1、氧气站设计规范 GB50030-2013 1 总则 1.0.1 为使氧气站的工程设计做到技术先进，经济合理，综合利用，节约能源，保护环境， 确保安全生产，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于下列新建、改建、扩建的氧气站及其管道工程设计： 1 采用低温空气分离法生产氧、氮、氩等气态、液态产品的氧气站设计； 2 采用常温空气分离法生产氧、氮、氩等气态产品的氧气站的设计； 3 氧、氮、氩等空气分离液态产品气化站房的设计； 4 氧、氮、氩等空气分离气态产品的汇流排间设计。 1.0.3 氧气站内各类房间的火灾危险性类别及最低耐火等级，应符合本规范附录 A 的规定。 条文说明 制订本条的依据是现行国家标
2、准建筑设计防火规范GB50016 中的有关规定， 使用或生产或储存助燃气体的“生产的火灾危险性分类”为乙类。由于氧气站内设有各 类房间、场所，为准确地实施本规范，在本规范附录八中按上述规定分别列出各类房间、 场所的火灾危险类别。本条为强制性条文。 1.0.4 氧气站设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语 2.0.1 氧气站：采用低温法或常温法制取和供应氧、氮、氩等空气分离产品，按工艺要求 设置的制氧站房、灌氧站房或压氧站房、室外工艺设备以及其他有关建筑物和构筑物的 统称。 2.0.2 制氧站房：布置制取氧气和其他空气分离产品工艺设备的主要及辅助生产间的建筑 物。 2.
3、0.3 灌氧站房：布置压缩、充灌并贮存输送氧气、氮气、氩气和其他空气分离产品工艺 设备的主要及辅助生产间的建筑物。 2.0.4 氧气压缩机间：布置压缩、输送氧气和其他空气分离产品工艺设备的主要及辅助生 产间的建筑物。 2.0.5 稀有气体间：布置稀有气体净化、提纯工艺设备的主要及辅助生产间的建筑物。 2.0.6 气化站房：布置空气分离液态产品的储罐、气化设备为主的建筑物。 2.0.7 汇流排间：布置输送氧、氮、氩等气体，供给用户的汇流排或气瓶集装格，并可存 放一定气瓶的建筑物。 2.0.8 实瓶：在一定充灌压力下的气瓶，一般指水容积为 40L、工作压力为 12MPa-15MPa 的气体钢瓶。
4、2.0.9 空瓶：无内压或有一定残余压力的气体钢瓶。 2.0.10 钢瓶集装格：以专用框架固定，采用集气管将多只气体钢瓶接口并联组合的气体钢 瓶组单元。 2.0.11 厂区管道：氧气站各主要生产建筑物之间以及氧气站接至各用户之间的管道。 2.0.12 车间管道：氧气站主要生产间建筑物内部以及气体用户车间建筑物内部的管道。 2.0.13 含湿气体：在管路输送压力、温度下，水含量达饱和或未达饱和状态的气体。 2.0.14 压力调节阀组：根据工艺或使用要求，用于调节输送气体压力的调节阀及其前后、 旁通切断阀、过滤器、仪表和控制系统的组合。 2.0.15 低温法空气分离装置（低温法空气分离系统）：采用
5、深冷技术进行空气分离，制取 氧、氮、氩等空气分离产品的装置，集精馏塔、换热器、吸附器、低温液体泵等设备， 并包括系统中的各类阀门、仪表等的总称。 2.0.16 常温法空气分离装置（常温法空气分离系统）：在常温状态，采用变压吸附法或膜 法进行空气分离制取氧气或氮气的装置，一般由吸附器组或膜组件、控制阀、仪表等组 成。 2.0.17 空气净化装置：去除空气中的机械杂质、水分、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物的过 滤器、吸附器、洗涤器、可逆换热器等的总称。 3 氧气站的布置 3.0.1 氧气站的布置，应按下列要求经技术经济综合比较后择优确定： 1 宜远离易产生空气污染的生产车间，布置在空气洁净的地区，并在
6、有害气体和固体 尘粒散发源的全年最小频率风向的下风侧，空气质量应符合本规范第 3.0.2 条的规定； 2 宜靠近最大用户处； 3 宜有扩建的可能性； 4 宜有较好的自然通风和采光； 5 有噪声和振动机组的氧气站的有关建筑，与对有噪声和振动防护要求的其他建筑之 间的防护间距应符合现行国家标准工业企业总平面设计规范GB50187 的有关规定。 条文说明 制氧工艺的原料是空气，空气的洁净度关系到制氧装置的安全和产品质量，如 石油化工厂的氧气站，由于化工产品生产车间在生产过程中不可避免地要排放各类对氧 气生产有害的组分如碳氢化物、一氧化碳等，使低温法空气分离装置的冷凝蒸发器中的 碳氢化合物积聚，引起着
