應(yīng)用化工專業(yè)畢業(yè)論文

【專家解說】：石油化工裝置設(shè)計與安全 摘　要:針對石油化工裝置中存在的危險因素,從工藝設(shè)計、裝置布置設(shè)計、工藝管道設(shè)計、設(shè)計缺陷防范等多方面 詳細(xì)介紹保證石油化工裝置安全的設(shè)計方法和措施,強調(diào)了安全設(shè)計的重要性。 關(guān)鍵詞:石油化工裝置;設(shè)計;安全 石油化工裝置的生產(chǎn)過程復(fù)雜,條件苛刻,制約 因素多,裝置布置密集,管道縱橫交錯,加工處理的 原料及產(chǎn)品多屬可燃、易爆、有毒介質(zhì),還有社會、經(jīng) 濟、管理等原因,裝置必然存在潛在的火災(zāi)、爆炸和 中毒危險。 說到安全,人們更多想到的是生產(chǎn)領(lǐng)域,更側(cè)重 于生產(chǎn)過程中的防范。實際上,從標(biāo)本兼治的理念 來看,設(shè)計成品的質(zhì)量對安全生產(chǎn)有著不可忽視的 影響。石油化工裝置設(shè)計安全是預(yù)防火災(zāi)爆炸事故 發(fā)生,實現(xiàn)安全生產(chǎn)的一項重要工作。 如何保證裝置設(shè)計安全,首先要嚴(yán)格、正確地執(zhí) 行相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,特別是強制性標(biāo)準(zhǔn)。除此而 外,設(shè)計人員還應(yīng)做些什么?下面是自己的一些學(xué) 習(xí)體會,供關(guān)心設(shè)計和生產(chǎn)安全的同行參考。 1　裝置危險因素 石油化工裝置存在的危險因素大致歸結(jié)如下: 中毒危險、火災(zāi)爆炸危險、反應(yīng)性危險、負(fù)壓操作、高 溫操作、高壓操作、低壓操作、腐蝕、泄漏、明火源。 2　工藝安全設(shè)計 2.1　工藝路線的安全設(shè)計 工藝方法安全是裝置設(shè)計安全的基礎(chǔ)。在項目 立項和可行性研究階段,要充分考慮工藝路線的安 全。 2. 1. 1　盡量選用危險性小的物料 實現(xiàn)產(chǎn)品的原料及輔料不都是唯一的,有選擇 余地時,應(yīng)盡量選用危險性小的物料。 2. 1. 2　盡量降低工藝過程條件的苛刻程度 工藝過程條件的苛刻程度不是不能改變的,如 采用催化劑或選用好的催化劑、改氣相進(jìn)料為液相 進(jìn)料,都能緩解反應(yīng)的劇烈程度。 2. 1. 3　盡量使流程簡單化 流程越復(fù)雜,參數(shù)越多,干擾也越大。所以應(yīng)盡 量使流程簡單化,如避開一臺設(shè)備完成多種功能的 復(fù)雜流程,采用多臺設(shè)備分別完成各自功能的簡單 流程。 2. 1. 4　盡量減少危險介質(zhì)的藏量 危險介質(zhì)的藏量越大,事故時的損失和影響范 圍也越大,所以,應(yīng)盡量減少危險介質(zhì)的藏量。 2.2　工藝過程的安全設(shè)計 1)原料和產(chǎn)品為易燃易爆介質(zhì)的生產(chǎn)工藝過 程,工藝設(shè)計時必須考慮防火、防爆等安全對策措 施。 2)有危險反應(yīng)的工藝過程,應(yīng)設(shè)置必要的報 警、自動控制及自動連鎖停車的設(shè)施。 3)工藝過程設(shè)計應(yīng)提出保證供電、供水、供風(fēng) 及供汽系統(tǒng)可靠性的措施。 4)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況或發(fā)生火災(zāi)爆炸事 故需要緊急停車時,應(yīng)設(shè)置必要的自動緊急停車措 施。 5)工藝過程中放空的可燃?xì)怏w或液體(包括安 全閥排放),應(yīng)采取必要的安全措施,不得任意排 放。液化烴類設(shè)備和管道的放空應(yīng)進(jìn)入火炬系統(tǒng), 并注意若泄放物夾帶有液體時,需設(shè)分液罐;可燃介 質(zhì)設(shè)備和管道的排凈應(yīng)設(shè)密閉收集系統(tǒng);毒性、腐蝕 性介質(zhì)排放應(yīng)進(jìn)行無害化處理。 6)采用新工藝、新技術(shù)進(jìn)行工藝過程設(shè)計時, 必須審查其防火、防爆設(shè)計資料,核實其在安全防 火、防爆方面的可靠性,確定所需的防火、防爆設(shè)施。 