石油化工装置设计安全.doc
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1、石油化工装置设计平安一、前言二、装置危险因素三、工艺路线选择的平安考虑四、工程设计的平安一、前言 石油化工装置多以石油、天然气及其产品为原料进展加工处理,以得到社会所需各种产品。装置的原料与产品,多属可燃、易爆有毒物质,装置必然存在着潜在的火灾、爆炸与中毒危险。 据美国化学工程师协会(AICHE)1992年休斯敦工艺装置平安论坛资料报导:近30年来,烃加工业火灾的频率与火灾造成的经济损失,一直呈增长趋势。另据统计:世界石油化工业近30年100起损失超过1000万美元的特大事故中,装置的比近六成。象1974年英国Flixborough的卡普纶装置、1989年美国得州Pasudend的聚乙烯装置、
2、1992年法国LaMde炼油厂、1994年英国Milford Haven炼油厂的火灾爆炸事故,都是触目惊心的。 这不只是由于石油化工装置较石油化工厂内其它设施有过程复杂、条件苛刻、制约因素多、设备集中等特点,还有社会的、经济的、管理的原因。综合如下: 1强调经济规模,工厂(装置)日趋大型化; 2减少建立用地,设备布置变得拥挤,资产密度加大。 3消除瓶颈扩能增效,节能、改善环境在现有装置内增加设备或设施。 4增加生产工日,长周期运转,设备得不到及时维修与更新。 5人员减少,操作管理人员流动性大。 6技术、装备、培训是否及时跟进,也是原因之一。 这种现状,必然加重设计平安的责任。 如何做到设计平安
3、,如何对石油化工过程潜在的各种危险进展识别,如何对偏离过程条件做出估计,并在工程建立的根底环节(设计)上采取措施,防患于未然,已为人们广为关注。 国外现在较为通行的做法是,除强调本质平安设计外,在工程设计中推行?危险性与可操作性研究?(Hazard and Operability Study缩略为HAZOP),用一系列对过程偏离研究提示,系统地、定性地去认识过程危险与潜在的操作问题,找到偏离设计意图的原因与可能出现的后果,并采取措施。在工程管理上,推行?平安卫生执行程序?(Health and Safety Executive缩略为HSE),对工程各阶段的平安、卫生与环保内容进展审查,确识。此
4、外,还可以应业主要求,对工程进展平安评估。 我国石油化工装置设计,尚无一套完整的平安分析方法与管理体系。有关平安、卫生与环保要求,多分散在有关政府法规与各级标准标准中,执行管理有诸多不便,加之,设计中很多关于平安、卫生与环保的要求,标准标准没有或无法纳入。在工程管理上更是只重视“前期审查,无视“后期实施,往往出现事倍功半。 如何做到装置设计平安,首先要严格、正确地执行政府法规,标准标准(特别是强制性标准条文),它们不只是科学、技术与经历的综合成果,而且具有“法的性质。设计人员还该做些什么呢?笔者根据自己的学习与体会,曾零星写过些东西,现整理如下,供关心石油化工装置设计与生产平安的同行参考。二、
5、装置危险因素 要做到装置设计平安,首先应对装置存在的危险因素有所了解与掌握。 石油化工装置类型甚多,由于技术路线、原料、产品、工艺条件的差异,存在的危险因素不尽一样,大致归纳如下: 1中毒危险 石油化工生产过程中,以原料、成品、半成品、中间体、反响副产物与杂质等形式存在的职业性接触毒物,工人在操作时,可经过呼吸道,皮肤或经口进入人体,引起人体生理功能与正常构造的病理改变,轻那么扰乱人体的正常反响,降低人在生产中作出正确判断、采取恰当措施的能力,重那么能致人死亡,严重伤害或留下严重后遗症。 2火灾爆炸危险 可燃气体、油气、粉尘与空气形成的混合物,当其浓度到达爆炸限时,一旦被引燃,就会发生火灾爆炸
6、,火灾的辐射热与爆炸产生的冲击波,可能对人、设备与建构筑物造成杀伤与破坏。 尤其大量可燃气体或油气泄漏形成的蒸汽云爆炸,往往是消灭性。Flixborough与1984年我国某厂火灾爆炸事故就是例子。 3反响性危险 化学反响过程分吸热反响与放热反响两类。通常,放热反响较吸热反响更具危险性。特别是使用强氧化剂的氧化反响,有机分子上引入卤素原子的卤化反响;用硝基取代化合物中氢原子的硝化反响;一旦失控可能产生严重后果。 此外,石油化工过程中使用的某些原材料,具有很强的反响的活性,稍有不慎同样会给平安造成威胁。 4负压操作 负压操作易使空气与湿气进入系统,或是形成爆炸性气体混合物,或是空气中的氧与水蒸汽
