空分設備是石化、冶金等行業重要的生產裝置之一，由于其特殊的結構和介質的理化性質，發生爆炸的危險性較大。近年來，因空分設備制造缺陷和管理不善等原因，已發生多起空分設備的爆炸事故，據不完全統計，全國共發生小型空分設備的爆炸事故100多起，大中型空分設備事故30多起，特別是空分主冷凝蒸發器中烴類物質超標引起的爆炸是近幾年來事故頻發的主要原因，不僅影響了生產裝置的平穩運行，而且給企業和國家造成重大的經濟損失。以下從我們裝置的實際運行經驗出發，淺談空分裝置主冷蒸發器發生爆炸的機理和防爆措施。

1  空分化學性爆炸機理
1．1 主冷凝蒸發器爆炸機理
    空分塔的爆炸原因很多，也比較復雜， 但基本可分為物理性爆炸和化學性爆炸。從 大多數爆炸的實例分析來看，化學性爆炸是 主要的。形成化學性爆炸的主要因素有三個 方面：一是可燃物，二是助燃物，三是引爆 源。在空分設備主冷凝蒸發器中，可燃物主 要是乙炔、碳氫化合物或油分等爆炸危險雜 質；助燃物為氣氧、液氧；引爆源主要有： (1)爆炸性雜質固體微粒相互摩擦或與器壁 摩擦；(2)靜電放電。當液氧中含有少量冰 粒、固體二氧化碳時，會產生靜電荷，如果 二氧化碳的含量提高到200~300×10-4％， 所產生的靜電位可達到3000V；(3)氣波沖 擊、流體沖擊或汽蝕現象引起的壓力脈沖， 造成局部壓力高而使溫度升高；(4)化學活 性特別強的物質(臭氧、氮的氧化物等)存 在，使液氧中可燃物質混合物的爆炸敏感性 增大。
1．2 爆炸源形成條件
    空氣中除氧氣、氮氣外，還會有少量的 水蒸氣、二氧化碳、乙炔和其它碳氫化合物 等氣體以及少量的灰塵等固體物質，國內大 中型分子篩凈化流程清除空氣中水分、二氧 化碳和乙炔等雜質的方法多采用吸附法，即 利用分子篩或硅膠等作吸附劑把空氣(液 空、液氧)中所含的水分、二氧化碳和乙炔 等雜質分離出來，濃縮在吸附劑表面上，加 溫再生時進行脫除，從而達到凈化的目的。
    但由于化工裝置比較集中，如果裝置泄 漏量過高或烴類產品直接放空，就會造成空 分設備吸人口的碳氫化合物含量超標，對分 子篩流程空分裝置，13X分子篩具有孔徑相 近的極性分子吸附性強的特點，水分、二氧 化碳和乙炔基本上可以在分子篩吸附器中脫 除，其它烴如甲烷、乙烷絕大部分隨空氣進 入空分塔中，這些物質大部分溶解在液體 中，少量隨氧氣的蒸發帶走。當液體中烴的 濃度不斷增加，并超過其溶解度時，就會以 固體形式析出并聚集，在一定條件下與氧混 合形成爆炸源，當引爆因素存在時就會發生化學性爆炸。
    大量事實證明，液氧中乙炔的爆炸敏感 性最高。因為乙炔在空氣中的分壓很低，即 使將空氣冷卻至-173℃，乙炔也不會以固 態形式析出，它將隨空氣帶人空分塔內，而 乙炔在液空中的溶解度較大，約為20cm3／dm3。因此一般不會在液空中析出，而隨液 空進入上塔，乙炔在液氧中的溶解度極低， 約為5．2cm3／dm3。當液氧在主冷凝蒸發器中 蒸發時，隨氣氧帶的乙炔量僅為液氧中乙炔 總量的1／24左右，這樣隨著液氧的蒸發， 液氧中乙炔濃度就不斷增高，當乙炔超其溶 解度時，過剩的乙炔就會以白色固體微粒懸 浮在液氧中，而乙炔又是不飽和的碳氫化合 物，具有很高的化學活潑性，性質極不穩 定，這些固體乙炔或其它碳氫化合物顆粒與 塔壁及通道壁發生摩擦或液氧沸騰產生壓力 脈沖，以及臭氧與氮氧化物的促進作用所產 生的能量都將可能使空分塔致爆。但在實際 生產中有時液氧中乙炔及其它碳氫化合物并 不超標而發生爆炸，這主要是由于冷凝蒸發 器的結構不合理，存在某些制造缺陷若因某 些通道堵塞和操作不當，造成液氧的局部流 動性不好，產生乙炔局部濃縮而發生爆炸。
    其它不飽和碳氫化合物也能發生爆炸分 解反應，雖然它們在液氧中的溶解度比乙炔 高，但由于吸附器對這些碳氫化合物的吸附 能力極小，因此也有在液氧中積聚而構成爆 炸的可能。大量研究表明，碳氫化合物由于 各組分在液氧中的溶解度及化學活性不同， 其爆炸敏感性也不同，爆炸敏感性按以下順序遞增：甲烷→乙烷→丁烷→乙烯→丙烯→丁烯→乙炔，可見乙炔的敏感性最高。