7、火事故的发生，因此氧气站宜设在远离易产生空气污染的生产 车间。 本条第 3 款“空气质量应符合规定 ”是指氧气站所处场所的空气质量不得超过本规范 第 3.0.2 条的规定，若氧气站周围有污染物排放，应进行实地检测后确定。 3.0.2 低温法空气分离设备的原料空气吸风口与散发乙炔、碳氢化合物等有害气体发生源 之间的距离应符合下列规定： 1 空气分离设备吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源之间的最小水平间距应符合表 3.0.2-1 的规定； 表 3.0.2-1 吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源之间的最小水平间距 乙 炔 、 碳 氢 化 合 物 等 发 生 源 水 平 间 距 （ m） 乙 炔 发 生
8、器 型 式 乙 炔 站 （ 厂 ） 安 装 容量 (m3/h) 空 气 分 离 塔 内 设 有 液 空吸 附 器 空 气 分 离 塔 前 设 有 分 子 筛 吸 附 净化 装 置 10 100 10-30 200水 入 电 石 式 30 300 50 00 100 30-90 200电 石 入 水 式 90 300 50 电 石 、 炼 焦 、 炼 油 、 聚 乙 烯 及 其 衍 生 物 、 液 化 石 油 气 生 产 500 100 乙 烯 、 合 成 氨 、 硝 酸 、 煤 气 、 硫 化 物 生 产 300 300 炼 钢 （ 高 炉 、 平 炉 、 电 炉 、 转 炉 ） 轧 钢 、
9、型 钢 浇 铸 生 产 200 50 大 批 量 金 属 切 割 、 焊 接 生 产 （ 如 金 属 结 构 车 间 200 50 注：水平间距应按吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源相邻面外壁或边缘的最近距离计算。 2 当空气分离设备吸风口的原料空气吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源之间的最小 水平间距不能满足表 3.0.2-1 的规定时，吸风口处空气中乙炔、碳氢化合物等杂质的允 许含量不得大于表 3.0.2-2 的规定。 表 3.0.2-2 吸风口处空气中乙炔、碳氢化合物等杂质的允许含量 允 许 极 限 含 量 （ mg/m3） 序 号 烃 类 名 称 空 气 分 离 塔 内 设 有 液 空 吸
10、 附 器 空 气 分 离 塔 前 设 置 分 子 筛 吸 附 净 化 装 置 1 乙 炔 0.25 2.5 2 炔 衍 生 物 0.01 0.5 3 C5、 C6 饱 和 和 不 饱 和 烃 类 杂 质 总 计 0.05 2 4 C3、 C4 饱 和 和 不 饱 和 烃 类 杂 质 总 计 0.3 2 5 C2 饱 和 和 不 饱 和 烃 类 杂 质 及 丙 烷 总 计 10 10 6 硫 化 碳 CS2 0.03 7 氧 化 亚 氮 N20 0.7 8 二 氧 化 碳 700 9 甲 烷 8 10 粉 尘 30 注：序号 1-5 的“允许极限含量（mg/m 3)”指的是“允许极限碳含量（mg
11、/m 3)”。 条文说明 本条规定了低温法空气分离设备的原料空气吸气口与散发有害物质污染源之间 的安全距离。 对吸气口原料空气中杂质允许含量进行了修改和补充，现将表 3.0.2-2 中相关规定的 修改依据表述如下： （1）关于原料空气中乙炔的允许含量。乙炔在低温法空气分离设备中的液态空气、 液态氧气中的积聚将可能引发装置的燃爆。 （2）关于原料空气中的氧化氮的允许含量。低温法空气分离装置的主冷凝器，尤其 是采用液膜冷凝蒸发器时，出现干蒸发的可能性增加，将会使氧化亚氮呈固态析出，堵 塞主冷凝器液氧通道，致使碳氢化合物积聚而引起爆炸事故的发生。 本次修订中，对低温法空气分离设备吸气口空气质量要求增
12、加了甲烷、粉尘允许含 量的规定。在石化企业、煤制气和天然气运营、使用企业，都会有含甲烷气体的排放， 而甲烷在纯化装置的分子筛吸附器中通常是不能吸附去除的。 由于有关低温法空气分离设备的原料空气吸入口允许含量的规定均涉及氧气站的运 行安全，故本条第 2 款为强制性条款。 3.0.3 低温法空气分离设备吸风口的高度，宜高出制氧站房或其毗连的较高建筑的屋檐， 且不宜小于 1m。 3.0.4 氧气站火灾危险性为乙类的建筑物及氧气贮罐与其他各类建筑物、构筑物之间的防 火间距不应小于表 3.0.4 的规定。 表 3.0.4 氧气站火灾危险性为乙类的建筑物及氧气贮罐与其他 各类建筑物、构筑物之间的防火间距