7)引進(jìn)國外技術(shù)自行設(shè)計時,工藝過程的防 火、防爆設(shè)計,必須滿足我國安全防火、防爆法規(guī)及 標(biāo)準(zhǔn)的要求;成套引進(jìn)的項目,其工藝過程的防火、 防爆設(shè)計,除必須符合引進(jìn)合同所規(guī)定的條款及確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范外,應(yīng)審查國外廠商提供的各種防火、 防爆設(shè)計內(nèi)容,不得低于我國現(xiàn)行防火、防爆規(guī)范、 法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的要求。 2.3　工藝流程的安全設(shè)計 1)火災(zāi)爆炸危險性較大的工藝流程設(shè)計,應(yīng)針 對容易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的部位和特定時期(如開 車、停車及操作切換等),采取有效的安全措施。 2)工藝流程設(shè)計,應(yīng)考慮正常操作、正常開停 車、異常操作處理及緊急事故處理時的安全措施。 3)工藝安全泄壓系統(tǒng)設(shè)計,應(yīng)考慮設(shè)備及管道 的設(shè)計壓力,允許最高工作壓力與安全閥、防爆膜的 設(shè)定壓力的關(guān)系,并對火災(zāi)時的排放量,停水、停電 及停汽等事故狀態(tài)下的排放量進(jìn)行計算及比較,選 用可靠的安全泄壓設(shè)備,以免發(fā)生爆炸。 4)石油化工企業(yè)火炬系統(tǒng)的設(shè)計,應(yīng)考慮進(jìn)入 火炬的物料量、物料性質(zhì)、物料壓力、溫度、堵塞、爆 炸等因素的影響。 5)工藝流程設(shè)計,應(yīng)全面考慮操作參數(shù)的監(jiān)測 儀表、自動控制回路,設(shè)計應(yīng)正確可靠,吹掃應(yīng)考慮 周全,應(yīng)盡量減少工藝流程中火災(zāi)爆炸危險物料的 存量。 6)控制室的設(shè)計,應(yīng)考慮事故狀態(tài)下不致受到 破壞或倒塌,并能實施緊急停車、減少事故的蔓延和 擴大。 7)工藝操作的計算機控制設(shè)計,應(yīng)考慮分散控 制系統(tǒng)、計算機備用系統(tǒng)及計算機安全系統(tǒng),確保發(fā) 生火災(zāi)爆炸事故時能正常操作。 8)對工藝生產(chǎn)裝置的供電、供水、供風(fēng)、供汽等 公用設(shè)施的設(shè)計,必須滿足正常生產(chǎn)和事故狀態(tài)下 的要求(如儀表的供電應(yīng)有事故電源,供氣應(yīng)有貯 氣罐,容量應(yīng)能保證停電、停氣后維持15min以上的 用量;供水中斷時,冷卻系統(tǒng)應(yīng)能維持正常冷卻10 分鐘以上;燃料也應(yīng)考慮事故儲備量),并符合有關(guān) 防火、防爆法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 9)應(yīng)盡量消除產(chǎn)生靜電和靜電積聚的各種因 素,采取靜電接地等各種防靜電措施。靜電接地設(shè) 計應(yīng)遵守有關(guān)靜電接地設(shè)計規(guī)程的要求。 10)工藝流程設(shè)計中,應(yīng)設(shè)置各種自控檢測儀 表、報警信號系統(tǒng)及自動和手動緊急泄壓排放安全 連鎖設(shè)施。非常危險的部位,應(yīng)設(shè)置常規(guī)檢測系統(tǒng) 和異常檢測系統(tǒng)的雙重檢測體系。 2.4　物料的安全設(shè)計 1)對生產(chǎn)過程中所用的易發(fā)生火災(zāi)爆炸危險 的原材料、中間物料及成品,應(yīng)列出其火災(zāi)危險特 性,如閃點、自燃點、引燃溫度、沸點、熔點、爆炸極 限、相對密度、水溶性等,綜合分析研究介質(zhì)的火災(zāi) 危險性(分類見GB50160、GBJ16)、工作場所最高允 許濃度(見TJ36)、急性中毒(LC50或LD50)及發(fā)病 情況、慢性中毒患病癥狀及后果、致癌性(毒物危害 程度分級見GB5044)、反應(yīng)危險性、儲運要求等,在 設(shè)計時采取有效的控制或預(yù)防措施。 2)可燃?xì)怏w和可燃液體的生產(chǎn)和使用應(yīng)盡量 在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行,氣相空間的可燃?xì)怏w和可燃蒸 氣的濃度應(yīng)控制在爆炸極限濃度之外。 3　裝置布置的安全設(shè)計 1)裝置的平面布置,除應(yīng)按工藝流程進(jìn)行設(shè)計 外,還應(yīng)考慮符合有關(guān)防火、防爆規(guī)范的要求,并方 便操作、維修和消防作業(yè),有利于人員疏散。 2)裝置中處理同類火災(zāi)爆炸危險物料的設(shè)備 或廠房,應(yīng)盡量集中布置,便于統(tǒng)籌安排防火防爆設(shè) 施。 