空分裝置具有易燃、易爆、高壓、低溫等特點，與各生產(chǎn)裝置關(guān)系密切，操作人員及其它有關(guān)人員都必須事先學(xué)習(xí)安全規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行并遵守操作規(guī)程，進行必要的培訓(xùn)。除遵守本章提及的內(nèi)容外，還必須遵守國家、企業(yè)等有關(guān)的安全規(guī)定。
第一節(jié) 空分裝置主要物料特性
一、空氣
空氣主要是由氧和氮組成，在氣體狀態(tài)，它們是均勻地混合在一起的，空氣中除氧氮外，尚有氬、氖、氦、氪、氙等氣體，這些氣體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中含量極少，在自然界中也不易得到，故而常稱為稀有氣體或惰性氣體。
另外空氣中還含少量的水份、二氧化碳、乙炔等氣體，這些雜質(zhì)氣體雖數(shù)量不多，但危害不小。水份、二氧化碳在空氣液化前最先凍結(jié)成固體，在空分裝置內(nèi)會堵塞閥門、管線及塔板的篩孔，還會磨損機器，影響傳熱，使空分裝置不能正常運行。乙炔則是引起空分裝置爆炸事故的主要原因之一，因而在空分裝置的運行中必須引起高度的重視，并在空氣液化前事先予以清除，常見的的清除方法有自清除和分子篩吸附等，分子篩吸附雜質(zhì)的順序為H2O>C2H2>CO2。
空氣經(jīng)液化后，由于組成空氣的氧、氮等各組份之間沸點不同，在塔內(nèi)經(jīng)精餾后可獲得所需氧、氮等各種組份。
如果把液空放在敞口容器中擱置一段時間，由于氮的沸點低，較易揮發(fā)而逐漸汽化，因而液體中氧的含量將會增加，剩下液體將逐漸具有氧的性質(zhì)。
二、氧
氧是一種無色、無嗅、無味、無毒的氣體，它與一定比例的可燃性氣體（乙炔、氫、甲烷等）混合，能形成爆炸性混合物，氧還具有強烈的助燃作用。氧的濃度越高，燃燒越劇烈。包括金屬在內(nèi)的許多物質(zhì)在普通大氣中不會燃燒，但在具有較高濃度氧的情況下，便能燃燒起來?？扇夹晕镔|(zhì)在濃度較高的情況下，容易引起自燃，甚至爆炸。如遇高壓氧氣或液氧，則情況更為加劇。浸透氧的衣物極易著火（例如靜電荷產(chǎn)生的火花），并會極易迅速地燃燒起來，若不加以驅(qū)氧，相當(dāng)長的時間內(nèi)都會有危險。
三、氮和氬
氮和氬都是無色、無嗅、無毒的氣體，在氮和氬濃度較高的情況下，人一旦吸入。則由于缺氧導(dǎo)致窒息，以致受害者在事先沒有任何不舒服的情況下，很快失去知覺，造成生命危險。
氮和氬能抑制燃燒，因而氮和氬在許多場合可作為易燃易爆物質(zhì)的保護氣，在空分裝置的保冷箱內(nèi)充以干燥氮氣，保持一定壓力，可以排除濕氣和防止氧的積累。
氖、氦、氪、氙等稀有氣體也具有和氮、氬相似的性質(zhì)。
四、低溫液體
液空、液氧、液氮，由于溫度很低，若與人們的皮膚接觸，將會引起凍傷，類似于嚴(yán)重?zé)齻毺貏e予以注意。另外在冷凝蒸發(fā)器中，液氧不斷與氮氣進行冷量交換，蒸發(fā)成氧氣。液氧中的碳?xì)浠衔锖砍^一定濃度，在低溫下以固態(tài)形式存在，會隨著液氧的運動而相互間碰撞產(chǎn)生靜電，嚴(yán)重時會發(fā)生爆炸。
五、液氧中的乙炔
乙炔比液氧重。乙炔在空氣中的含量極少，約為0.001～0.1ppm，在化工廠區(qū)附近可高達0.5～1.0ppm，由于乙炔在空氣中的分壓很低，即使將空氣冷卻到-173℃，空氣中的乙炔也不是以固態(tài)形式析出，而是隨空氣一起進入空分塔中，在精餾過程中，乙炔在液空中的溶解度較大，約為20ppm，一般不會在液空中析出，而是隨液空進入上塔。當(dāng)上塔液氧在主冷中蒸發(fā)時，隨氣氧帶走的乙炔量約為液氧中的1/24，隨著液氧的蒸發(fā)，乙炔濃度不斷提高，當(dāng)超過其溶解度時，就會以固態(tài)析出。當(dāng)主冷的結(jié)構(gòu)形式不合理或出現(xiàn)局部堵塞出現(xiàn)干蒸發(fā)等，乙炔會濃縮析出發(fā)生局部爆炸，固態(tài)乙炔加液氧的爆炸敏感性極高，甚至比液氧炸藥的可爆系數(shù)高18倍，由此可以看出乙炔與大氣中存在的其它碳?xì)浠衔锵啾?，是可能形成空分塔爆炸性事故的最大危險源。它是一種不飽和烴，具有高度的化學(xué)不穩(wěn)定性。
