动。不得在无流动介质的情况下运转;
    5)液体工作时的最高压力不得超过允许的最高工作压力;
    6)液体泵因故障需要拆开时,应先用热空气或氮气加热至常温后方可解体;
    7)低温液体泵安装时宜比储槽液面低2~3m,进液泵离泵越近越好,以减少气化。进口压力不得大于0.2MPa,以防进口波纹管变形和爆破;
    8)液体泵的进出口管道中前后有截止阀时,在两阀间要装放空阀和安全阀,以防误操作而超压;
    9)液体泵停止工作后应立即关闭贮槽送液阀,排净管道和泵内的液体,防止因温度升高造成液体气化而超压。

在使用脱脂剂时应注意什么问题?
    答:管道和设备的脱脂溶剂通常采用四氯化碳或二氯乙烷,二者均具有毒性。因为二氯乙烷还有燃烧和爆炸的危险,所以最常用的溶剂是四氯化碳。
    四氯化碳对人体是有毒的。它是脂肪的溶剂,有强有力的麻醉作用,且易被皮肤吸收。四氯化碳中毒能引起头痛、昏迷、呕吐等症状。四氯化碳在500以下是稳定的。在接触到烟火,温度升至500以上时,四氯化碳蒸气与水蒸气化合可生成光气。在常温下四氯化碳与硫酸作用也能生成光气。光气是剧毒气体,极其微量也能引起中毒。此外,四氯化碳与碱发生化学反应,会生成甲烷而失效。所以在使用四氯化碳脱脂时应注意以下几点:
    1)脱脂应在露天或通风良好的地方进行。工作人员应有防毒保护措施,戴多层口罩和胶皮手套,穿围裙与长统套靴。浓度大时还应戴防毒面具。
    在连续工作8h的情况下,空气中的四氯化碳含量不得超过0.05mg/L。
    2)脱脂现场严禁烟火。
    3)溶剂严禁与强酸接触。
    4)溶剂应保存在密封的容器内,不得与碱接触,以防变质。
    5)需要脱脂的部件,在脱脂前不应沾有水分。
    6)阀门脱脂时,应解体在四氯化碳溶液中浸泡4~5min,不宜过久。
    7)脱脂后的零部件要用氮气或干燥空气吹干后才能组装使用。否则易发生腐蚀、生锈。
    8)管式冷凝蒸发器脱脂时,要严防四氯化碳积存在换热管内。特别是换热管被焊锡等杂物堵塞时更要注意。在脱脂后应用热空气将其吹除到无气味为止。若在管内有四氯化碳积存,投入运行后会冻结、膨胀,将管胀裂。同时,解冻后有水分存在时,会产生强烈的化学腐蚀,能把0.5mm厚的管蚀穿。

在使用再生用电加热器时,应注意哪些安全问题?
    答:电加热器作为一种电气设备,在操作时应注意人身安全和设备安全。具体有:
    1)严格按操作规程进行操作。在加温时,应先通气后通电,并密切注意气体流量是否正常。在停止加温时,应先停电后断气。严禁在不通气或气量很小的情况下通电。
    此外,要谨慎操作,防止开错阀门,将高压气通入电炉。安全薄膜因损坏需要更换时,应用同一规格,严禁随意替代;
    2)当电路发生故障而出现自动跳闸或熔断器熔断,或通电后温度不上升等情况时,应请电工检查修理;
    3)温控仪表应定期校验,以保证其灵敏度和准确性。要避免因仪表失灵而造成炉温失控。继电器等要定期进行清洁除尘,并避免受潮;
    4)电炉的非带电金属部分(外壳、支架等)均应可靠接地;
    5)注意不使炉壳温度过高(温升超过60),以免使电源线老化或绝缘破坏;
    6)长期不使用的电炉在使用前必须检查绝缘电阻,用500V兆欧表测量,不应低于0.38MΩ。每年雷雨季节前也应测量绝缘电阻;
    7)操作人员应经过安全用电知识培训。

