氧(O2)是一种无色、无嗅、无味的气体。分子量为32。相对密度为1.429(空气=1)。熔点为-218.4℃。沸点为-183℃。能被液化和固化。液氧呈天蓝色。略溶于水。在常温时不很活泼,对许多物质不易发生作用;但在高温时则很活泼,能与多种元素直接化合。助燃物质。
氧是生物赖以生存的物质。它在工业生产中应用很广。乙炔一氧焰用于金属的焊接和切割,在冶金工业中,氧被用于钢铁熔炼、轧钢和有色金属提炼。在医疗和深入作业中都大量用到氧。
现代工业采用深冷分离法制取氧气。按其生产工艺中压缩空气的压力分为:高压流程、中压流程、双压流程及全低压流程4种。虽然各种流程采用的空气分离设备(制氧机)有所不同,但制氧过程大致包括6个阶段:(1)空气净化;(2)空气压缩;(3)压缩空气中二氧化碳和水蒸气的清除;(4)空气液化;(5)轻馏分离成氧和氮;(6)产品的储存和运输。
空气分离(全低压)流程:如图所示。空气经过滤后进入压缩机压缩到0.5~0.6MPa后,分成两路,分别进入氧蓄冷器和氮蓄冷器。冷却后一部分空气送至二氧化碳吸附器、透平膨胀机,由精馏塔上部入塔。冷却后的大部分空气由塔下部进入。由精馏塔主蒸发器下部出来的氧气(分离出其中的液态空气和液态氮后),在氧蓄冷器中与空气换热后即成为成品氧。由精馏塔顶部出来的纯氮,经空气过冷器后,再经氮蓄冷器被空气加热到常温,即成为成品导出。成品氧进入气柜,再经压缩后充入氧气瓶或直接送至氧气用户。
空气分离(全低压)流程图
职业危害 制氧工艺的特征是高压、低温、易燃、易爆。主要危险是火灾、爆炸,此外也会发生缺氧窒息事故。
(1)空分装置的火灾、爆炸危险是最大的威胁。
空气压缩机轴瓦、排气管道和设备等处是压缩过程中火灾、爆炸事故多发部位。主要原因是:①冷却水中断或供应量不足;②润滑油中断或供油量不足;③排气管道的积炭氧化自燃。其中积炭氧化自燃情况复杂,危险性又特别大,必须引起重视。
精馏塔爆炸事故大多发生在高压、中压或双压冷冻循环制氧装置和大型全低压制氧装置的冷凝蒸发部位;在下管板、上管板、管束与冷凝器壳体之间也容易发生爆炸。发生爆炸的基本原因是液氧中积聚了过量的易燃易爆物,主要是乙炔等碳氢化合物、润滑油热裂解的轻馏分。