六、液氧中的其它碳?xì)浠衔?br /> 主要有：甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷等烴類，其化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，爆炸極限范圍比乙炔小，其中不飽和烴類在液氧中的爆炸敏感性在相同的碳原子數(shù)情況下隨其不飽和度的增加而增加，敏感性次序如下（由小到大）：CH4→C3H6→C2H6→C4H8→C2H4→C3H6→C2H2。由于不飽和烴類（C2H4、C3H6、C4H8）在液氧中能與NO、NO2產(chǎn)生反應(yīng)，生成一種黃色油，也是一種引爆物，因此在空氣分離過程中嚴(yán)格控制這類烴類的含量。
七、四氯化碳
空分裝置在洗塔（適用于銅材質(zhì)空氣分餾塔）、配件脫油脂時使用四氯化碳作為脫脂劑。四氯化碳是一種無色透明、不易燃燒的油狀液體，具有一定的毒性，有很強的麻醉作用，極易被皮膚吸收，中毒時產(chǎn)生頭痛、昏迷、嘔吐等癥狀。四氯化碳常溫下與硫酸作用生成劇毒的氣體——光氣，在500℃以上時與水蒸氣化合也可以生成光氣。
八、膨脹珍珠巖（珠光砂）
為保證減少塔內(nèi)系統(tǒng)冷量大量損耗，維持連續(xù)生產(chǎn)，在冷箱內(nèi)要充滿具有良好絕熱性能的絕熱材料——膨脹珍珠巖保溫，由于該保溫材料容易受潮結(jié)塊，所以應(yīng)向保冷箱內(nèi)充入干燥的氮氣以防止冷箱外濕氣的浸入。膨脹珍珠巖保溫灰粉塵極易被吸入肺部，嚴(yán)重時會形成矽肺，影響人體健康。
第二節(jié) 空分塔的爆炸機理
一、空分塔的爆炸部位
空分塔的爆炸是空分安全生產(chǎn)的最大威脅，根據(jù)爆炸力的大小，爆炸可分為強爆和微爆兩種。強烈的爆炸不僅使爆炸設(shè)備本身遭到破壞，還可能引起相鄰設(shè)備遭到破壞，甚至造成人身傷亡。微爆只是引起個別設(shè)備或管道局部的破壞，甚至不為操作人員所察覺，只是在檢修時才被發(fā)現(xiàn)。這種爆炸有時不會引起工況嚴(yán)重惡化而造成停車，只是使某些工藝指標(biāo)有所變化，如主冷的微爆造成氮氣漏到氧側(cè)；主換熱器部分通道微爆使產(chǎn)品純度變化等。
空分塔的爆炸及爆炸部位，與空分裝置的流程、產(chǎn)品出塔時的狀態(tài)及主冷的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。高中壓流程發(fā)生爆炸的機會相對較多；以液體產(chǎn)品出塔的內(nèi)壓縮流程形式爆炸的幾率大大降低；以氣態(tài)氧氣出塔的空分設(shè)備，由于液氧的大量蒸發(fā)，發(fā)生爆炸的危險性雜質(zhì)的液化點絕大多數(shù)都比氧氣和空氣的液化點高得多，因而主冷極易聚集爆炸危險性雜質(zhì)，這樣主冷則成為爆炸的中心部位。
冷凝蒸發(fā)器的爆炸部位，隨其結(jié)構(gòu)型式不同也有所不同，一般易發(fā)生在液氧分界處，以及個別液氧通道不暢的通道等。
據(jù)統(tǒng)計空分塔可能發(fā)生的爆炸部位在以下幾處：（1）上塔、（2）下塔、（3）主冷、（4）液空節(jié)流閥、（5）液氧排放閥、（6）熱交換器冷端、（7）液空進口處的精餾塔板等。無論在哪一部位的爆炸，其原因均是有液氧（或富氧液空）存在，并在蒸發(fā)過程中造成爆炸物的濃縮或沉淀，在引爆條件下促使爆炸發(fā)生。
二、爆炸的原因
形成爆炸的因素有三方面：一是可爆物的積聚；二是助燃物氧的存在；三是引爆源的作用，前兩個因素是內(nèi)因，后者是外因。
可爆物在空分中的危險性取決于：（1）可爆物雜質(zhì)在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)積聚的可能性；（2）雜質(zhì)本身的化學(xué)穩(wěn)定性。在烴類雜質(zhì)中，乙炔是形成爆炸最危險的根源。這是因為乙炔在液氧中的溶解度極低，約為6.5cm3/L液氧，過剩的乙炔會以白色固態(tài)微粒懸浮在液氧中。乙炔和其它不飽和烴類具有很高的化學(xué)活性，性質(zhì)極不穩(wěn)定。固態(tài)乙炔加液氧的爆炸敏感性極高，甚至比液氧炸藥的可爆系數(shù)高18倍左右。固態(tài)乙炔有時在無氧情況下也可能發(fā)生爆炸分解反應(yīng)，溫度達2600℃，爆炸速度達2500m/s，其威力與烈性炸藥（T.N.T）爆炸相當(dāng)。其它不飽和稀烴也可能發(fā)生爆炸分解反應(yīng)，如乙烯、丙稀等，但它們在液氧中的溶解度比乙炔高，以固態(tài)形式析出的可能性較小，故危險性小些。
引爆的因素：（1）摩擦與撞擊的機械作用；（2）靜電作用；（3）固態(tài)乙炔顆粒與塔壁的摩擦；（4）具有特別反應(yīng)能力的物質(zhì)（O3、氮氧化物）的促進作用；（5）壓力脈沖等。