在接触电器设备时应注意哪些事项?
   答:使用电器设备时,主要的危险是发生电击和电伤。所谓电击,就是在电流通过人身体时能使全身受害;仅使人体局部受伤时称为电伤。最危险的是电击。
    电流对人的伤害是:烧伤人体,破坏机体组织,引起血液及其他有机物质的电解和刺激神经系统等。
    电流对人体的危害程度与通过人体的电流强度、作用时间及人体本身的情况等因素有关。事实证明,通过人体的电流在0.05A以上时就要发生危险;0.1A以上时可以致人死亡。触电的时间愈长,危险程度愈大。若触电时的电流在0.015A时,人就不易脱离电源。
    人体有一定的电阻,尤其是皮肤的电阻较大。在每1cm2的接触面上的电阻约在1000~180000Ω之间。在皮肤潮湿时电阻会显著降低。如果电阻越小,在一定的电压下通过的电流就越大,危险性也就越大。一般地说,当电压在45V以下时,电流即使通过人体也是安全的。
因此,安全电压(例如安全灯)应在45V以下。
    发生触电事故的主要原因有:
    1)在已损坏的设备(例如电动机、导线、电气开关等)上作业;
    2)接触带电的裸线或破旧的导线;
    3)没有接地装置或接地装置不良;
    4)缺乏必要的防护用具。
    安全使用电气设备,除要严格执行安全技术规程外,还应注意下列基本安全知识:
    1)电线外面的绝缘如有破损,不得将就使用,必须将绝缘包好;
    2)要经常检查各电气设备的接地装置是否脱开;
    3)推、拉电气开关的动作要迅速,脸部应闪开,并应戴好必要的防护用具;
    4)检查电动机外壳温度时,宜用手背接触外壳,不可用手掌接触,以免被电吸住而脱离不开;
    5)不熟悉电气设备的人员不可乱动或擅自修理设备;
    6)清理电器设备时,不得用水冲洗或用湿布擦拭;
    7)在电气开关前应放置一块10mm厚的橡皮绝缘板。
制氧车间遇到火灾应如何抢救?
答:造成火灾的原因很多,有油类起火、电气设备起火等。氧气车间存在着大量的助燃物(氧气和液氧),具有更大的危险性。灭火的用具有灭火器、砂子、水、氮气等。对不同的着火方式,应采用不同的灭火设备。首先应分清对象,不可随便乱用,以免造成危险。
    当密度比水小,且不溶于水的液体或油类着火时,若用水去灭火,则会使着火地区更加扩大。应该用砂子、蒸汽或泡沫灭火器去扑灭,或者用隔断空气的办法使其熄灭。
    电气设备着火时,不可用泡沫灭火器,也不可用水去灭火,而需用四氯化碳灭火器。因为水和泡沫都具有导电性,很可能造成救火者触电。电线着火时,应先切断电源,然后用砂子去扑灭。
    一般固体着火时,可用砂子或水去扑灭。
    氧气管道着火时,则首先要切断气源。
    身着衣服着火,不得扑打,应该用救火毯子将身体裹住,在地上往返滚动。
    在车间危险的部位,可预先准备些氮气瓶或设置氮气管路,以供灭火用。

噪声对人体有何危害,如何消除噪声?
   答:噪声是包含多种音调成分的无规律的复合声,对人体的危害主要是损伤听觉。声音的强度以“分贝”(dB)为计量单位。如果长期在100dB以上的噪声条件下工作(对高频噪声为80~90dB),就能造成听觉损伤。噪声对人体的神经及心血管系统也能产生不良的影响。
因此,目前规定在工作场所允许的噪声不应超过90dB。
    氧气站的噪声主要来自高速运转的压缩机和气体排放口。噪声的频谱特性与压缩机的种类和转速、管道的布置、阀门的结构型式和开启度、气体排放的压力及流速等因素有关。
    降低噪声的方法,一种是通过吸音材料(玻璃棉、泡沫塑料和微孔吸音砖等)吸音,它对频率高的噪声有显著的消音作用;另一种是干涉、变更声音的传播方向,它对低频噪声较为有效。目前,在气体排放口均设置有消声器或消音坑。对螺杆压缩机,在吸、排气口也装有消声器。
    为了降低操作现场的噪声强度,对透平空压机的管路可包以隔音材料,或对整个压缩机加以隔音罩,或单独设置空压机的隔音操作控制室,通过双层玻璃观察运转情况,定期到机器间进行巡回检查。

