化工厂设计和操作安全—危险源控制.ppt
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1、第三章 化工厂设计和操作安全,危险源控制,掌握的知识点,工厂选址和布局的安全问题 化工工艺的物料、过程和操作安全问题 化工单元的区域规划、管线配置和装置设施安全设计 压力容器的类型、材料性能和安全设计要求 了解压力容器的制造安装、检验要求和安全附件 了解化 工装置的维护必要、预防维护和非常规运行维护 化工装置的设备安全维护要求 了解电、水、气和废料处理设施安全。,3.1 工厂的定位、选址和布局,化工厂安全贯穿于规划、设计、建厂、试车、投产的全过程。3.1.1 危险与防护的一般考虑 一级危险:从人、物、环考虑,请问有哪些?危险 二级危险:火灾、爆炸、游离毒性物质释放等 第一道防护线:解决方案:第
2、二道防护线: 第三道防护线:有效的急救和医疗设施 (具体措施),3.1 工厂的定位、选址和布局,解决危险方案的措施应考虑: 地形 危险的集中:如原料集中 自然 水量 结合 并离开区域 主导风方向 方法 人工:隔开距离 危险的标识 3.1.2 化工厂的定位-在哪建厂? 一般遵循的基本原则-P4950,3.1.3工厂选址的安全问题,隔开距离,把厂址选择在一个孤立地区。把工厂置于社区的下风区,可以依据主导风方向。工厂的高建、构筑物要留有一定的间距。工厂产生的废液要经处理后排放,不可穿越公共地界。工厂的出入口要格外小心,避免严重的交通事故。临近有释放毒性或易燃气体的工厂,则建在其上风侧。保证有充足的水
3、源。地形方面,厂区内不应有低洼地。,3.1.4 工厂布局的安全问题,看看如下图,请你总结化工厂如何布局?,甲醇装置,3.1.4 工厂布局的安全问题,基本任务是结合厂区的内外条件确定生产过程中各种机器设备的空间位置,获得最合理的物料和人员的流动路线。工厂厂区的组成:(1)工艺装置区(2)罐区(3)公用设施区(4)运输装卸区(5)辅助生产区(6)管理区,3.1.4 工厂布局的安全问题,(1)工艺装置区最危险的区域 毒性或易燃物质、高温、高压、火源危险 机械设备多、管道多易发生故障 操作人员可能的失误 自动化程度高惟一优点 离开工厂边界一定的距离 集中而不是分散的分布 为何?方案 区域不宜太拥挤即有
4、单元间距 在火源和人口密集的下风区 安全评价内容:T、P,物料类型、量,设备类型等,3.1.4 工厂布局的安全问题,(2)罐区危险特点:潜在巨大的能量或(和)毒性安全总要求: A:人员、操作单元和储罐间保持尽可能远的距离 B:必须置于工厂的下风区域、且地势较低、道路畅通 C:强化标识、管理(人员进出、车辆速度等)安全基本要求: A:罐与罐的间距 B:罐与其他装置的间距 C:设置拦液堤所需要的面积,3.1.4 工厂布局的安全问题,(3)公用设施区公用设施区应该远离工艺装置区、罐区和其他危险区。由厂外进入厂区的公用工程干管, 也不应该通过危险区。工厂布局应该尽量减少地面管线穿越道路。并在装置中配置
5、回路管线如消防用水、电力等。锅炉设备和配电设备应该设置在易燃液体设备的上风区域。锅炉房和泵站应该设置在工厂中其他设施的火灾或爆炸不会危及的 地区。管线在道路上方穿过要引起特别注意。管路一定不能穿过围堰区冷却塔不宜靠近铁路、公路或其他公用设施和居民区。,3.1.4 工厂布局的安全问题,(4)运输装卸区铁路支线规划在工厂边缘地区装卸设施应该设置在工厂的下风区域,最好是在边缘地区。 原料库、成品库和装卸站应远离危险厂区。(5)辅助生产区维修车间和研究室要远离工艺装置区和罐区。维修车间应该置于工厂的上风区域。废水处理装置应该置于工 厂的下风远程区域。高温煅烧炉置于工厂的侧面风区域,并与其他设施隔开一定