13、氧 气 贮 罐 总 容 积 （ m3) 建 筑 物 、 构 筑 物 氧 气 站 的 火 灾 危 险性 为 乙 类 的 建 筑 物 1000 1000-50000 50000 一 、 二 级 10 10 12 14 三 级 12 12 14 16其 他 各 类 建 筑 物 耐火 等 级 四 级 14 14 16 18 民 用 建 筑 25 18 20 25 明 火 或 散 发 火 花 地 点 25 25 30 35 重 要 公 共 建 筑 50 50 室 外 变 、 配 电 站 （ 35KV-500KV， 且 每 台 变 压 器 为 10000KVA 以 上 ） 以 及 总 油 量 超 过 5t
14、 的 总 降 压 站 25 20 25 30 厂 外 铁 路 线 中 心 线 25 25 厂 内 铁 路 线 中 心 线 （ 氧 气 站 专 用 线 除 外 ） 20 20 厂 外 道 路 （ 路 边 ） 15 15 主 要 10 10 厂 内 道 路 （ 路 边 ） 次 要 5 5 电 力 架 空 线 1.5 倍 电 杆 高 度 1.5 倍 电 杆 高 度 注：固定容积氧气贮罐的总容积按几何容置（m 3)和设计压力（绝对压力为 105Pa）的乘积计算。液氧 贮罐以 1m3液氧折合 800m3标准状态气氧计算，按本表氧气贮罐相应贮设的规定确定防火间距。 3.0.5 氧气站的火灾危险性为乙类的建
15、筑物，与火灾危险性为甲类的建筑物之间的最小防 火间距，应按本规范表 3.0.4 对其他各类建筑物之间规定的间距增加 2m。 3.0.6 湿式氧气贮罐与可燃液体贮罐（液化石油气储罐除外） 、可燃材料堆场之间的最小 防火间距，应符合表 3.0.4 对室外变、配电站之间规定的间距。氧气站和氧气贮罐与液 化石油气储罐之间的防火间距，应符合现行国家标准城镇燃气设计规范GB50028 的有 关规定。 3.0.7 氧气站火灾危险性为乙类的建筑物与相邻建筑物或构筑物的防火间距，应按其与相 邻建筑物或构筑物的外墙、外壁、外缘的最近距离计算。两座生产建筑物相邻较高一面 的外墙为无门、窗、洞的防火墙时，其防火间距不
16、限。 3.0.8 氧气贮罐、氮气、惰性气体贮罐、室外布置的工艺设备与其制氧站房等火灾危险性 为乙类的建筑物的间距，可按工艺布置要求确定。容积小于或等于 50m3 的氧气贮罐与其 使用厂房的防火间距不限。 3.0.9 氧气贮罐之间的防火间距不应小于相邻较大罐的半径。氧气贮罐与可燃气体贮罐之 间的防火间距不应小于相邻较大罐的直径。 条文说明 本条为强制性条文。储罐与储罐之间的防火间距的确定，主要考虑当其中一个 储罐发生火灾或爆炸事故时危及其他储罐和消防扑救的需要。这一规定与现行国家标准 建筑设计防火规范GB50016 进行了协调。 3.0.10 制氧站房、灌氧站房、氧气压缩机间宜布置成独立建筑物，
17、但可与不低于其耐火 等级的除火灾危险性属甲、乙类的生产车间，以及无明火或散发火花作业的其他生产车 间毗连建造，其毗连的墙应为无门、窗、洞的防火墙，并应设不少于一个直通室外的安 全出口。 条文说明 本条为强制性条文。本条与原规范的要求基本相同，随着科学技术的发展，各 种类型的明火或散发火花作业的车间难于简单表述，为避免实施中的局限性，删除“铸 工车间、锻压车间、热处理车间等”的表述。 3.0.11 输氧量不超过 60m3/h 的氧气汇流排间、氧气压力调节阀组的阀门室可设在不低于 三级耐火等级的用户厂房内靠外墙处，并应采用耐火极限不低于 2.0h 的不燃烧体隔墙和 丙级防火门，与厂房的其他部分隔开
18、。 3.0.12 输氧量超过 60m3/h 的氧气汇流排间、氧气压力调节阀组的阀门室宜布置成独立建 筑物，当与用户厂房毗连时，其毗连的厂房的耐火等级不应低于二级，并应采用耐火极 限不低于 2.0h 的不燃烧体无门、窗、洞的隔墙与该厂房隔开。 条文说明 3.0.11 3.0.12 条文中增加了对氧气压力调节阀组的阀门室的规定，这是由于近年 来一些工业企业采用管道输送氧气供各类生产设备使用时，为调节或控制氧气压力，通 常在使用氧气的厂房内设有阀门室，此类阀门室的防火安全要求与氧气汇流排间十分相 似，所以本次修订中作了规定。 3.0.13 氧气汇流排间可与同一使用目的的可燃气体供气装置或供气站毗连建