使用液氧贮槽时应注意哪些问题?
答:液氧贮槽与气氧贮罐不同之处是:随液氧的蒸发,槽内乙炔的浓度有可能提高;液氧自然蒸发会使槽内的压力升高;槽内排出的液氧或气体的温度均很低。因此,在使用维护时,要严格遵JB6898-1997《低温液体贮运设备使用安全规则》,还应注意下列事项:
    1)贮槽安装场所应有良好的通风,一般宜安装在室外,四周有栅栏,5m内不得有明火、可燃易爆物及低洼处;
    2)贮槽必须有导除静电的接地装置和防雷击装置。防静电接地电阻不大于10Ω;防雷击装置最大冲击电阻为30Ω,并至少每年检测一次;
    3)贮槽的充满率不得大于95%,严禁过量充装;
    4)压力表严禁油,并定期校验;安全阀必须是不锈钢或铜制,定期校验,严格去油;
    5)当设备上阀门、仪表、管道等冻结时,应用70~80的氮气、空气或热水解冻,严禁明火加热;
    6)贮槽内有液体时,禁止动火修理,必须加温至常温才能修理;
    7)操作人员要经专业培训,并考试合格才能上岗。不得穿戴有油污或有静电效应的化纤服装,不得穿带钉子的鞋子。操作中启闭阀门要缓慢。停用时增压阀要关严;
    8)定期(例如15天)分析液氧中的乙炔浓度,其浓度控制在0.1×10-6以下,否则应排放液氧;
    9)液氧密闭贮存时,必须有人监视压力,不得超压;
    10)液氧不允许溅到无保护的皮肤上,以免发生严重冻伤;
    11)当贮槽已经排空液体,又不能马上进行加热时,必须立即关闭全部阀门。因为槽内温度很低,湿空气会通过相连的管道侵入内部,造成结冰堵塞管道的事故。


进行氢弧焊时应注意哪些安全问题?
  答:氩弧焊在焊接过程中会产生有害气体和高频电,所以防护和安全措施有以下几项:
    1)钨极手工氩弧焊目前均采用具有微量放射性的钍钨作为电极。当在密闭场所或采用大电流焊接时,则应加强通风和采用专用防护面罩。
    2)因工作需要用砂轮磨钍钨极端头时,由于灰尘中有放射性粒子存在,必须具有良好的通风。并且工作人员应戴口罩。最好采用机械化密闭式磨削钍钨极的装置。
    3)氩弧焊的紫外线强度要比手工电弧焊强5~19倍。为了防止强烈的紫外线辐射伤害眼睛和皮肤,在焊接时,一定要戴头罩,穿白色工作服,戴手套,并且不要卷起袖口。
    4)为了减少焊接时高频电对人体的影响,焊枪的焊接电缆外面应有用软金属丝编织成的软管进行屏蔽。软管的一端接在焊枪上,另一端接地,在外面不包绝缘。此外,为了防止触电,应在工作台附近地面加绝缘橡皮,工作人员应穿绝缘胶鞋。
    5)氩弧焊产生的有害气体,主要是臭氧及氮氧化物和金属烟尘,所以氩弧焊工作场所要有良好的自然通风和机械通风装置。

