石油化工装置设计安全文档格式.docx
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石油化工装置设计安全文档格式.docx
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综合如下:
1.强调经济规模,工厂(装置)日趋大型化;
2.减少建设用地,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和更新。
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,必然加重设计安全的责任。
如何做到设计安全,如何对石油化工过程潜在的各种危险进行识别,如何对偏离过程条件做出估计,并在工程建设的基础环节(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,除强调本质安全设计外,在项目设计中推行《危险性和可操作性研究》(HazardandOperabilityStudy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和潜在的操作问题,找到偏离设计意图的原因和可能出现的后果,并采取措施。
在项目管理上,推行《安全卫生执行程序》(HealthandSafetyExecutive缩略为HSE),对项目各阶段的安全、卫生和环保内容进行审查,确识。
此外,还可以应业主要求,对项目进行安全评估。
我国石油化工装置设计,尚无一套完整的安全分析方法和管理体系。
有关安全、卫生和环保要求,多分散在有关政府法规和各级标准规范中,执行管理有诸多不便,加之,设计中很多关于安全、卫生和环保的要求,标准规范没有或无法纳入。
在项目管理上更是只重视“前期”审查,忽视“后期”实施,往往出现事倍功半。
如何做到装置设计安全,首先要严格、正确地执行政府法规,标准规范(特别是强制性标准条文),它们不只是科学、技术和经验的综合成果,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和体会,曾零星写过些东西,现整理如下,供关心石油化工装置设计和生产安全的同行参考。
要做到装置设计安全,首先应对装置存在的危险因素有所了解和掌握。
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相同,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、反应副产物和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,引起人体生理功能和正常结构的病理改变,轻则扰乱人体的正常反应,降低人在生产中作出正确判断、采取恰当措施的能力,重则能致人死亡,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,当其浓度达到爆炸限时,一旦被引燃,就会发生火灾爆炸,火灾的辐射热和爆炸产生的冲击波,可能对人、设备和建构筑物造成杀伤和破坏。
尤其大量可燃气体或油气泄漏形成的蒸汽云爆炸,往往是毁灭性。
Flixborough和1984年我国某厂火灾爆炸事故就是例子。
3.反应性危险
化学反应过程分吸热反应和放热反应两类。
通常,放热反应较吸热反应更具危险性。
特别是使用强氧化剂的氧化反应,有机分子上引入卤素原子的卤化反应;
用硝基取代化合物中氢原子的硝化反应;
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,具有很强的反应的活性,稍有不慎同样会给安全造成威胁。
4.负压操作
负压操作易使空气和湿气进入系统,或是形成爆炸性气体混合物,或是空气中的氧和水蒸汽引发的对氧,水敏感物料的危险反应。
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;
高温表面也是一个引燃源,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和设施。
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,而引起设备和管道的低温脆性破坏。
8.腐蚀
腐蚀是导致设备和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,其耐蚀性多出于经验和试验,无标准可循。
加之,腐蚀类型的多样性和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。
设备管道静密封和动密封失效,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、可燃气体和引燃源。
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,高温表面,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。
工艺方法安全是装置设计安全的基础,在项目立项和可行性研究阶段,应充分注意工艺路线的安全考虑。
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.尽量缓和过程条件苛刻度
过程条件的苛刻度也不是不可改变的,比如,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,以缓解反应的剧列程度。
3.删繁就简避开干扰
过程事故几率和影响因素有关,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,事故时损失和影响范围越大。
如有可能,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,用连续反应代替间歇反应、用闪蒸干燥代替盘式干燥塔,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,进行无害化处理。
项目前期工作完成之后,实施的第一步就是工程设计。
1.工艺系统设计
工艺系统设计安全的任务是对危险物料和生产全过程进行有效控制。
A.物料危险性描述
物料危险性通常可以用物料安全数据表(MaterialSafetyDataSheet)进行描述。
主要内容如下:
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)。
对健康的危害性:
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)
反应性危险:
环境条件下的稳定性,与水反应的剧烈程度,对热或机械冲击的敏感性。
反应性危险等级(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。
如何对过程条件进行控制和调节,一旦失控如何紧急处置以避免和减少损失。
反应过程的各种反应,包括主反应、副反应,以及可能发生的有害反应,过程条件分析的任务就是要促进主反应,限制副反应、防止有害反应的发生。
C.组合操作单元间衔接
石油化工装置实际是若干工艺操作单元的组合。
如何实现单元间的安全衔接,避免相互干扰,某单元处理故障或事故时,如何进行隔离,其它单元进行维持,如何平稳停车。
联合装置是若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.密封和密闭系统
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、除尘和/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、水份发生氧化、分解、自聚反应或变质时,应采用惰性气体密封,并保证惰性气体系统的安全。
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,事故时紧急切断,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和《压力容器安全技术监察规程》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安全泄压设施。
介质腐蚀、结焦、凝堵使安全阀失效时,应考虑安全阀爆破片组合使用,或设蒸汽掩护、蒸汽(或电)伴热。
对有突然超压的设备,受热压力急剧升高的设备,还应设自动泄压或导爆筒爆破片组合设施。
G.压力泄放与放空
可燃介质安全阀泄压应进入火炬系统,由于泄放物夹带液体,装置应设分液罐;
放火炬总管应能处理任何单个事故最大排放量。
液化烃类设备和管道放空应进入火炬系统。
毒性、腐蚀性介质泄放应无害化处理。
设备和管道排净应密闭收集。
H.吹扫和置换
开停工装置内设备和管道的吹扫和置换为安全检修创造条件。
吹扫不净,不完善的吹扫系统,不合要求的吹扫介质会为火灾创造条件。
固定吹扫系统应有防止危险介质反串的措施。
I.与系统的隔离
进出装置的危险物料均应在边界处设切断阀,并在装置侧装“8”字盲板,防止装置火灾或停工检修时相互影响。
处理可燃、有毒介质的设备,在装置运行中需要切断进行检修清理时,应设双阀或阀加盲板。
J.公用工程供应
供水中断,冷却系统应能维持正常冷却10分钟以上,其它象燃料、仪表用风应考虑事故供应源或事故储备量。
K.非常工况处理
装置开停工,事故停车极易发生火灾等事故,工艺系统不只要提供正常操作程序,还应提开、停工程序和停水、停电等情况下停车步骤,保证生产全过
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- 石油化工 装置 设计 安全