19、造在耐火等级 不低于二级的同一建筑物中，但应以无门、窗、洞的防火墙相互隔开。 条文说明 可燃气体供气装置或供气站不包括液化石油气的使用场所。 3.0.14 液氧贮罐和输送设备的液体接口下方周围 5m 范围内不应有可燃物，不应铺设沥青 路面，在机动输送液氧设备下方的不燃材料地面不应小于车辆的全长。 条文说明 本条是本次修订增加的条文，制订的依据是： （1）现行国家标准建筑设计防火规范 GB50016-2006 中第 4.3.5 条（强制性条文 规定：“液氧储罐周围 5.0m 范围内不应有可燃物和设置沥青路面” 。 （2）在美国消防标准便携式和固定式容器装、瓶装及罐装压缩气及低温流体的储 存、使用
20、、输送标准NFPA55 中的有关规定是：液氧贮存时，贮罐和供应设备的液体接 口下方地面应为不燃材料表面，该不燃表面应在液氣可能泄漏处为中心至少 1.0m 直径范 围内；在机动供应设备下方的不燃表面至少等于车辆全长，并在竖轴方向至少为 2.5m 的 距离；以上区域若有坡度，应该考虑液氧可能溢流到相邻的燃料处；若地面有膨胀缝.填 缝材料应采用不燃材料。 3.0.15 氧气站的乙类生产场所不得设置在地下室或半地下室。 3.0.16 液氧贮罐、低温液体贮槽宜室外布置，它与各类建筑物、构筑物的防火间距应符合 表 3.0.4 的规定，当液氧贮罐的容积不超过 3m3 时，与所有使用建筑的防火间距可减为 10
21、m。当液氧贮罐、低温液体贮槽确需室内布置时，宜设置在单独的房间内，且液氧贮罐 的总几何容积不得超过 10m3，并应符合下列规定： 1 当设置在独立的一、二级耐火等级的专用建筑物内，且与使用建筑一侧为无门、窗、 洞的防火墙时，其防火间距不应小于 6m； 2 当设置在一、二级耐火等级的贮罐间内，且一面贴邻使用建筑物外墙时，应采用无 门、窗、洞的耐火极限不低于 2.0h 的不燃烧体墙分隔，并应设直通室外的出口。 3.0.17 液氧贮罐和汽化器的周围宜设围墙或栅栏，并应设明显的禁火标志。 3.0.18 低温液体的贮运及使用安全应符合现行行业标准低温液体贮运设备 使用安全规 则JB6898 的有关规定。
22、 4 工艺系统 4.0.1 氧气站设计时，应充分调查研究所在地区的气体供应状况，经综合分析比较后，宜 采用能量消耗低和经济适用的区域集中供气方式和气体供应系统。应按下列因素进行综 合分析比较： 1 供应系统的设备与建造费用； 2 气体制造及输送过程的能量消耗； 3 气体生产成本； 4 运输及其他费用。 条文说明 在选择管道输送、钢瓶输送或液体槽车输送方式时，应综合比较分析以下各项 因素：设备投资与基建费用，以建设费用最小为好；气体生产成本，包括设备折旧、人 员工资、单位能耗成本等；能耗，包括气体制造与输送过程中的能源消耗；运输及其他 费用。综合分析比较后，应该选用能量消耗较少，生产成本和运输成
23、本两者之和中最小 者为最优供气方式，同时考虑道路运输条件及管道敷设可能等因素。据调查研究表明， 区域性氧气、氮气集中供应通常有下面几种方式： （1）现场制气装置（厂）供气，它是由气体供应公司在较大型的用气企业或邻近处 建设制氧站（厂） 、以管道输送向用户企业供气和向所在地区以液态气体或钢瓶气供气。 这种方式在钢铁、石化、电子等企业已有较多的采用，社会经济效益显著，受到使用企 业欢迎、赞誉。 （2）管道供气，集中供气中心可以是现场制气装置（厂） ，也可能是区域或城市的集 中供气厂，将所生产的氧气、氮气通过管道输送至用气企业，这种方式要受到输送距离 增加、投资增大的制约，并且用气量较小的企业，若输
24、送距离较大时其经济性较差，一 般只适用大、中型用气单位。 （3）气态钢瓶或集装格供气，在集中供气中心将气态氧、氮以 15MPa 压力充人钢瓶 或集装格钢瓶内，运至用户降压使用，由于气体加压和钢瓶重量较大，使生产、运输成 本增高，只适用于一定运输距离的小型用气单位。 （4）液态产品输送，在集中供气中心生产的液态氧、氮由槽车运至用户的液态储罐， 汽化后供用气车间使用，这种方式适用于运输距离为 200km-300km 的中、小型气体用户。 每种供气方式各有优势，实际采用时应根据每个用气单位的所在地区的具体条件、 用气品种和规模、能量消耗、经济性等进行技术经济比较后选择经济合理和能量消耗低 的供气方式