在使用强酸时需要注意哪些问题?
  答:在化学工业中将硫酸、盐酸和硝酸称为三强酸。小型制氧机进行碱液利用率测定时,需要使用硫酸或盐酸。在进行冷却器管束除水垢时,通常使用稀盐酸。强酸具有强烈的腐蚀性,触及皮肤会造成严重灼伤,难以治愈,而且还能引起腐蚀性中毒。因此在使用时应注意下面几点:
    1)使用强酸时应穿耐酸防护衣,戴橡皮手套。
    2)量取强酸时要用量筒,绝对不要用吸液管。            
    3)稀释酸时,一定要把浓酸慢慢地沿器壁倒入水中,并且边倒边搅拌,使产生的热量迅速扩散,切不可把水倒入在敞口容器的浓酸里。否则会引起水局部剧烈沸腾,浓酸飞溅,造成灼伤事故。一旦发生酸溅到皮肤或衣服上,应立即用大量水冲洗。然后再用稀碳酸钠(纯碱)溶液冲洗。
    4)强酸的化学性质很活泼,所以盛酸的瓶子应该密封,并要加以保护,以防破裂。盛酸的瓶子不得受热或日光晒,更不允许接触可燃物。
    5)发生强酸腐蚀性中毒的症状是唇、口灼伤,喉和胃灼痛,还会发生呕吐或窒息。此时应用小苏打、苦土、石灰水或肥皂水作为解毒剂。
保存和使用火碱时应注意哪些问题?
答:火碱又叫烧碱,学名是氢氧化钠。它是白色固体,极容易溶解于水。氢氧化钠容易吸收空气中的水蒸气而逐渐溶解,这种现象称为潮解。而且它还会与空气中的二氧化碳起作用而变质。它与玻璃能发生化学反应,生成叫亚硫酸钠的一种黏性物质。火碱对皮肤、眼睛和棉织品有强烈的腐蚀作用。所以在保存和使用火碱时应注意以下几点:
  1)火碱必须密封保存。
  2)用玻璃容器盛火碱时,不能用玻璃瓶塞,而要用橡皮塞。以防粘结后无法打开。
  3)使用火碱时,要防止火碱溅到皮肤、眼睛和衣服上。一旦沾上火碱,应立即用水冲洗,然后用3%的硼酸冲洗。
  4)接触火碱操作时,应戴上橡皮手套。
氨对人体有何危害,接触时应注意哪些问题?
答:氨是无色、有刺激嗅味。氨水溅入眼内,可使眼结膜迅速充血、水肿,有剧痛感,并且角膜会发生混浊,甚至失明。应立即用大量清水冲洗(不少于15min),并从速进行治疗。
    氨水或高浓度氨气接触皮肤,可引起烧伤,出现红斑、水泡,直至坏死。皮肤受氨烧伤后,先用大量清水冲洗15min以上,然后用2%醋酸洗涤患处,也可用5%硼酸湿敷。
    吸入氨气能引起中毒。症状为眼黏膜和鼻黏膜受刺激,流泪、打喷嚏,胸部抑郁,咳嗽,还会引起胃痛。严重时可能引起肺部肿胀,以致死亡。在每1L空气中含有氨1.5mg/L时,即有中毒危险;在含有3mg/L时,停留5~6min即可致死。一般允许浓度为0.03mg/L。发生中毒后应迅速脱离现场,带到空气新鲜的地方,即进行治疗。
    在接触氨时应戴胶皮手套和多层湿防护口罩,浓度大时需戴防毒面具或氧呼吸器。在应急情况下处理漏氨故障时,可用湿毛巾捂住呼吸道尽快离开现场。

在接触氮气时应注意哪些安全问题?
   答:氮气为无色、无味、无嗅的惰性气体。它本身对人体无甚危害,但空气中氮含量增高时,就减少了其中的氧含量,使人呼吸困难。若吸入纯氮气时,会因严重缺氧而窒息以致死亡。
    为了避免车间内空气中氮含量增多,不得将空分设备内分离出来的氮气排放于室内。在有大量氮气存在时,应戴氧呼吸器。检修充氮设备、容器和管道时,需先用空气置换,分析氧含量合格后方允许作业。在检修时,应有人监护,对氮气阀门严加看管,以防误开阀门而发生人身事故。

