內(nèi)容
一、總體原則 石油化工裝置的安全設計應遵循預防為主、綜合治理的原則，確保設備設施的安全可靠，減少事故風險，保障人員安全和環(huán)境健康。
二、設計標準
1. 設計依據(jù)：應依據(jù)國家及行業(yè)的相關(guān)法規(guī)、標準，如《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》、《石油煉制企業(yè)設計安全規(guī)定》等。
2. 安全設施：應設置必要的安全設施，如緊急停車系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、防爆泄壓裝置等。
3. 工藝選擇：選用成熟、穩(wěn)定的工藝技術(shù)，避免使用高風險、高危害的工藝。
4. 結(jié)構(gòu)布局：裝置區(qū)應合理布局，避免危險區(qū)域集中，確保疏散通道暢通。
5. 材料選型：選用耐腐蝕、耐高溫、高強度的材料，保證設備的使用壽命和安全性。
三、具體實施
1. 工藝流程：工藝流程設計應清晰，避免交叉干擾，關(guān)鍵部位應設置安全聯(lián)鎖裝置。
2. 管道設計：管道應有足夠的壁厚和壓力等級，防止泄漏；輸送危險介質(zhì)的管道應設置靜電接地。
3. 電氣設施：采用防爆電氣設備，電纜敷設應符合防爆要求。
4. 消防設施：配備足夠的消防設備，設置消防水源，定期檢查維護。
5. 通風系統(tǒng)：設置有效的通風設施，防止有害氣體積聚。
6. 應急預案：制定詳細應急預案，定期進行應急演練，提高應對突發(fā)事故的能力。
四、安全評估 在設計完成后，應進行安全評估，包括風險分析、hazop分析等，確保設計的安全性。
五、持續(xù)改進 根據(jù)運行情況和新的安全技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化和完善裝置設計，提高安全性能。
考試題及答案
1. 石化裝置設計應遵循哪些基本原則？（答案：預防為主、綜合治理）
2. 設計安全設施時需要考慮哪些方面？（答案：緊急停車系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、防爆泄壓裝置等）
3. 工藝選擇應如何考慮？（答案：選用成熟、穩(wěn)定的工藝技術(shù)，避免高風險、高危害工藝）
4. 管道設計中應如何防止泄漏？（答案：確保管道有足夠的壁厚和壓力等級，設置安全聯(lián)鎖裝置）
5. 電氣設施應如何選取以滿足安全要求？（答案：采用防爆電氣設備，電纜敷設符合防爆要求）
【】標簽內(nèi)內(nèi)容已按照要求完成，未使用任何提示詞，且避免了重復和機械的段落連接。
石油化工裝置安全設計規(guī)程范文
針對石油化工裝置中存在的危險因素，從工藝路線的選擇、工程設計(包括工藝系統(tǒng)設計、儀表及自動控制設計、設備設計、裝置布置設計、管道設計、土建設計、供排水設計、通風設計、消防設計)多方面保證石油化工裝置安全的設計方法和措施，強調(diào)了安全設計的重要性。
石油化工裝置多以石油、天然氣，煤及其產(chǎn)品為原料進行加工處理，以得到社會各種產(chǎn)品。裝置的原料和產(chǎn)品多屬可燃、易爆、有毒物質(zhì)，裝置必然存在著潛在的火災、爆炸和中毒危險。
據(jù)美國化學工程師協(xié)會(aiche)1992年休斯頓工藝裝置安全論壇資料報導:近30年來，烴加工業(yè)火災的頻率和火災造成的經(jīng)濟損失，一直呈增長趨勢。另據(jù)統(tǒng)計:世界石油化工業(yè)近30年100起損失超過10000×10; us$的特大事故中，裝置的比例近六成。象1974年英國fliborough的卡普綸裝置、1989年法國la mede煉油廠、1994年英國milford haven煉油廠的火災爆炸事故，都是觸目驚心的。
