石油化工装置安全与设计探究

[摘 要]装置安全设计就是合理、安全、经济地确立装置界区内设备和设施的位置,确保工艺过程安全顺利实施、操作.并从几个方面论述了如何实现装置设计安全.

[关 键 词]石油化工装置设计安全

中图分类号：P618.21文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）10-0373-01

装置是石油化工厂生产的主体,装置内介质危险性大,操作条件苛刻,影响因素复杂,可能泄漏点多,加之,装置内单位面积资产密度高,人员相对集中.装置设计安全的目的是合理、安全、经济地确立装置界区内设备和设施的位置,确保工艺过程安全顺利实施.

1.工艺路线的安全设计

我们在进行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,与此同时我们还要充分考虑工艺路线的安全.

1.1尽量选用危险性小的物料

实现产品的原料及辅料不都是唯一的,有选择余地时,并且要通过多次的设计研究应尽量选用危险性小的物料.

1.2尽量降低工艺过程条件的苛刻程度

工艺过程条件的苛刻程度不是不能改变的,如采用催化剂或选用好的催化剂、改气相进料为液相进料,都能缓解反应的剧烈程度.

1.3尽量使流程简单化

流程越复杂,参数越多,干扰也越大.所以应尽量使流程简单化,如避开一台设备完成多种功能的复杂流程,采用多台设备分别完成各自功能的简单流程.

1.4尽量减少危险介质的藏量

危险介质的藏量越大,事故时的损失和影响范围也越大,所以,应尽量减少危险介质的藏量.

2.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.

2.1物料的安全

2.1.1从而要对生产过程中所用的易发生火灾爆炸危险的原材料、中间物料及成品,应列出其火灾危险特性,如闪点、自燃点、引燃温度、沸点、熔点、爆炸极限、相对密度、水溶性等,综合分析研究介质的火灾危险性,在设计时采取有效的控制或预防措施.

2.1.2可燃气体和可燃液体的生产和使用应尽量在密闭系统中进行,气相空间的可燃气体和可燃蒸气的浓度应控制在爆炸极限浓度之外.

2.2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,其它单元如何进行维持,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.

2.3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.对腐蚀性介质,应有防腐的工艺措施.

2.4减少危险介质进入火场

在满足生产平稳前提下,尽量缩短物料在设备内的停留时间,选用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、排量大于8m3/h液化烃泵入口、液化烃罐出口,均应考虑设事故隔离阀,事故时紧急切断,以减少事故外泄量.气体火灾的最好扑救方法是切断气源.因此,气体加工装置边界可燃气体总管应设事故隔离阀.

2.5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、腐蚀性介质泄放应进行无害化处理.设备和管道排净应密闭收集.

3.石油化工装置布置设计安全

3.1满足工艺设计对设备布置的要求

装置布置设计和其它专业设计一样,满足工艺设计和工艺过程操作、控制的要求是装置布置应考虑的首要问题.装置设备布置除按照流程顺序,单元操作、过程设备集中布置外,尤其是重视工艺设计对设备高差的要求、对温度降或压力降的要求、对防止介质结焦、凝堵的要求以及真空、重力流的要求.因为它们关系到操作的稳定性和过程的连续性,甚至关系到过程能否实施,这看似生产问题,其实也是安全问题,不说直接造成安全事故,经常的故障、不稳定和不连续,事故的几率也必然增加.

3.2严格执行国家有关安全法规和强制性标准规范

安全性法规和标准规范都是基于对规定对象的潜在危险性、事故频率、灾害影响、扑救方法的分析,综合科学、技术和实践经验的成果,按照“预防为主、防消结合”的原则,统筹兼顾全局与局部、重点与一般、生产与安全,制定各项规定的.特别其中强制性条文,最具针对性、最基本,同时也是最低的要求.任何对安全法规和强制性标准条文要求的降低,都将导致危险性的增加,给安全生.产带来隐患.

3.3设备布置应采用露天或半敞开方式

为防止有害气体或蒸汽的积聚,设备采用露天或半敞开式布置,可以利用自然通风,使有害物质迅速扩散,减少滞留时间,防止有害气体或蒸汽与空气形成爆炸混合气体或超过车间最高容许浓度.由于环境或特殊工艺要求,可能散发有害物质的设备布置在封闭或厂房内,应设置机械通风,其空气应能使可燃气体、蒸汽或浮悬物很快稀释到爆炸下限的25%以下,或最高允许浓度以下.应予强调的是：封闭式厂房即使有机械通风设施,其通风效果也不如露天或半敞开布置.

3.4控制设备高层布置的层数

利用装置场地立体空间布置设备,是装置设备布置常用的一种形式,可以减少工程用地.然而,框架（厂房）布置设备的层数过高过多,也有很多弊端,建设费用增加,设备安装和检修难度增加,一旦发生事故,扑救困难,造成次生灾害的可能性增大,由于单位面积资产密度高,事故损失大.因此,国外有规范规定：除工艺要求外,设备多层布置时,最多不应超过三层,这一点值得借鉴.

4.管道设计

管道设计包括管道布置、管道器材和管道机械三部分.设计不当和错误都会给安全生产带来隐患,甚至酿成灾害.

4.1管道布置

管道连接除必要的法兰连接外,应尽量采用焊接；管道上的小口径分支管应采用加强管接头与主管连接；管桥上输送液化烃、腐蚀介质的管道应布置在下层；氧气管道应避开油品管道布置.跨越道路的危险介质管道,除净高应满足要求外,其上方不得安装阀门、法兰、波纹管；处理事故用的各种阀门,如紧急放空、事故隔离、消防蒸汽、消防竖管等,应布置在安全、明显、易于开启的地点.

4.2管道器材

选用的管道器材,应能承受操作过程最苛刻温度压力组合时产生的作用力；管道器材的使用条件不应超过规范允许范围,不得使用规范不允许使用的材料；腐蚀性介质管道应慎重选用耐腐蚀材料和腐蚀裕量；不同等级管道的连接,应尽量用法兰连接,避免异种钢焊接；危险介质管道应尽量避免使用波纹膨胀节去解决管道柔性；剧毒和液化烃管道阀门,不得采用螺纹阀盖的阀门,高压阀门应选用压力密封结构或更好的密封结构.

4.3管道机械

必须保证管道在设计条件下具有足够的柔性.尤其对高温、厚壁、大口径管道与敏感设备（如泵、压缩机、透平、空冷器等）连接的管道,作用在设备嘴子上的力和力矩应满足设备制造商的要求；往复式压缩机的接管除考虑柔性外,还应进行脉冲振动分析；两台或多台设备互为备用或切换操作时应考虑不同工况对应力分析、振动分析的影响；冷紧可降低操作时管道对设备和固点的作用力,但连接转动设备的管道不得冷紧；管道支承结构应可靠、合理.

5.结语

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,往往事倍功半.