25、。为此作了本条规定。 4.0.2 氧气站工艺系统选择时，应经技术经济比较后，择优采用空气分离系统和配置节能 型设备。 条文说明 随着科学技术的发展，现今低温法的空气分离系统、设备已日趋完美，大、中、 小型低温法空气分离设备都实现了全低压流程。单位氧气制取的电耗，大型空气分离设 备已达到 0.38 KWh/m3-0.40 KWh/m3，小型空气分离设备为 0.6 KWh/m3-0.7 KWh/m3；氧提取率达到 99%以上，氩提取率可达 80%-90%。目前国际上在建的最大低 温法空气分离设备的氧气产量已达 4000t/d 或 116000m3/h。我国低温法空气分离设备的生 产技术水平与国外的
26、差距正在逐渐缩小，国产 60000m3/h 制氧能力的空气分离设备已投人 运行。 常温变压吸附制取氧、氮是利用分子筛对氧、氮的选择吸附能力和吸附容量随压力 变化而变化的特性，实现对空气中氧、氮组分的分离。自 20 世纪 70 年代美国联碳公司和 德国 AG 公司先后开发研制成功变压吸附制氧、氮设备，在提高分离效率，降低能耗，研 制新型分子筛，完善工艺流程和研制长寿命程控切换阀等方面均取得很大进展。我国变 压吸附制氧、氮设备已经取得很大发展，已可生产制氧能力达 40000m3/h 的制氧装置，研 制成功的真空变压吸附制氧装置的单位氧气电能消耗也可达到不超过 0.4 KWh/m3。 由于空气分离方
27、法不同、规模不同、制取产品气纯度不同、工艺流程不同，其能源 消耗量也是不同的，建设投资、运行费用也会有差异，因此在进行氧气站工艺系统、工 艺设备选择时，应认真进行综合分析比较后优选能量消耗少的空气分离系统和配置节能 型设备。 4.0.3 氧气站工艺系统的类型应根据下列因素选择： 1 氧气站的规模； 2 用户对气体产品纯度、压力、杂质含量的要求； 3 用户对气体、液体产品品种的要求； 4 电力和其他能源供应条件； 5 用户对投资、能耗控制的要求； 6 用户对建设进度、占地、操作、维护、管理的要求。 条文说明 由于本次修订将适用范围从低温法空气分离拓宽到低温法和常温法空气分离， 规模由氧气产量 3
28、00m3/h 以下扩大到任意规模，因此氧气站的工艺系统有了更多的选择， 可以是低温法或常温法，常温法中有变压吸附和膜分离，低温法中有内压缩流程和外压 缩流程等。每种工艺和流程的产品品种、产量、纯度和能耗不同，且各自具有不同的特 点和适用于不同的用户。本条列出了在选用氧气站工艺系统时应考虑的六个方面的主要 因素，这些因素是相互关联不可分割的，如当用户用氧规模大于 10000m3/h，产品品种多， 氧气纯度大于 95%或同时需要液体产品时，应选用低温法空气分离工艺；当仅需要氧气 或氮气单一产品，且氧气纯度小于 95%或规模较小时，可选用常温变压吸附工艺；当用 氧压力大于 4MPa 又需要液体产品多
29、时，可选用低温法的内压缩流程；当用氧压力小于 3MPa 而电价较高时，可采用低温法的外压缩流程等等。总之，应根据具体项目的要求， 具体条件进行技术经济比较后，选用合适的氧气站的工艺系统。 4.0.4 低温法空气分离系统的设备配置应符合下列规定： 1 原料空气过滤器的过滤精度应按空气压缩机类型确定。当采用离心式压缩机时，其 原料空气过滤器的过滤精度当悬浮粒子的粒径小于 0.5m 时，应大于或等于 99%；粒径 小于 2m 时，应大于或等于 99.8%。 2 根据工艺流程和冷箱出口氧、氮产品的压力要求，全低压空气分离设备的原料空气 压力不宜大于 1.0MPa。 3 除空气压缩机设有后冷却器或纯化器
30、采用变压吸附工艺可不设空气预冷装置外，宜 设置空气预冷装置。 4 空气纯化装置应采用分子筛吸附器，其纯化后的原料空气中的二氧化碳含量宜小于 1.010-6，水分含量宜小于 2.610-6，氧化亚氮脱除率宜大于 80%。 5 空气分离装置内采用膜式主冷凝蒸发器时，宜设置液空或液氧吸附器。 条文说明 本条对低温法空气分离系统的设备配置及其技术要求作出了规定。 （1）低温法空气分离设备是将空气液化后利用各组分的沸点差进行精馏分离的，因 此原料空气必须加压以提供液化分离所需的功能，所以本条第 1 款、第 2 款对原料空气压 缩机及其空气过滤器的要求进行了规定。据了解，全低压流程空压机的出口压力大多为
31、0.55MPa-0.8MPa；用于煤气化联合循环的空气分离设备，当要利用燃气轮机的多余空气时， 有时将原料空气压缩机的出口压力提高到 1.0MPa，同时也提高了产品出冷箱的压力，所 以本规范规定“原料空气压力不宜大于 1.0MPa”。对于离心式压缩机，为确保高速叶片的 正常运行，要求严格控制过滤精度，目前大多采用自洁式空气过滤器，它与布袋式过滤 器相比，具有过滤效率高，维护方便，可保证压缩机连续运转三年以上的优点。 （2）预冷装置是利用污氮的冷量冷却加压后的原料空气，冷却降温后的空气饱和水 含量下降，同时提高了分子筛和活性氧化铝对水分和二氧化碳的吸附容量，两者都导致 分子筛和活性氧化铝数量减少
