石化领域制氮机以PSA 变压吸附制氮为主，氮气本身不可燃，但设备安装区域存在烃类、氢气等爆炸性气体；风险来源是电气火花、静电、高温表面、油品污染、氧含量超标、窒息风险、压力容器超压。

一、爆炸危险区域划分与防爆选型要求

1. 危险区域划分

0 区：持续 / 长期存在爆炸性气体；一般不允许布置制氮机本体。

1 区：正常运行时可能出现爆炸性气体；制氮机电气全部需要防爆。

2 区：仅故障状态短时出现爆炸性气体，石化最常见布置区域。

工程优先方案：制氮主机放在非危险区，仅氮气输送管道接入危险区，大幅降低防爆成本；受场地限制必须放在 1/2 区时，整机电气按危险区等级选型。

2. 防爆等级选型

防爆标识示例：Ex d IIB T4 Gb、存在氢气场景升级为 Ex d IIC T4 Gb

气体组别：IIB 适用于烃类（汽油、柴油、乙烷等）；IIC 可用于含氢气、乙炔环境，IIC 可以替代 IIB，不能反向替代

温度组别：T4（最高表面温度≤135℃），石化制氮机标配；防止高温表面引燃可燃蒸气

防爆型式：

Ex d 隔爆型：电机、电磁阀、传感器

Ex e 增安型：接线箱、端子盒

Ex p 正压外壳型：控制柜（正压吹扫，维持壳内正压，阻止外部可燃气体进入）

防护等级：户外石化环境≥IP54，盐雾、硫化氢腐蚀环境建议 IP65，电缆引入采用防爆密封接头，防止水汽、烃类渗入破坏防爆性能

3. 电气防爆强制要求

所有电机、电磁阀、氧分析仪、压力 / 温度变送器、声光报警器、PLC 柜，凡在危险区内的电气元件都要有防爆合格证，不能普通电气加防护罩替代。

电缆：危险区域采用铠装电缆 + 防爆密封接头，严禁明敷非防爆软管；电缆穿线管密封隔离。

接地与防静电：整机、管道、吸附塔、过滤器做等电位接地；金属管道跨接，接地电阻≤10Ω；消除气体流动、分子筛摩擦产生的静电。

二、本体工艺安全设计（PSA 制氮系统）

1. 压缩空气预处理系统（防爆前置保障）

空气入口很容易吸入厂区烃类油气，污染分子筛，带来燃爆风险：

多级过滤：初效 + 聚结除油过滤器 + 活性炭除油，控制压缩空气含油＜0.01mg/m³；油份进入吸附塔会造成分子筛失效、积油自燃风险。

冷干机 / 吸干机，控制压力露点≤-40℃，防止水分损坏分子筛。

进气增设可燃气体探测器：当空气中烃类超标，联锁停机，切断进气。

2. PSA 制氮主机设计

吸附塔属于压力容器，按特种设备设计，设置安全阀、压力变送器，超压联锁泄压，定期校验安全阀。

吸附塔、管路材料：304/316 不锈钢；法兰选用缠绕垫片，防止泄漏；管道按 ASME B31.3 或 SH/T 3501 石化管道规范。

消声器：吸附塔泄压口消声器内置阻火元件，防止外部火焰回窜进入设备内部。

分子筛保护：防止分子筛粉末被气流带出，设置滤网；分子筛严禁使用油类润滑。

3. 氮气纯度 / 氧含量联锁（石化最重要安全联锁）

氮气用于储罐氮封、反应器惰化时，如果氧含量超标，会直接导致工艺系统爆炸风险：

出口在线氧分析仪（防爆型），SIS 安全仪表系统联锁：氧含量高于设定值 → 自动打开放空阀，不合格氮气排空，切断去往石化工艺 / 储罐的供气，同时声光报警、DCS 报警；关键场景 SIS 独立于 DCS，满足 SIL 等级要求。

氮气总管、罐区氮封支管多点氧含量监测。

三、安全联锁、报警与监测系统设计

压力联锁：空压机超压、吸附塔高低压超限 → 停机 + 泄压报警；低压报警防止供气中断导致氮封失效。

可燃气体探测：制氮撬周围布置可燃气体探测器（GB50493），烃类泄漏超标，联锁停机、启动通风。

缺氧监测（窒息风险）：制氮机房 / 集装箱内设置氧含量探测器，氮气泄漏氧浓度下降，联锁强制通风；氮气无色无味，窒息是制氮系统重大隐形风险。

温度监测：电机、压缩空气温度监测，超温报警停机。

备用冗余：石化关键装置氮封，制氮机宜一用一备，故障自动切换，防止氮封中断。