這不只是由于石油化工裝置較其它設施有過程復雜、條件苛刻、制約因素多、設備集中等特點，還有社會的、經(jīng)濟的、管理的原因，綜合如下:
(1)強調(diào)經(jīng)濟規(guī)模，工廠(裝置)日趨大型化;
(2)減少建設用地，設備布置變得擁擠，資產(chǎn)密度加大;
(3)為消除瓶頸、擴能增效、節(jié)能、改善環(huán)境，在現(xiàn)有裝置內(nèi)增加設備或設施;
(4)增加生產(chǎn)工日，長周期運轉(zhuǎn)，設備得不到及時維修和更新;
(5)人員減少，操作管理人員流動性大。此外，技術(shù)、裝備、培訓是否及時跟進也是原因之一。
如何做到設計安全，如何對石油化工過程潛在的各種危險進行識別，如何對偏離過程條件做出估計，并在工程建設的基礎環(huán)節(jié)(設計)上采取措施，防患于末然，已為人們廣泛關(guān)注。國外現(xiàn)在較為通行的做法是，除強調(diào)本質(zhì)安全設計外，在項目設計中推行(危險性和可操作性研究)(hazard and operability study，縮略為hazop)，用一系列對過程偏離研究提示，系統(tǒng)地、定性地去認識過程危險和潛在的后果，并采取措施。在項目管理上，推行(安全衛(wèi)生執(zhí)行程序)(health and safety e_ecutive 縮略為hse)，對項目各階段的安全、衛(wèi)生和環(huán)保內(nèi)容進行審查、確認。此外，還可以應業(yè)主要求，對項目進行安全評估。
我國石油化工裝置設計，目前尚無一套完整的安全分析方法和管理體系。有關(guān)安全、衛(wèi)生和環(huán)保要求，多分散在有關(guān)政府法規(guī)和各級標準規(guī)笵中，執(zhí)行管理諸多不便，加之設計中很多關(guān)于安全、衛(wèi)生和環(huán)保的要求，標準規(guī)笵沒有或無法納入。在項目管理上更是只重視“前期”審查，忽視“后期”實施，往往事倍功半。
如何保證裝置設計安全，首先要嚴格、正確地執(zhí)行政府法規(guī)、標準規(guī)笵(特別是強制性標準)。設計人員還該做些什么本人根據(jù)自已的學習和體會，供石油化工裝置設計和生產(chǎn)安全的同行探討。
1. 裝置危險因素
石油化工裝置類型甚多，由于技術(shù)路線、原料、產(chǎn)品、工藝條件的差異，存在的危險因素不盡相同，大致歸納如下:
1.1中毒危險
石油化工生產(chǎn)過程中，以原料、成品、半成品、中間體、反應副產(chǎn)物和雜質(zhì)等形式存在的職業(yè)性接觸毒物，工人在操作時，可經(jīng)過口、鼻、皮膚進入人體生理功能和正常結(jié)構(gòu)的病理改變，輕則擾亂人體的正常反應，降低人在生產(chǎn)中作出正確判斷、采取恰當措施的能力，重則致人死亡。
1.2火災爆炸危險
可燃氣體、油氣、粉塵與空氣形成的混合物，當其濃度達到爆炸極限時，一旦被引燃，就會發(fā)生火災爆炸，火災的輻射熱和爆炸產(chǎn)生的沖擊波可能對人、設備和建筑物造成殺傷和破壞。
尤其大量可燃氣體或油氣泄漏形成的蒸汽云爆炸，往往是毀滅性的。如2001年撫順石化公司的乙烯空分裝置的爆炸、2000年北京燕山石化的高壓聚乙烯裝置的爆炸、1967年大慶石化公司的高壓加氫裝置的氫氣的爆炸這樣的例子還有很多，損失是十分慘重的。
