氧气站规范.docx

1、氧气站规范氧 气 站 设 计 规 范 G B 5 0 0 3 0 - 2 0 1 31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准建筑设计防火规范 GB50016中的有关规定，使用或

2、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。 ：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。2.0.3 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

3、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。 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。：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。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

4、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。 ：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。:采用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

5、 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

6、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”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

7、生源水平间距（m）乙炔发生器型式乙炔站（厂）安装容量（m 3/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 净化装置水入电石式w 101005010-30200w 30300电石入水式001005030-90200w 90300电石、炼焦、炼油、聚乙烯及其衍生 物、液化石油气生产500100乙烯、合成氨、硝酸、煤气、硫化物 生产300300炼钢（高炉、平炉、电炉、转炉）车L 钢、型钢浇铸生产20050大批量金属切割、焊接生产（如金属 结构车间20050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

8、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序号烃类名称允许极限含量（mg/m3）空气分离塔内设有液 空吸附器空气分离塔前设置分子筛 吸附净化装置1乙炔0.252.52炔衍生物0.010.53C5、C6饱和和不饱和烃类杂质总计0.0524C3、C4饱和和不饱和烃类杂质总计0.325G饱和和不饱和烃类杂质及丙烷总计10106硫化碳CS20.037氧化亚氮 Nb00.78二氧化碳7009甲烷810粉尘30注：序号1-5的允许极限含量（

9、mg/m3） ”指的是“允许极限碳含量（ mg/n3） ”。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

10、空气分离设备吸气口空气质量要求增加了甲烷、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。m。3.0.4的规定各类建筑物、构筑物之间的防火间距建筑物、构筑物氧气站的火灾危 险性为乙类的建筑 物氧气贮罐总容积（m3） 50000其他各类建筑物耐 火等级一、二级10101214三级12121416四级14141618民用建筑25182025明火或散发火花地点25253035重要公共建筑5050室外

11、变、配电站（ 35KV-500KV，且每台变压器为 10000KVA以上）以及总油量超过 5t的总降压站25202530厂外铁路线中心线2525厂内铁路线中心线（氧气站专用线除外）2020厂外道路（路边）1515厂内道路（路边）主要1010次要55电力架空线1.5倍电杆高度1.5倍电杆高度3 5注：固定容积氧气贮罐的总容积按几何容置（ m）和设计压力（绝对压力为 10 Pa）的乘积计算。液氧贮罐以1用液氧折合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。3.0.4对其他各类建筑物之间规定的间距增加 2m3.0.6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

12、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。m3的氧气贮罐与其使用厂房的防火间距不限。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。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、

13、热处理车间等”的表述。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。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3.0.13 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

14、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GB “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、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，该不燃表面应在液气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

15、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。3.0.4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 10m。 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

16、.0h 的不燃烧体墙分隔，并应设直通室外的出口。使用安全规则JB6898的有关规定。4 工艺系统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

17、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，社会经济效益显着，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

18、、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-300k m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。为此作了本条规定。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

19、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 KW?h/m3-0.40 KW?h/m3，小型空气分离设备为 0.6 KW?h/m3-0.7 KW?h/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116000m/h。我国低温法空气分离设备的生产技术水平与国 外的差距正在逐渐缩小，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

20、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 KW?h/m3。由于空气分离方法不同、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

21、备。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 300m3/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

22、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

23、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 0.5卩m时，应大于或等于99%;粒径小于2卩m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1.0X 10-6，水分含量宜小于2.6X 10-6，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

24、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 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 1.0MP5。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

25、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，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

26、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 1.0X10-6，水分含量为露点-70C,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，只要二氧化碳含量小于 1.0X106，露点均可小于-70C。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

27、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。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

28、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” 。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lXl0-6-2X 10-6；二

29、是采用规整 填料塔，在粗氩塔内一次脱氧至1X 106-2 X 106，即全精馏制氩。后者工艺简单安全，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。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展的。2

30、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 18.2X 10-6、5.24X 106、1.4X 106、0.086X 106。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 m7h、氪0.0283 m/h、氙0.022 n?/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高纯不同等级，各个等级的

31、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。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