32、，并降低了再生能耗。但是当原料空压机设有后冷却器或 分子筛吸附器再生采用变压吸附工艺时，为节省投资和减少带水危险，也可以不设预冷 系统，国内外都有此类工程实例。 （3）分子筛吸附器可以是单层床或双层床，单层床仅设 13X 分子筛，双层床是分子 筛加活性氧化铝。13X 分子筛可以同时吸附水分、二氧化碳和大部分碳氢化合物，活性氧 化铝可以吸附水分，将它设在分子筛前可以减少 13X 数量和再生温度。根据国内外厂商 技术资料和工程实例，原料空气经纯化器纯化后，二氧化碳含量小于或等于 1.010-6，水 分含量为露点-70，由于 13X 的吸附顺序是先水分后二氧化碳，故通常只测量出口空气 的二氧化碳含量
33、，只要二氧化碳含量小于 1.0X10-6，露点均可小于-70。 1997 年 5 月和 12 月，曾先后发生了设有膜式主冷凝蒸发器的空气分离设备的爆炸事 故，经过各国空气分离公司专家的调研分析达成共识：爆炸事故是由于原料空气中的氧 化亚氮引起。氧化亚氮沸点高、挥发度低、溶解度小，与水分、二氧化氮一样属于易堵 塞组分，一旦在主冷凝蒸发器中由于某种原因使氧化亚氮以固体状态析出后，极易形成 “干蒸发”或“死端沸腾” ，而造成碳氢化合物的聚集，从而引发安全问题。这种风险在 膜式主冷凝蒸发器中尤为突出。根据有关资料介绍，13X 分子筛对氧化亚氮的脱除率可达 85%-90%，如需进一步清除，应在 13X
34、分子筛上部增设专用分子筛，因此本条规定氧化亚 氮脱除率宜高于 80%。 （4）采用分子筛常温净化的低温法空气分离设备中，通常不设液氧或液空吸附器， 但当采用了膜式主冷凝蒸发器，或环境条件不好，或主冷液氧流动性差时，需设置液氧 或液空吸附器，以防止碳氢化合物聚集。 4.0.5 低温法空气分离系统采用内压缩流程时，宜设置空气增压机或循环氮气压缩机。 条文说明 内压缩流程设置空气增压机或循环氮压机是为了在主换热器中蒸发经液氧泵加 压的液氧，由于氮气比空气冷凝温度低，汽化潜热小，故循环氮压机的流量和压力要高 于空气增压机的流量和压力，其吸人压力也低于空气增压机，使其能耗高于空气增压机 10%以上。故循
35、环氮压机仅适用于有高压氮用户的场合，这样可以共用一台氮压机。循环 氮气不参与精馏，只用于吸收和传递冷量，这种流程多用于化工企业。为了简化工艺流 程，对于压力较低的内压缩流程，也有采用提高原料空气压力的方式，所以本条规定 “宜设置空气增压机或循环氮气压缩机” 。 4.0.6 利用大、中型低温法空气分离设备制取氩气宜采用全精馏制氩方法。 条文说明 大、中型空气分离设备应根据用户需求，决定是否提取氩气。粗氩脱氧有两种 方法：一是先在粗氩塔脱氧至 2%-3%，然后常温加氢脱氧至 110-6-210-6；二是采用规 整填料塔，在粗氩塔内一次脱氧至 110-6-210-6，即全精馏制氩。后者工艺简单安全，
36、 但粗氩塔高度增加，在有氢源的情况下，投资可能高于加氢脱氮，随着填料价格的下降， 两种方法的价格差在缩小，本规范从操作维护与安全考虑，作了宜采用全精馏制氩方法 制取氩气的规定。 4.0.7 大型低温法空气分离设备氖、氦、氪、氙等稀有气体提取装置的设置应符合下列规 定： 1 应根据用户需求； 2 稀有气体提取及其提纯宜集中进行； 3 提取的品种、纯度应依据技术经济比较确定。 条文说明 本条制订了大型低温法空气分离设备稀有气体的提取装置的设置原则。 1 根据用户需求设置，因为氖、氦、氪、氙稀有气体主要用于电光源、激光、空间技 术、电子工业、核反应堆、低温工程、医疗等方面，这是随着尖端科学的发展而发
37、展的。 2 稀有气体应集中提取，因为在空气中稀有气体的数量是极其微小的，氖、氦、氪、 氙在空气中的含量分别为 18.210-6、5.2410 -6、1.410 -6、0.08610 -6。 一台氧产量为 60000m3/h 的低温法空气分离设备在 70%-86%提取率的情况下，其稀 有气体的产量仅为：氖 3.67m3/h、氦 1.04 m3/h、氪 0.0283 m3/h、氙 0.022 m3/h。因此， 只有在大型空气分离设备上提取稀有气体才是经济的，而且最好是几台大型空气分离设 备的稀有气体粗制气集中起来进行提纯精制才更能体现其规模效应。 3 每种稀有气体有其不同的用途，同一种气体又分纯与