3)裝置內(nèi)的設(shè)備,應(yīng)盡量布置在露天、敞開或 半敞開式的建筑物、構(gòu)筑物內(nèi),以減少火災(zāi)爆炸時造 成的損壞。 4)有爆炸危險的生產(chǎn)部位應(yīng)布置在單層廠房 內(nèi),并應(yīng)靠近廠房的外墻。若布置在多層廠房內(nèi),易 燃易爆的生產(chǎn)部位應(yīng)布置在最上一層靠外墻處。在 有爆炸危險的廠房內(nèi),不應(yīng)設(shè)置辦公室、休息室等管 理設(shè)施。 5)有火災(zāi)爆炸危險的生產(chǎn)廠房,靠近易燃易爆 部位應(yīng)設(shè)置必要的泄壓面積,泄壓部位不應(yīng)布置在 鄰近人員集中或交通要道處,以減小對鄰近生產(chǎn)裝 置和建筑物的影響。必要時可設(shè)防護擋板或防護空 地。有火災(zāi)爆炸危險的生產(chǎn)設(shè)備、建筑物、構(gòu)筑物應(yīng) 布置在一端,也可設(shè)在防爆構(gòu)筑物內(nèi),如爆炸危險性 大的反應(yīng)器與其他設(shè)備之間應(yīng)設(shè)防爆墻隔離;若多 個反應(yīng)器,其間也應(yīng)設(shè)防爆墻相互隔離。明火設(shè)備 的布置應(yīng)遠(yuǎn)離可能泄漏易燃液化氣、可燃?xì)怏w、可燃 蒸氣的工藝設(shè)備及貯罐。 6)裝置內(nèi)露天布置的設(shè)備、貯罐、建筑物及構(gòu) 筑物,宜按生產(chǎn)流程分區(qū)集中布置。 7)裝置的集中控制室、變配電室、分析化驗室 等輔助建筑物,應(yīng)布置在非防火防爆危險區(qū)。 8)裝置各類設(shè)備、建筑物、構(gòu)筑物的布置間距, 應(yīng)滿足防火、防爆距離的要求,合理設(shè)置消防通道, 不能使消防作業(yè)出現(xiàn)死角,重視設(shè)備聯(lián)合平臺和框 架安全疏散通道的連接性,最大限度的方便作業(yè)人 員操作和檢修。 4　工藝管道的安全設(shè)計 1)工藝管道必須安全可靠,且便于操作。設(shè)計 中所選用的管道、管件及閥門的材料,應(yīng)保證有足夠 的機械強度及使用期限。管道的設(shè)計、制造、安裝及 試壓等技術(shù)條件應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 2)工藝管道的設(shè)計應(yīng)考慮抗震和管道振動、脆 性破裂、溫度應(yīng)力、失穩(wěn)、高溫蠕變、腐蝕破裂及密封 泄漏等因素,并采取相應(yīng)的安全措施加以控制。 3)工藝管道上安裝的安全閥、防爆膜、泄壓設(shè) 施、自控檢測儀表、報警系統(tǒng)、安全連鎖裝置及衛(wèi)生 檢測設(shè)施,應(yīng)設(shè)計合理且安全可靠。 4)工藝管道的防雷電、暴雨、洪水、冰雹等自然 災(zāi)害以及防靜電等安全措施,應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要 求。 5)工藝管道的取樣、廢液排放、廢氣排放等設(shè) 計,必須安全可靠,且應(yīng)設(shè)置有效的安全設(shè)施。 6)輸送火災(zāi)危險性為甲、乙類介質(zhì)或有毒、腐 蝕性介質(zhì)的管道,不應(yīng)穿過與其無關(guān)的建筑物、構(gòu)筑 物。集中敷設(shè)于同一管架上的各種介質(zhì)管道必須留 有規(guī)定的間距。多層管架中的熱料管道應(yīng)布置在最 上層,腐蝕性介質(zhì)管道應(yīng)布置在最下層;易燃液體及 液化石油氣體管道嚴(yán)禁與蒸汽、熱料管道相鄰布置; 助燃與可燃介質(zhì)管道之間,宜用不燃物料管道隔開 或保持不低于250mm的間距。 7)根據(jù)輸送介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、壓力等因素正 確選擇管材,不可隨意選用代材或誤用,不得使用存 有缺陷的管材,如輸送極度危害介質(zhì)、高度危害介質(zhì) 及液化烴的壓力管道應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)鋼制造;輸送可燃 介質(zhì)的管道不得用沸騰鋼制造;含碳量大于0. 24% 的材料,不宜用于焊制管子及管件。 8)嚴(yán)格按照工藝條件要求設(shè)計。管道的連接 方式要合理,除必要的法蘭連接外,應(yīng)盡量采用焊 接;除另有規(guī)定外,活接頭不宜用于有毒介質(zhì)管道; 管道上小口徑分支管應(yīng)采用加強管接頭與主管連 接;連接不同壓力等級管道的閥門、法蘭等管道組成 件,應(yīng)按苛刻條件選用。 