6、的距离。,3.1.4 工厂布局的安全问题,(6)管理区 应该设置在工厂的边缘区域,并尽可能与工厂的危险区隔离。3.2 化工工艺设计3.2.1工艺流程图 工艺流程图的绘制是从基本的过程计算开始的。过程每一阶段的设计都必须满足安全要求,一切可能的危险都必须鉴别和估算出来,将其排除或采取预防措施对其进行限制。,3.2 化工工艺设计,工艺流程图是描述过程的主要文件,它表示出了主要设备、主要物流路线和控制点。对于正常操作预期的主要温度和压力,物料的流动和组成以及主要设备的设计能力都做了说明。3.2.2管线配置图3.2.3过程物料的安全评价过程物料的选择,应该就物料的物性和危险性进行详细地评估,对一切可能
7、的过程物料做总体考虑。,3.2 化工工艺设计,过程内物料过程物料 过程辅助物料过程危险评价和安全设计所需要的资料:P55-563.2.4 过程路线的选择过程路线的选择是在工艺设计的最初阶段完成的。过程路线的安全评价,应该考虑过程本身是否具有潜在危险,以及为了特定目的把物料加入过程,是否会增加危险。,3.2.4 过程路线的选择,有潜在危险的过程-即一旦失去控制就有可能造成灾难性后果的过程。如(P56):(1)爆炸、爆燃或强放热过程; (2)有粉尘或烟雾生成的过程;(3)在物料的爆炸范围或近区操作的过程; (4)在高温、高压或冷冻条件下操作的过程 (5)含有易燃物料的过程; (6)含有不稳定化合物
8、的过程; (7)含有高毒性物料的过程; (8)有大量贮存压力负荷能的过程,3.2.4 过程路线的选择,反应过程的安全分析、评估,有助于改善过程的安全。(敏感性因素) P56-57 (1)对潜在的不稳定的反应和副反应,如自燃或聚合等进行考察。(T、C) (2)考虑混合、反应物和热源的低效配置、操作故障、设计失误、 发生不需要的副反应、热量、反应器失控、结垢等引起的危险。(3)评价副反应是否生成毒性或爆炸性物质,是否会有危险垢层形成。 (4)考察物料是否吸收空气中的水分变潮,表面粘附形成毒性或腐蚀性 液体或气体。,3.2.4 过程路线的选择,(5)确定所有杂质对化学反应和过程混合物性质的影响。 (
9、6)确保结构材料彼此相容并与过程物料相容。 (7)考虑过程中危险物质的积累,如可燃物、毒性中间体。 (8)考虑催化剂行为的各个方面,如老化、中毒、粉碎、活化、再生等。,3.2.4 过程路线的选择,有潜在危险的操作过程安全评价的重要内容(1)易燃或毒性液体或气体的蒸发和扩散; (2)可燃或毒性固体的粉碎和分散; (3)易燃物质或强氧化剂的雾化; (4)易燃物质和强氧化剂的混合; (5)危险化学品与惰性组分或稀释剂的分离 (6)不稳定液体的温度或压力的升高。,3.2.4 过程路线的选择,间歇过程和连续过程比较P573.2.5 工艺设计安全校核 为了确保过程安全,有必要对设计和操作的每一细节逐一校核
10、。(1)物料和反应的安全校核。如查询过程物料的毒性,确定过程物料在所有过程条件下的有关物性,鉴别一切可能的化学反应,对预期的和意外的化学反应都要考虑。P58 (2)过程安全的总体规范。如过程的规模、类型和整体性是否恰当。过程的放大是否正确。P58(3)非正常操作的安全问题。如考虑偏离正常操作会发生什么情况,对于这些情况是否采取了适当 的预防措施。 P59,3.3化工单元区域规划,化工单元区域规划是定出各单元边界内不同设备的相对物理位置。3.3.1 加工单元区域的规划(1)设备配置的直线排列-见下图 方法:单元中大多数塔器、筒体、换热器、泵和主要管线成直线狭长排列。构成单元区域的骨架。,(1)设
11、备配置的直线排列,结论(特征):设备配置直线的两边都与厂区道路连接。优点:1)便于救火、疏散、设备安装撤出;2)连接道路可以作为阻火堤,把设备配置线与厂区其余部分隔离。钢制框架与道路邻接。热交换器设置在框架上部,冷却水箱设置在框架下部。设备配置直线上的精馏塔、热交换器、馏出液接受器、回流筒等装置,一般采用框架结构平坡式布局方式。,(1)设备配置的直线排列,管架也设置在设备配置直线上。泵排设置在设备配置直线的旁边,与道路邻接。筒体、泵、装配有观测平台的蒸馏塔以及需要桥式吊车钢梁导轨吊 人的设备,按序定在设备配置线上,从而把相关的危险操作集中在一起。管线布局,3.3.1 加工单元区域的规划,(2)
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