在接触氧气时应注意哪些安全问题?
答:氧气是一种无色、无嗅、无味的气体。它是一种助燃剂。它与可燃性气体(乙炔、甲烷等)以一定比例混合,能形成爆炸性混合物。当空气中氧浓度增到25%时,已能激起活泼的燃烧反应;氧浓度到达27%时,有个火星就能发展到活泼的火焰。所以在氧气车间和制氧装置周围要严禁烟火。当衣服被氧气饱和时,遇到明火即迅速燃烧。特别是沾染油脂的衣服.遇氧可能自燃。因此,被氧气饱和的衣服应立即到室外通风稀释。同时,制氧机操作工或接触氧气、液氧的人不准抹头油。
在检修空分设备进行动火焊接时应注意什么问题?
答:当制氧机停车检修,需要动火进行焊接时,应注意下列问题:
    1)制氧机生产车间如需要动明火,应得到上级的批准,并化验现场周围的氧浓度,加强消防措施。当焊接场所的氧浓度高于23%时,不能进行焊接。对氧浓度低于19%时要防止窒息事故;
    2)对有气压的容器,在未卸压前不能进行烧焊;
    3)对未经彻底加温的低温容器,不许动火修理,以免产生过大的热应力或无法保证焊接质量。严重时,如有液氧、气氧泄出,还可能引起火灾;
    4)动火的全过程要有安全员在场监护。

在检查压力管道时要注意哪些安全事项?
  答:对带压管道,在生产过程中最易发生的问题是,在联接法兰处发生泄漏。一旦发现泄漏,切忌在带压情况下去拧紧螺栓。因为在运转过程中产生泄漏是有一定的原因的,例如垫片损坏、管道受到热应力等。这时,单靠拧螺栓不能解决问题,往往因泄漏未消除而使劲拧螺栓,直至螺栓拧断,管内高压气体喷出,造成伤人事故。已有几个厂发生过因带压拧螺栓而发生螺栓断裂,法兰盘飞出的伤亡事故教训。
    因此,必须严格遵守不准带压拧螺栓的规定,不能为了抢时间,赶任务而抱有侥幸心理,违反操作规程。

在检修氮水预冷系统时,要注意哪些安全事项?
答:氮水预冷系统的检修,最需注意的是防止氮气窒息事故的发生。国内已发生过几次检修工人因氮气窒息而死亡的教训。在检修时,往往同时在对装置用氮气进行加温,而加温的氮气常会通过污氮三通阀窜入冷却塔内,造成塔内氮浓度过高。
    因此,在对装置进行加温前,要把空冷塔、水冷塔用盲板与装置隔离开;要分析空冷塔、水冷塔内的氧含量。当氧含量在19%~21%之间,才允许检修人员进入;若在含氧量低于19%的区域内工作,则必须有人监护,并戴好隔离式面具(氧呼吸器、长管式面具等)。

在扒装珠光砂时要注意哪些安全事项?
答:目前,空分设备的保冷箱内充填的保冷材料绝大多数都是用珠光砂。
    珠光砂是表观密度很小的颗粒,很容易飞扬。会侵入五官,刺激喉头和眼睛,甚至经呼吸道吸入肺部。因此,在作业时要戴好防护面罩。
    珠光砂的流动性很好,密度比水小,人落入珠光砂层内将被淹没而窒息,因此,在冷箱顶部人孔及装料位置要全部装上用8~10mm钢筋焊制的方格形安全铁栅,以防意外。
    在需要扒珠光砂时,都是发现冷箱内有泄漏的部位。如果是氧泄漏,会使冷箱内的氧浓度增高,如果动火检修就可能发生燃爆事故;如果泄漏的是氮,冷箱内氮浓度很高,可能造成窒息事故。因此,在进入冷箱作业前,一定要预先分析冷箱内的氧浓度是否在正常范围内(19%~21%)。
    此外,保冷箱内的珠光砂是处于低温状态(-50~-80),在扒珠光砂时要注意采取防冻措施。同时要注意低温珠光砂在空气中会结露而变潮,影响下次装填时的保冷性能。


