《深冷空分装置安全技术规范》.docx
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《深冷空分装置安全技术规范》
《深冷空分装置安全技术规范》
(征求意见稿)
编制说明
标准编制组
一、工作简况
1.任务来源及协作单位
根据《关于印发2020年应急管理行业标准立项计划的通知》(应急厅函[2020]3号),中国工业气体工业协会牵头起草了行业标准《深冷空分装置安全技术规范》。
归口单位为全国安全生产标准化技术委员会化学品安全分技术委员会。
本标准由中国工业气体工业协会牵头起草,协作单位有盈德气体集团等国内外气体公司、国内主要空分装置制造企业。
2.主要工作过程
本标准的编制是为了汲取“7.19”事故的教训和警示,解决空分企业现场设备硬件、大型液氧贮槽与工程布置、冷箱操作运行与检验分析、安全监管与责任主体等方面涉及到行业的成套装置安全技术规范不完善,现行空分安全标准与近年来运行的大型空分装置、大型低温贮槽、高压大流量低温液体泵不适用,缺少整体的空分装置安全技术类标准,各地空分建设、生产运行安全监管检查要求执行标准不统一的问题。
2019年10月17日,该标准通过了立项审查,中国工业气体工业协会积极组织成立标准起草小组,邀请盈德气体集团等国内大中型气体公司、国内主要空分装置制造企业及工程公司,同时也邀请了跨国气体集团进入编制组,并于2019年11月讨论了标准架构。
2019年11月-2020年2月,标准编制组收集了国内外的相关法规制度标准,并针对标准中涉及的空分装置设计制造、工程建设、安全操作运行、培训与事故应急管理等方面进行了调研,并收集相关资料,特别是针对“7.19”故分析和提升安全管理方面的资料。
2020年2月,编制组召开了会议,针对各编制组成员在编制过程中遇到的问题进行了讨论;2020年3月,各起草单位按照分工分别完成了相应章节的起草工作;2020年3月-4月,编制组完成初步统稿工作;2020年4月,向各起草单位发送统稿内容征求意见;2020年5月-6月,根据各单位的反馈意见再次对标准整体内容进行完善,形成标准初稿。
2020年7月,根据应急管理部危化监管司及有关专家的反馈意见,同时结合“6.16”逸盛大化空分事故的教训,组织专家进行了针对性修改,制定标准征求意见稿草案。
2020年10月,针对应急管理部危化监管司司务会上审核时提出的意见,组织专家再次进行了针对性调整和修改,制定标准征求意见稿。
二、标准编制原则和确定标准主要技术内容的论据
根据国家标准化的有关政策、法律、法规要求,并依据相关的国内外标准、文件等,通过研究、分析国内外空分装置安全运行的经验及事故案例,针对国内各空分装置运行的实际情况和特点完成本标准的制定工作。
在内容结构上,本标准包括14个部分:
一是范围,明确了标准适用的范围,适用于以冶金、有色、化工、石化、煤化工、电子等领域采用深冷空气分离装置制取氧、氮、氩(包含:
氦、氖、氪、氙稀有气体)等空气产品的企业。
二是规范性引用文件,阐明了引用的标准情况。
三是对标准中涉及的术语和定义给出了解释。
四是对空分装置的总体布局进行了规范。
1.对厂址选择提出了安全要求,特别提出了“空分装置可做为一个工厂的附属或配套装置,随工厂主体一起选址建设。
在化工园区布置时,应进行统一规划。
在化工园区、一个工厂中附属或配套布置的空分装置应考虑周边工业产品的兼容和环境影响,以及对周围企业、居民等带来的安全影响”。
2.对总平面布置提出了安全要求,特别提出了以下要求:
若在建设初期无法确定空分装置投产后吸风口处空气中乙炔、碳氢化合物等杂质含量时,吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源之间的最小水平间距应符合表1的规定。
表1 吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源之间的最小水平间距
乙炔、碳氢化合物等发生源
水平间距/m