38、高纯不同等级，各个等级的纯 度和杂质含量不同，在确定品种和等级时要根据其用途和生产工艺等具体条件经技术经 济比较确定。 4.0.8 离心式空气压缩机应设下列保护系统： 1 防喘振保护系统； 2 安全放散系统； 3 轴承温度、轴振动和轴位移测量、报警与停车系统； 4 入口导叶可调系统。 条文说明 本条根据氧气站生产的稳定、安全运行的要求，对离心式空气压缩机规定了主 要保护措施。 1 防喘振保护系统。喘振是离心式压缩机最危险、最容易发生的操作事故，它伴随着 尖叫和气流在出口处来回振荡而产生强烈振动，引起机器损坏。喘振发生在低流量、高 压力的工况，要使压缩机避免喘振，应测量出其喘振线，并确保压缩机在
39、喘振线以下运 行，即防喘振保护系统。 2 离心式空气压缩机较好的能力调节范围是 70%-105%，当空气分离设备气体产量减 少至 70%以下时，必须启动安全放散系统，否则压力升高将会使压缩机运行进入喘振区， 引发事故的发生，因此离心式空气压缩机应设有安全放散系统。 3，离心式压缩机是高速运转机械. 为了不在油压、油温、动平衡和轴向力等超标时轴 承参数发生异常，降低使用寿命，损坏机器，为此应设置轴承温度、轴振动和轴位移测 量、报警和停车系统。 4 离心式空气压缩机入口可调导叶是目前唯一可在效率不变情况下改变流量的方法， 其调节范围是 70%-105%，由于原料空气压缩机的能耗占制氧能耗的 98%
40、以上，设置入口 导叶能力可调系统，可在空气分离设备减少气体产量时保持单位制氧电耗不变。所以本 规范规定离心式空压机应设置入口导叶可调系统。 鉴于本条的规定涉及氧气站的核心设备的安全稳定运行和实现节能的主要保护措施， 所以本条为强制性条文。 4.0.9 单一氧或氮气的制取，其氧气纯度低于 95%或氮气纯度低于 99.99%时，宜采用常温 变压吸附空气分离系统；吸附剂的再生解吸宜采用常压解吸或真空解吸。 条文说明 本条是对常温变压吸附空气分离系统的设置作出的有关规定。 （1）实践表明，常温变压吸附空气分离系统只适用于单一产品（氧或氮）的制取， 这是由它的制取工艺决定的，由于氩与氧的分离系数相近，只
41、依赖变压吸附难以分离， 最高氧纯度为 95.5%，其余为氩，一般氧纯度为 93%以下，氮气纯度一般为 99%以下。制 取 99%-99.99%纯度的氮气，其能耗较大。若需 99.99%以上的纯度时，需设纯化装置才能 达到。 （2）常温变压吸附空气分离设备中吸附剂的再生解吸是实现空气分离和获得合格产 品气体的关键阶段，目前我国的制造厂家生产的常温变压吸附空气分离装置中吸附剂的 再生解吸都采用常压解吸或真空解吸。 4.0.10 单一富氧或氮气的制取，其氮气产量不超过 3000m3/h 且低于 99.0%时，宜采用常 温空气膜法制取氧、氮系统；膜法空气分离系统应由原料空气压缩机、缓冲罐、膜分离 组件
42、和产品增压设备等组成。 条文说明 常温空气膜法分离是 20 世纪 80 年代兴起的新技术，它是利用氧和氮在中空纤 维中的不同渗透率实现氧与氮的分离。氮的渗透率大于氧，作为透过气（产品气）从敞 开端流出，氧气作为尾气从封闭端排出，产品氮纯度为 90%-99%，氧纯度为 30%-45%。 膜分离的优点是工艺与结构简单、体积小、产气速度比较快（约需 3 分钟） 、操作与维护 方便。 4.0.11 低温法空气分离系统的流程，用氧压力大于 4MPa 或液体产品需求大的用户应采用 内压缩流程；用氧压力小于或等于 4MPa 或液体产品需求量小的用户宜采用外压缩流程。 条文说明 低温法空气分离设备的产品加压方
43、法有产品气体压缩机加压（外压缩流程）和 在冷箱内采用液体泵加压（内压缩流程）两种，内压缩流程和外压缩流程都属于成熟的 工艺，各有优缺点，应根据不同用户的不同需求进行比较选择。 通常内压缩流程适合用氧压力大于 4MPa，且有多种用氮压力的化工企业，或液体产 品要求较多的用户。外压缩流程适合用氧压力小于或等于 4MPa、液体产品需求不大的钢 铁企业。随着内压缩流程工艺的不断改进，它的用户还在扩大中。 4.0.12 氧气和氮气压缩机应按气体流量和排气压力选用活塞式或离心式压缩机。单台压缩 机能力大于 6000m3/h 时，宜采用离心式压缩机。 条文说明 离心式压缩机和活塞式压缩机适用的压力和流量范围