空分设备在停车排放低温液体时,应注意哪些安全事项?
答:空分设备中的液氧、液空的氧含量高,在空气中蒸发后会造成局部范围氧浓度提高,如果遇到火种,有发生燃烧、爆炸的危险。某化肥厂曾由于将大量液氧排到地沟中,又遇到电焊火花而发生爆炸伤人事故。因此,严禁将液体随意排放到地沟中,应通过管道排至液体蒸发罐或专门的耐低温金属制的排放坑内。
    排放坑应经常保持清洁,严禁有有机物或油脂积存。在排放液体时,周围严禁动火。
    低温液体与皮肤接触,将造成严重冻伤。轻则皮肤形成水泡、红肿,疼痛;重则将冻坏内部组织和骨关节。如果落入眼内,将造成眼损伤。因此,在排放液体时要避免用手直接接触液体,必要时应戴上干燥的棉手套和防护眼镜。万一碰到皮肤上,应立即用温水(45以下)冲洗。


液氧泵爆炸的原因是什么,如何防止?
   答:液氧泵的密封形式有端面机械密封和充气迷宫密封两种。液氧泵爆炸均发生在迷宫密封结构的液氧泵。多数是在启动前,进行人工盘车时发生。
    产生燃烧或爆炸需要有三个必要和充分条件:即有可燃物质、助燃物质和明火源(引爆源)。可燃物质是轴承润滑脂,微量的油脂或油蒸气可能进入靠近轴承处的密封室。助燃物质氧气来自液氧泵本身,泄漏到密封室。虽然在操作中规定,密封室的密封气压力要略高于密封前的压力,但是当精馏塔内压力波动时难以绝对保证。此外,如果迷宫间隙过大,则在停车时由于迷宫内处于静止状态,泄漏量会更大。.氧气不但会充满迷宫密封室,还可能进入电机机壳。明火的产生有两种可能:一是迷宫密封间隙过小,尤其在低温状态下发生变形,加之如果密封的动静环均采用黑色金属,在盘车时用力过猛,发生金属相碰,就会产生火花;另一种是电机受潮漏电,也会产生火花。
    液氧泵爆炸事故并不是不可预防和避免的。除了在结构上改进,使电机与泵轴分开、远离;密封件(首先是静止零件)采用有色金属,以防产生火花外,在操作上要严格遵守操作规程。在液氧泵冷却启动前,应将吹除阀打开,先对迷宫密封通以常温干燥氮气吹除10~20min,一方面将其中的氧气驱走,同时使密封恢复到常温间隙。然后再打开泵的出口阀、进口阀,让液氧进入泵冷却。这时的密封气压力必须高于泵进口压力0.05MPa左右。待泵启动、压力趋于稳定后,再控制密封气压力比密封前的压力高0.005~0.01MPa。
    在停泵时,必须先关闭泵进口阀,打开吹除阀。当泵内已无液氧时才能关闭泵出口阀。最后等泵的温度回升后,才能撤除密封气。

如何防止小型制氧机空分塔的爆炸?
答:小型制氧机一般采用活塞式空压机,必然有少量润滑油带入塔内。同时,清除乙炔等碳氢化合物的措施也不如大型全低压制氧机完善;站址的选择条件不可能很良好。因此,爆炸事故发生较多。为此应引起足够的重视,加强安全措施。具体也注意下列问题:
    1)氧气站距乙炔站的直线距离应在300m以上,氧气站附近严禁存放乙炔发生器或乱倒电石渣;
    2)严格控制压缩机的润滑油量和排气温度,并勤吹除油水;      
    3)加强油的分离和过滤措施;
    4)乙炔吸附器内应采用细孔硅胶,并应定期再生、更换。在采取增产措施时,应考虑吸附器的容量是否足够;
    5)定期进行液空、液氧中乙炔含量的分析,控制在规范允许的范围内;
    6)短期停车时,一般应排掉液氧。否则应化验乙炔含量,决定排放部分或全部液氧。以防乙炔积聚,在重新开车时发生爆炸;
    7)将空压机、膨胀机改为无油润滑;碱洗一干燥设备改为分子筛纯化器是对旧设备较为彻底的改造办法。