电石、乙炔、炼油、聚乙烯及其衍生物生产
100
乙烯、乙烷、合成氨、硝酸、煤气化、丙烷气生产
300
炼焦、炼铁(高炉、直接还原和熔融还原)、转炉、铁合金生产(包含配套的煤气回收、煤气柜、煤气放散塔)
200
注1:
水平间距应按吸风口与乙炔、碳氢化合物等发生源相邻面外壁或边缘的最近距离计算。
注2:
本表中的距离适用于有前置分子筛吸附净化的深冷空分装置。
注3:
当吸风口位于有害气体发生源的全年最小频率风向的下风侧时,距离可减少50%,但不应小于100m。
空分装置厂区平面布置应以低温精馏冷箱为主体、液氧储罐为主要危险源进行综合考虑系统设计布置,且应符合GB/T37243、GB36894的要求。
液氧储罐与空分冷箱间距应大于14m,与控制室、化验室间距不小于25m,与室外变电站间距不小于30m。
3.对空分循环水系统提出要求
空分装置设备冷却不应采用直流冷却水系统,宜采用开式循环冷却水系统,在水资源匮乏及水质处理难度较大的情况下可采用闭式循环冷却水系统。
空分装置循环水系统不宜与其它工艺装置共用。
4.对空分工程设计提出了基本要求
多套空分装置的总控制室宜独立设置。
装置内的控制室、机柜间面向空分塔、液氧储槽的外墙应为无门窗洞口、耐火极限不低于3h的不燃烧材料实体墙。
氧气、惰性气体(液体)的在线分析仪器不应安装在控制室或化验室内。
离心式氧压机和液氧储配系统的多级离心液氧泵应设防护墙(罩)与周围隔离。
电气开关应安装在墙外。
多级离心工艺液氧泵应设置独立液氧泵箱或其它安全防护措施。
中、高压氧气调节阀、氧气送出阀应设置防护墙。
送氧时操作人员应在防护墙外操作。
五是对吸入空气污染物与清除净化进行了规范。
空分装置运行期间,宜监测原料空气压缩机吸风口附近区域状态及环境空气状况,对设有原料空气污染物分析仪器的,应正常投用并定期校验。
当发现区域状态及环境空气状况异常、分析数据超标时,应及时采取相应措施,保证空分装置安全运行。
化工、石化、煤化工等企业的空分装置还应满足以下规定:
化工、石化、煤化工等企业新建、改建、扩建工程配套建设的空分装置项目应纳入工程项目安全评价;
配套建设的空分装置应设置在线分析检测仪器对原料空气吸风口处空气中的污染物浓度进行连续在线检测,需检测的污染物应根据原料空气吸风口周边区域污染源所产生的污染物的种类和污染程度确定。
六是对压缩机的安全运行进行了规范。
离心式氧压机的材料应选用在氧气中燃点温度高、燃烧速度慢、能避免燃爆、保证机组安全运转的材料,机壳宜使用不易变形的铸造件,并符合相关规定。
叶轮材料宜采用氧压机专用高强度不锈钢。
离心式氧压机的叶轮宜采用整体制造或全焊接结构,在窄流道叶轮中可采用钎铆、钎焊或塞焊结构,但不应留有缝隙。
活塞式氧压机气缸和气缸填料应采用无油润滑。
活塞式氧压机气缸填料盒宜采用铜合金材料,当气缸工作压力大于2.0MPa时,活塞体也宜采用铜合金材料,活塞环和气缸填料应选用氧兼容材料。
离心式压缩机监测控制系统应采用PLC或DCS、CCS等自动程序控制系统。
离心式氧压机应配有灭火氮保护系统。
氧气和氮气压缩机应设置通风设备,并在密闭区域设置浓度监测装置,监测气体浓度。
活塞式氧压机应在末级出口止回阀上游设置放空阀,并能实现快速全开,使压缩机在发生故障或紧急情况停车时能快速泄放氧压机内氧气。
七是对膨胀机的安全运行进行了规范。
膨胀机监测控制系统应采用PLC或DCS等自动程序控制系统。
膨胀机转速控制应设置联锁回路。
增压膨胀机应配有防喘振系统。
轴振动、供油压力、轴承温度、油箱液位等应设置极限指示、报警及联锁保护。
电机制动膨胀机还应增加轴位移、键相位参数报警及联锁保护。
八是对低温泵的安全运行进行了规范。
泵前管道宜倾斜配置,以将产生的蒸汽返回,避免管道系统中出现可能积存气体的高点。
通往低温排液系统的管道应有一定的坡度,防止形成气封。
管道配置应避免死区蒸发造成碳氢化合物积聚。
当使用挠性软管或波纹管时,应考虑安装位置与连接管道间的变形应力补偿。
对于高压低温泵,还应考虑补偿由于温差和机械负载而引起的突变应力。