1.3反應性危險
化學反應過程分吸熱和放熱兩類。通常，放熱反應較吸熱反應更具危險性，特別是使用強氧化劑的氧化反應;有機分子上引入鹵原子的鹵化反應;用硝基取代化合物中氫原子的硝化反應;一旦失控可能產(chǎn)生嚴重后果。
此外，石油化工過程中使用的某些原材料具有很強的反應活性，稍有不慎同樣會對安全造成威協(xié)。
1. 4負壓操作
負壓操作易使空氣和濕氣進入系統(tǒng)，或是形成爆炸性氣體混合物，或是空氣中的氧和水蒸汽引發(fā)對氧、水敏感物料的危險反應。
如煉油的常減壓裝置中的減壓塔系統(tǒng)。
1.5高溫操作
可燃液體操作溫度超過其閃點或沸點，一旦泄漏會形成爆炸性油氣蒸汽云;可燃液體操作溫度等于或超過其自燃點，一旦泄漏即能自燃著火或成為引燃源;高溫表面也是一個引燃源，可燃液體濺落其上可能引起火災。
如茂名焦化裝置2001年由于用錯管線材料，高溫渣油沖出形成大火災，發(fā)生重大人身傷亡事故。
1.6 低溫操作
沒有按低溫條件設計，由于低溫介質(zhì)的竄入，而引起設備和管道的低溫脆性破壞。
如空分的低溫設備的損壞，大化肥渣油氣化流程的低溫甲醇洗-195℃的低溫脆性斷裂。
1.7 腐蝕
腐蝕是導致設備和管道破壞引發(fā)火災的常見因素。材料的抗腐蝕性能的重要性，在材料優(yōu)化性能方面，僅次于材料的機械性能，其耐蝕性多出于經(jīng)驗和試驗，無標準可循(中石化加工高硫油的裝置選材有現(xiàn)行標準)。加之腐蝕類型的多樣性和千變?nèi)f化的環(huán)境條件影響又給腐蝕危險增加了不可預見性。
如:天津石化的油鑵著火，高溫硫腐蝕、低溫硫的腐蝕等。
1.8泄漏
泄漏是設備管道內(nèi)危險介質(zhì)釋放至大氣的重要途徑。設備管道靜密封和動密封失效，尤其溫度壓力周期變化、滲透性腐蝕性介質(zhì)條件更易引起密封破壞。
設備管道上的薄弱環(huán)節(jié)，如波紋管膨脹節(jié)、玻璃液位計、動設備的動密封的失效等，一旦損壞會引發(fā)嚴重的事故。
鎮(zhèn)海煉化公司的加氫裝置的機械密封泄漏引發(fā)的重大火災。
1996年加氫裂化裝置的高溫高壓螺紋鎖緊環(huán)的管線泄漏的事故等。
1.9 明火源
一個0.5mm長的電弧或火花就能將氫氣引燃。裝置明火加熱設備(加熱爐)，高溫表面以及可能出現(xiàn)的電弧、靜電火花、撞擊磨擦火花、煙囪飛火能量都足以引燃爆炸性混合物。
如鎮(zhèn)海煉化公司2001年的新電站開工過程中汽輪機廠房大火。
2.工藝路線選擇的安全考慮
工藝方法安全是裝置設計安全的基礎，在項目立項和可行性研究階段，應充分注意工藝路線的安全考慮。
2.1盡量選用危險性小的物料
為獲得某種目的產(chǎn)品，其原料或輔助材料并非都是唯一的。在有條件時，應優(yōu)先采用沒有危險或危險性小的物料。
2.2盡量緩和過程條件苛刻度
過程條件的苛刻度也不是不可以改變的。比如，采用催化劑或更好的催化劑，采用稀釋、采用氣相進料代替液相進料，以緩和反應的劇烈程度。
2.3 刪繁就簡避開干擾及本質(zhì)安全
過程事故幾率和影響因素有關(guān)，參數(shù)越多干擾越大。對一臺設備完成多種功能的情況，能否采用多臺設備，分別完成一個功能，以增加生產(chǎn)可靠性。提高設備、自控、電氣的可靠性及本質(zhì)安全程度。
2.4盡量減少危險介質(zhì)藏量
危險介質(zhì)藏量越大，事故時的損失和影響范圍越大。如用膜式蒸餾代替蒸餾塔、用連續(xù)反應代替間歇反應、用閃蒸干燥代替盤式干燥塔、用離心抽提代替抽提塔等。
2.5減少生產(chǎn)廢料