为什么乙炔含量没有超过标准,主冷也可能发生爆炸?
  答:有的厂定期化验液氧中的乙炔含量并未超过许可极限,但仍多次发生爆炸事故,这是什么原因呢?据分析,可能有以下几方面的原因:   
    1)主冷的结构不合理或某些通道堵塞,液氧的流动性不好,造成乙炔在某些死角局部浓缩而析出;
    2)液氧中二氧化碳等固体杂质太多,加剧液氧中静电积聚;
    3)对其他碳氢化合物含量未做化验,而硅胶对其他碳氢化合物的吸附效率较低。当大气中碳氢化合物的含量较高时,有可能在液氧中积聚而形成爆炸的根源。因此,对较大的全低压制氧机,应加强对碳氢化合物的分析。每1L液氧中碳的总含量控制在:
    报警极限    30mg/L
    停车极限    100mg/L

为什么在空分设备中乙炔是最危险的物质?
答:因为乙炔是一种不饱和的碳氢化合物,具有高度的化学活性,性质极不稳定。固态乙炔在无氧的情况下也可能发生爆炸,分解成碳和氢,并放出热量。产生的爆炸热量为
8374kJ/kg,形成的气体体积为0.86m3/kg,温度达2600。如果乙炔在分解时存在氧气,则生成的碳和氢又与氧化合,发生氧化反应而进一步放出热量,从而加剧了爆炸的威力。
    此外,乙炔与其他碳氢化合物相比,它在液氧中的溶解度极低,如表53所示:
表53乙炔在液氧中的溶解度

温度/K

104

99.4

98.6

83

溶解度/cm3·L-1

13

22.8×10-6

10.4

13.5×10-6

9.9

12.9×10-6

3

3.6×10-6

    乙炔在液氧内以固态析出的可能性最大。
    为了保证安全,乙炔在液氧内的极限许可含量一般控制在其溶解度的1/3~1/50的范围内,即在每升液氧内的含量控制在0.1~2mg/L以下。在每天进行分析液氧中乙炔含量时,国内一般规定:
    报警极限0.4mg/L
    停车极限    1.0mg/L

为什么分子筛纯化器的加热炉会发生爆炸事故,如何防止?
答:分子筛纯化器加热炉用于加热分子筛再生用的氮气。氮气是低压气体,加热炉的设计工作压力也是低压的。在实际运转中,加热炉发生过几例爆炸的事故。分析其爆炸的原因,都是由于高压空气串入而造成的。
    高压空气串入加热炉的原因有两个:一是在切换时阀门没有关严。如果正在工作的吸附筒的氮气进口阀关闭不严,高压空气就会串入加热炉;如果正在再生的吸附筒的高压空气进口阀和出口阀关闭不严,高压空气会进入吸附筒,从而串入加热炉。二是阀门维护不好,检修质量差。若吸附筒氮气进口阀门及高压空气进、出口阀门的密封面密封不好或密封面上有杂质,使阀门关不严,也有可能使高压空气串入加热炉。
    如果高压空气串入加热炉,加热炉上又没有装安全阀,就可能发生爆炸。一旦发生爆炸,不仅会损坏加热炉,影响正常生产,而且高压空气还可能串入上塔,造成上塔超压。
    防止发生加热炉爆炸的安全措施有:
    1)在加热炉上应装设安全阀;
    2)在切换时,吸附筒的氮气进口阀门和高压空气进、出口阀门一定要关严;
    3)在安装、检修时,应将空气管路和阀门吹扫干净。要检查阀门的密封情况,研磨损坏了的密封面,以保证其密封性;
    4)吸附筒试压时,应将加热炉氮气出口管路上的阀门打开。