加温吹扫气体系统应完全独立于密封系统,防止氧气进入轴承。
不应在无密封气的情况下运转泵,应通过适当的流量、压力以及联锁装置或操作程序来确保密封气正常。
九是对空分冷箱和精馏系统进行了规范,提出了以下内容:
冷箱钢结构安全设计、制造应符合相关国家标准、行业标准、团体标准的要求,并采用行业认可的应力分析软件进行冷箱内管道应力分析和柔性分析。
冷箱应分层布置用于检测冷箱安全状态的压力点、分析测点,并应将信号引至主控制台。
冷箱基础上应设置足够的测温点,液体重要设备对应的中心位置应设置测温点,并将信号引至主控制台。
冷箱应设有以下紧急联锁停止运行:
1.前端工艺系统故障触发冷箱封闭隔离停车;
2.主空压机系统故障;
3.进冷箱空气温度过高;
4.冷箱系统SIS安全保护触发停车;
5.下塔液空液位升至高高值;
6.主冷凝蒸发器液氧液位降至低低值;
7.进冷箱空气中有害物质二氧化碳含量升至高高值。
冷箱内密封气压力应沿冷箱高度设置多层检测分析,重要点压力、含氧量分析数据远传仪表监控。
冷箱内密封气宜采用氮气或污氮气。
空分装置正常运行期间,冷箱内密封气含氧量不应超过5%,含氧量超标应分析查明原因,密封气含氧量长期(72小时以上)超标达到20%以上时,应停车检修处理。
十是对产品储存及输送进行了规范。
液氧储罐应配备两套独立的压力和液位监测系统。
水浴式气化器的结构设计,应避免外壳出现结霜、冒汗等情况。
空浴式气化器,设计的连续工作时间一般不小于8小时。
水浴式气化器蒸汽加热管的设计应避免产生“水击或水锤”现象,并采取措施降低气化器的震动和噪声。
当蒸汽压力与蒸汽温度过高时,可考虑在蒸汽进口管道上设置减压、减温装置。
低温液体气化器管道及壳体应设置超压泄放装置,其泄放量应考虑由于事故造成低温液体大量汽化的事故状态。
与低温液体气化器出口连接的管道应设置温度过低报警联锁,最低温度不应低于-20℃。
当储罐气源来自低温液体的气化时,使用过程中应严密监视储罐的进气温度,确保其在设计温度范围内,可在储罐进口管路上设置温度联锁装置。
与高压气体储罐相连的下游管道应能应对因高压气体节流产生的温度下降,宜选用不锈钢材质或设置温度联锁报警系统。
十一是对稀有气体装置的安全运行进行了规范。
氖氦精制流程采用了真空绝热杜瓦形式的冷箱,运行过程中冷箱内经常处于-200℃~120℃以上的温度交替变化,操作时应缓慢,防止注液氮时箱体内温度过高,温差过大时液氮迅速气化,导致抽真空泵负荷过大,损坏泵组,甚至杜瓦冷箱超压。
同理应防止液氮排出后加温时复热速度过快导致残余液氮迅速气化,导致杜瓦冷箱超压。
十二是对空分装置的控制系统进行了规范。
根据空分装置的规模和复杂程度,控制系统可采用单纯的基本过程控制系统(BPCS),如集散控制系统(DCS),也可采用可编程逻辑控制器(PLC)+人机界面(HMI)。
根据风险评估,确定是否需要配备安全易爆系统(SIS)。
对于蒸汽透平驱动的压缩机组,蒸汽透平和压缩机组宜采用透平压缩机一体化控制系统(ITCC)。
对于大型压缩机组(40000m3/h氧气以上的空分)和蒸汽透平,宜采用机械监控系统(MMS)对设备的振动和位移等设备状态进行监控。
对蒸汽透平和膨胀机,应配备超速保护系统(OVS)。
报警系统应按照以下原则进行报警分级:
—与安全、环境和经济相关的后果严重程度;
—采取修正措施所需要的时间以及达到预期效果所需要的时间。
通常的做法是把报警分为高、中、低三个等级。
三个等级的报警数量比例通常为5%、10%、85%。
—高级别报警是指需要操作人员按照预定的紧急响应程序做出立即响应的偏离。
高级别报警包括关键安全系统的报警、火灾报警等。
对高级别报警应考虑重复报警功能,当报警持续存在时,应能根据预设间隔时间触发循环报警以提醒操作人员注意。
—中级别报警是指会导致工厂无法持续运行的偏离,该偏离需要纠正后才能维持工厂运行或者
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