9)無論是單一的危險介質(zhì),還是包含足以造成 危害的危險介質(zhì)的物料,有關(guān)的管道、管件、閥門、墊 片等均應(yīng)根據(jù)危險介質(zhì)的危害程度選用材料和類 型。 10)工藝管道的絕熱保溫、保冷設(shè)計,應(yīng)符合設(shè) 計規(guī)范的要求。 11)腐蝕是導(dǎo)致設(shè)備、管道破壞引起火災(zāi)的重 要原因,應(yīng)根據(jù)輸送物料的腐蝕性合理選擇耐腐蝕 材料和腐蝕余量。 5　設(shè)計缺陷的防范 5.1　增強設(shè)計與安全相關(guān)聯(lián)的意識 設(shè)計是項目的源頭,只有設(shè)計安全才能保證項 目本質(zhì)安全。作為設(shè)計人員,首先要有很強的責(zé)任 心、使命感,敬業(yè)愛崗?！安粋e人、不傷害自己、 不被別人傷害”,這段話最有力的保障就是自己的 設(shè)計成品本質(zhì)安全。 5.2　做好設(shè)計的組織工作 有些設(shè)計項目由于要求的工期很緊,或人員配 備、項目組織、時間安排不合理(如前松后緊),致使 加班加點工作都很難保證按要求的工期完成設(shè)計, 在這種情況下,趕工期的思想會占上風(fēng),導(dǎo)致違反工 作程序,使設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)性受到影響,給設(shè)計帶來風(fēng) 險。 5.3　提高設(shè)計人員的素質(zhì) 人是設(shè)計的主體,人的素質(zhì)影響著設(shè)計的質(zhì)量。 一方面設(shè)計者要有創(chuàng)造性思維,不能總是習(xí)慣于用 已有的方式方法去解決問題,要重視自身知識水平 的提高。另一方面,在設(shè)計過程中,要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī) 范,設(shè)計要詳盡。有些問題就是由于設(shè)計交代不清 楚,施工單位無所適從簡單了事造成的。 5.4　正確使用設(shè)計經(jīng)驗 首先,經(jīng)歷多、閱歷豐富是好事,但過于依賴它, 經(jīng)常根據(jù)以往的經(jīng)歷感性地或定性地做出選擇或判 斷,而不作更深層次的研究,就可能一時麻痹,留下 不安全的隱患;另外,缺乏經(jīng)驗,對可能會發(fā)生的問 題缺乏預(yù)見,考慮不周全,即使存在偏差,一時也無 能力察覺,也可能造成設(shè)計缺陷,埋下長期的不安全 隱患。 5.5　提高設(shè)計工作的管理水平 建立完善的技術(shù)管理程序,配備準(zhǔn)確齊全的設(shè) 計基礎(chǔ)資料及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,各專業(yè)人員要緊密配 合,減少邊緣錯誤,校核、審核要嚴(yán)格,將差錯降到最 低程度。 5.6　加強信息反饋工作 有了大量的反饋信息,才能不斷地做出調(diào)整,使 設(shè)計更科學(xué)合理,更加完善。一方面要對自身設(shè)計 的工程項目進(jìn)行充分的調(diào)查了解,另一方面還應(yīng)更 多地了解已建各類工程項目,取長補短。反饋工作 做扎實了,一些失誤就不會重演。(下轉(zhuǎn)第37頁) 5.7　采用先進(jìn)的設(shè)計方法和手段 設(shè)計方法和手段的不斷進(jìn)步能有效地提高設(shè)計 質(zhì)量。作為設(shè)計者,會受生理和心理等因素的影響, 容易出現(xiàn)偏差,技術(shù)的進(jìn)步,極大地補償了人的缺 陷。當(dāng)前,計算機輔助設(shè)計CAD正在廣泛應(yīng)用,它 使設(shè)計工作更高效、更優(yōu)質(zhì),使一些易出差錯的環(huán)節(jié) 不復(fù)存在。掌握CAD設(shè)計手段是現(xiàn)階段設(shè)計者的 基本要求,也是設(shè)計者知識水平不斷更新提高的體 現(xiàn)。 參考文獻(xiàn): [1]　王懷義.石油化工管道安裝設(shè)計[M].北京:中國石化 出版社. [2]　化工工藝設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社. [3]　石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范[G].中國石油化工總公 司. [4]　石油化工設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社. 37