7、引发的对氧,水敏感物料的危险反响。 5高温操作 可燃液体操作温度超过其闪点或沸点,一旦泄漏会形成爆炸性油气蒸汽云;可燃液体操作温度等于或超过其自燃点,一旦泄漏即能自燃着火或成为引燃源;高温外表也是一个引燃源,可燃液体溅落其上可能引起火灾。 6高压操作 高压增加泄漏可能性。高压引起的高速率泄漏,一旦引燃,将引发喷射式火灾,其强热辐射将严重损坏邻近设备与设施。 高压串入低压系统的后果也是严重的。 7低温操作 没有按低温条件设计。由于低温介质的窜入,而引起设备与管道的低温脆性破坏。 8腐蚀 腐蚀是导致设备与管道破坏引发火灾的常见因素,材料的搞腐蚀性能的重要性,在材料优化性能方面,仅次于材料的机械性能
8、,其耐蚀性多出于经历与试验,无标准可循。加之,腐蚀类型的多样性与千变万化的环境条件影响,又给腐蚀危险增加不可预见性。 9泄漏 泄漏是设备管道内危险介质释放至大气的重要途径。设备管道静密封与动密封失效,尤其温度压力周期变化、渗透性腐蚀性条件更易引起密封破坏。 设备管道上的薄弱环节,如波纹膨胀节、玻璃液位计等,一旦损坏会引起严重泄漏。 10明火源 燃烧三要素是空气、可燃气体与引燃源。一个1/2mm长的电弧或火花就能将氢气引燃。装置明火加热设备,高温外表,以及可能出现的电弧、静电火花、撞击摩擦火花、烟囱飞火的能量都是以引燃爆炸性混合物。 明火设备无异于一个常年引燃源。三、工艺路线选择的平安考虑 工艺
9、方法平安是装置设计平安的根底,在工程立项与可行性研究阶段,应充分注意工艺路线的平安考虑。 1尽量选用危险性小的物料 为获得某种目的产品,其原材料或辅助材料,并非都是唯一的。在有条件时,应优先采用没有危险或危险性小的物料。 2尽量缓与过程条件苛刻度 过程条件的苛刻度也不是不可改变的,比方,采用催化剂或更好的催化剂,采用稀释,采用气相进料代替液相进料,以缓解反响的剧列程度。 3删繁就简避开干扰 过程事故几率与影响因素有关,参数越多干扰越大。对一台设备完成多种功能的情况,能否采用多台设备,分别完成一个功能,以增加生产可靠性。 4尽量减少危险介质藏量 危险介质藏量越大,事故时损失与影响范围越大。如有可
10、能,尽力采用新设备、新技术以减少危险介质藏量。如用膜式蒸馏代替蒸馏塔,用连续反响代替间歇反响、用闪蒸枯燥代替盘式枯燥塔,用离心抽提代替抽提塔等。 5减少生产废料 减少生产废料,做到物尽其用,减少对环境的污染。过程用原料、助剂、溶剂、载体、催化剂等是否必需,是否可减少;是否可回收循环使用;废料是否能综合利用,进展无害化处理。四、工程设计的平安 工程前期工作完成之后,实施的第一步就是工程设计。 1工艺系统设计 工艺系统设计平安的任务是对危险物料与生产全过程进展有效控制。 A物料危险性描述 物料危险性通常可以用物料平安数据表(Material Safety Data Sheet)进展描述。主要内容如
11、下:一般火灾危险特性:闪点、引燃温度、自燃温度、爆炸极限、相对密度、沸点、熔点、水溶性。火灾危险性分类(见GB50160、GBJ16)。 对安康的危害性:工作场所有害物质最高允许浓度(见TJ36),急性毒性(LC50或LD50)及发病状况。慢性中毒患病状况及后果,致癌性,毒物危害程度分级(见GB5044) 反响性危险:环境条件下的稳定性,与水反响的剧烈程度,对热或机械冲击的敏感性。反响性危险等级(参考NPPA704)。 储运要求。 事故补救方法,应急措施。 B过程条件 正常生产过程,实质是各种工艺参数间的相对平衡。任一参数超范围的变化,平衡就被打破,可能导致事故。如何对过程条件进展控制与调节,
12、一旦失控如何紧急处置以防止与减少损失。 反响过程的各种反响,包括主反响、副反响,以及可能发生的有害反响,过程条件分析的任务就是要促进主反响,限制副反响、防止有害反响的发生。 C组合操作单元间衔接 石油化工装置实际是假设干工艺操作单元的组合。如何实现单元间的平安衔接,防止相互干扰,某单元处理故障或事故时,如何进展隔离,其它单元进展维持,如何平稳停车。 联合装置是假设干原概念装置的组合,资产密度相对加大,尤其要在工艺系统设计上处理好衔接。 D密封与密闭系统 连续散发可燃、有毒气体、粉尘或酸雾的生产系统,应设计成密闭的并设置除雾、除尘与/或吸收设施。 低沸点可燃液体、有毒液体,或能与空气中的氧气、水
13、份发生氧化、分解、自聚反响或变质时,应采用惰性气体密封,并保证惰性气体系统的平安。 对腐蚀介质,应有防腐的工艺措施。 E减少危险介质进入火场 在满足生产平稳前提下,尽量减少物料在设备内的停留时间,选用盘上存液量少的分馏设备。 对大型设备底部,大排量泵、高温(闪点,自燃点)泵入口、排量8m/h液化烃泵入口,液化烃罐出口,均应考虑设遥控隔离阀,事故时紧急迫断,以减少事故外泄量。 气体火灾的最好补救方法是切断气源。因此,气体加工装置边界可燃气体总管应设遥控隔离阀。 F设备的超压保护 GB150与?压力容器平安技术监察规程?都要求压力容器设超压保护;正排量泵及设备有超压保护要求的均应有平安泄压设施。
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