44、不同，离心式压缩机适用 于大流量、低压力，活塞式压缩机适用于小流量、高压力。氧、氮产品气压缩机根据流 量和压力的不同要求，可选择离心式压缩机或活塞式压缩机，由于离心式压缩机的体积 小、重量轻、运动部件少、运行稳定、可不设备用，所以本条规定单台压缩机排气能力 大于 6000 m3/h 时，宜采用离心式压缩机。 4.0.13 活塞式氧气压缩机应采用气缸无油润滑压缩机；当采用气缸水润滑压缩机时，应设 置软水供给系统，并应设置断水报警、停车装置。 条文说明 氧气忌油，气缸应采用无油润滑，同时还应防止十字头的润滑油通过活塞杆带 人气缸，无油润滑还能保持氧气的干燥和不受污染，所以本条规定采用气缸无油润滑活
45、 塞式氧气压缩机。 当气缸采用水润滑时，为确保软水的不间断供应，以免断水后排气温度升高而引发 事故，所以本条规定：应设置软水供给系统，并应设置断水报警、停车装置。 4.0.14 活塞式氧气和氮气压缩机前应设缓冲罐。活塞式氧气、氮气压缩机后，应根据用户 气体用量变化情况设置压力贮罐。 条文说明 活塞式氧气和氮气压缩机机前缓冲罐的作用是为了解决压缩机间断吸气引起的 压力波动，解决空气分离设备产量变化时压缩机能力调节上的滞后。缓冲罐的容积取决 于活塞式压缩机一级缸容积和压缩机的能力调节范围。 活塞式氧气和氮气压缩机机后气体压力贮罐用于解决压缩机输出量和用户气体用量 之间的不平衡，它的容积按产气量和用
46、户用量曲线确定，所以本条规定应根据用户气体 用量变化情况确定。 4.0.15 离心式氮气压缩机的保护系统的设置应符合本规范第 4.0.8 条的规定。 4.0.16 离心式氧气压缩机的设置应符合下列规定： 1 应设置符合本规范第 4.0.8 条规定的保护系统； 2 应设置氮气或干燥空气试车系统、氮气轴封系统； 3 应设置自动快速充氮灭火系统。 条文说明 本条规定设置的氮气或干燥空气试车系统是为了防止检修时因装配不当和有异 物或油进人，一旦直接用氧气试车而引发着火事故。 氮气轴封系统是为了防止在轴封处氧气泄漏或润滑油进入而引发着火事故。自动快 速充氮灭火系统是用于一旦有着火迹象如排气温度升高时，快
47、速充人氮气，以达到灭火 的目的。 本条规定涉及离心式氧气压缩机的安全稳定运行和防止着火事故的发生，以及即时 扑灭可能发生的氧气着火事故，故本条为强制性条文。 4.0.17 氧气站内各类压缩机进出口管道应采取隔声、消声措施；若压缩机的噪声超标时， 应设隔声罩。低温法空气分离设备的纯化装置和常温空气分离设备的吸附器的放散管均 应设置消声器。 条文说明 氧气站的噪声源主要是由气体动力噪声、机械噪声和电动机噪声构成。气体动 力噪声来源于各种类型的气体压缩机和各种形式的压缩气体放散管，其中活塞式压缩机 的气缸周期性吸气、排气使管道中气体发生压力波动、气柱振动产生噪声，因其转数低， 其噪声频谱呈低频特性；
48、离心式压缩机是由气体涡流和摩擦产生噪声，其噪声频谱呈中、 高频特性。压缩气体从压缩机或压力管道放空时，由于气体压力骤减，以很高的速度排 人大气，将在放散管口产生强烈的涡流噪声，其频率和声压级都较高，可达 110dB(A)-130 dB(A)。在氧气站内压缩气体放散管噪声声压级较高，且放散频度较多的是低温法空气分 离设备的纯化器及常温空气分离设备的吸附器的放散管，所以本条规定均应设置消声器。 4.0.18 低温液体加压用的低温液体泵应设置人口过滤器、轴封气和加温气体人口，以及低 温液体泵出口设压力报警装置、轴承温度过高报警装置。 4.0.19 低温液体产品采用水浴式汽化器时，应设置水温调节装置和
49、出口气体温度过低报警 装置。 条文说明 水浴式汽化器是用蒸汽加热水，用热水加热汽化低温液体。采用水温调节装置 保持热水温度恒定，从而使出口气体温度恒定。为了防止调节失灵时出口气体温度过低 造成碳钢管道结霜甚至冻坏，设计上应设有出口气体温度过低报警，这一温度通常设定 为 15。 4.0.20 常温法空气分离设备和小型低温法空气分离设备生产的空气分离产品宜采用压力气 体贮罐贮存；大、中型低温法空气分离设备生产的空气分离产品，以及贮存量较大的空 气分离产品宜采用低温液体贮罐贮存，亦可根据用户自身的需求，采用压力气体贮罐贮 存。 条文说明 氧气站产品气体储存系统有压力气体贮罐贮存与低温液体贮罐贮存。压力气体 贮罐贮存依靠贮存压力和最低释放压力之差贮存气体，其贮量有限，一般是 10 倍-20 倍 贮罐水容积；低温液体贮存由于液态气体汽化后体积较大，因而贮存量较大，低温液体 贮存的单位贮存量投资低于压力气体贮罐；但生产低温液体产品的能耗较高。因此选择 时应根据下列因素进行综合比较后确定： （1）由于常温法空气分离设备不生产液体产品，小型低温法空气分离设备由于产量 小，通常也不提取液体产品。所以低温