如何防止氧气系统内静电积聚?
  答:静电积聚是可爆系统(氧--可燃物)的引爆源之一。由于液氧的单位电阻值较大,因而易产生静电积聚现象。试验证明,液氧静电积聚很大程度上与其含二氧化碳、水的固体颗粒及其他固体粒子有关。液氧在不接地的管路内,有可能产生电位为数千伏的静电,因此必须采取防止静电积聚的措施。具体是:
    1)空分塔必须在距离最大的两个部位接地;
    2)空分塔主塔、副塔、冷凝蒸发器、液体吸附器、液体排放管和分析取样管应单独地接通回路,或法兰处有跨接导电措施;
    3)保证空分塔内液流的清洁,防止各种粉末的进入;
    4)空分塔内液体管路的管径,应保证液体具有最低允许流速。
氧气管道发生爆炸有哪些原因,要注意哪些安全事项?
  答:企业内的氧气输送管道为3MPa以上的压力管道,曾经发生过多起管道燃烧、爆炸
的事故,并且多数是在阀门开启时。氧气管道材质为钢管,铁素体在氧中一旦着火,其燃烧热
非常大,温度急剧上升,呈白热状态,钢管会被烧熔化。其反应式为
  
    分析其原因,必定要有突发性的激发能源,加之阀门内有油脂等可燃物质才能引起。激发能源包括机械能(撞击、摩擦、绝热压缩等)、热能(高温气体、火焰等)、电能(电火花、静电等)等。
    气体被绝热压缩时,其温度升高与压力升高的关系为   
  
    如果初温T1=300K,(p2/P1)=20,则压缩后的温度可达T2=704K。当突然打开阀门时,压力为P2=2MPa的氧气充至常压的管道中,会将内部压力为P1=0.1MPa的氧气压缩,温度升高。
    如果管道内有铁锈、焊渣等杂物,会被高速气流带动,与管壁产生摩擦,或与阀门内件、弯头等产生撞击,产生热量而温度升高。
    如果管道没有良好的接地,气流与管壁摩擦产生静电。当电位积聚到一定的数值时,就可能产生电火花,引起钢管在氧气中燃烧。
    为了防止氧气管道的爆炸事故,对氧气管道的设计、施工作了以下规定:
    1)限制氧气在碳素钢管中的最大流速。见表52;
表52碳素钢管中氧气的最大流速

    氧气工作压力/MPa

    ≤0.1

    0.1~0.6

    0.6~1.6

    1.6~3.0

    氧气流速/m·s-1

    20

    13

    10

    8

    2)在氧气阀门后,应连接一段长度不小于5倍管径、且不小于1.5m的铜基合金或不锈钢管道;
    3)应尽量减少氧气管道的弯头和分岔头,并采用冲压成型;
    4)在对焊的凹凸法兰中,应采用紫铜焊丝作O型密封圈;
    5)管道应有良好的接地。接地电阻应小于10Ω,法兰间总电阻应小于0.03Ω
    6)车间内主要氧气管道的末端,应加设放散管,以利于吹扫和置换;
    7)管道及附件应严格脱脂,并用无油干空气或干氮气吹净。
    在操作、维护时,应注意以下事项:
    1)对直径大于70mm的手动氧气阀门,只有当前后压差小于0.3MPa以内才允许操作。氧气阀门的操作必须缓慢;
    2)氧气管道要经常检查、维护。除锈刷漆3至5年一次。应与氧气贮罐相配合。3至5年测一次壁厚。管路上的安全阀、压力表每年要作校验,以保证其正常工作;
    3)当氧气管道系统带有液氧气化设施时,切忌低温液氧进入常温氧气管道,以免气化超压;
    4)保证氧气管道的接地装置完善、可靠;
    5)要有氧气管网完整的技术档案、检修记录。
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