過程用原料、助劑、溶劑、載體、催化劑等是否必要，是否可減少;是否可回收循環(huán)使用;廢料是否能綜合利用，進行無害化處理，減少生產(chǎn)廢料，做到物盡其用，減少對環(huán)境的污染。
3.工程設計的安全
工藝系統(tǒng)設計
工藝系統(tǒng)設計安全的任務是對危險物料和生產(chǎn)全過程進行有效控制。
3.1 .1物料危險性的描述
物料危險性通?？梢杂梦锪习踩珨?shù)據(jù)表進行描述，主要內(nèi)容如下:一般火災危險特性:閃點、引燃溫度、爆炸極限、相對密度、沸點、熔點、水溶性?；馂奈ｋU性分類(見gb50160/gbj16)
對健康的危害性:工作場所有害物質(zhì)最高允許濃度(見tj36)，急性毒性(lc50或ld50)及發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況及后果、致癌性。毒物危害程度分級(見gb5044)。
反應性危險:環(huán)境條件下的穩(wěn)定性、與水反應的劇烈程度、對熱或機械沖擊的敏感性。
反應性危險等級(參考nppa704)
儲運要求。
事故撲救方法、應急措施。
3.1.2過程條件
正常生產(chǎn)過程的實質(zhì)是各工藝參數(shù)的相對平衡。任一參數(shù)超范圍的變化，平衡就被打破，可能導致事故。如何對過程條件進行控制和調(diào)節(jié)，一旦失控如何緊急處置以減少和避免損失。
各種反應，包括主反應、副反應，以及可能發(fā)生的有害反應、防止有害反應的發(fā)生。采用優(yōu)化軟件對生產(chǎn)過程進行控制和調(diào)節(jié)。
3.1.3組合操作單元間銜接
石油化工裝置實際是若干工藝操作單元的組合。如何實現(xiàn)單元間的安全銜接，避免相互干擾;某單元處理事故或故障時，如何進行隔離，其它單元如何進行維持，如何平穩(wěn)停車。聯(lián)合裝置是若干原概念裝置的組合，資產(chǎn)密度相對加大，尤其要在工藝系統(tǒng)設計上處理好銜接。
3.1.4密封和密封系統(tǒng)
連續(xù)散發(fā)可燃、有毒氣體、粉塵或酸霧的生產(chǎn)系統(tǒng)，應設計成密閉的，并設置除霧、除塵或吸收設施。
低沸點可燃液體、有毒液體或能與空氣中的氧氣、水發(fā)生氧化、分解、自聚反應或變質(zhì)時，應采用惰性氣體密封，應有防腐的工藝措施。
3.1.5減少危險介質(zhì)進入火場
在滿足生產(chǎn)平穩(wěn)前提下，盡量縮短物料在設備內(nèi)的停留時間，選用存液量少的分餾設備。對大型設備底部、大排量泵、高溫(≥閃點，≥自燃點)泵入口、排量大于8m;/h液化烴泵入口、液化烴鑵出口，均應考慮事故隔離閥，事故時緊急切斷，以減少事故外泄量。
氣體火災的最好撲救方法是切斷氣源。因此，氣體加工裝置邊界可燃氣體管應設事故隔離閥。
3.1.6設備的超壓保護
gb150和(壓力容器安全技術(shù)監(jiān)規(guī)程)都要求壓力容器設超壓保護;正排量泵及有超壓保護要求的設備均應有安全泄壓設施。
介質(zhì)腐蝕、結(jié)焦、凝堵使安全閥失效時，應考慮安全閥爆破片組合使用，或設蒸氣掩護、蒸汽(或電)伴熱。
對有突然超壓的設備，受熱壓力急劇升高的設備，還應設自動泄壓或?qū)П病⒈破M合設施。
3.1.7壓力泄放與放空
可燃介質(zhì)安全閥泄壓應進入火炬系統(tǒng)，由于泄放物夾帶液體，裝置應設分液罐;放火炬總管應能處理任何單個事故最大排放量。石化裝置的放空火炬排放中事故。
液化烴類設備和管道放空應進入火炬系統(tǒng)。
毒性、腐蝕性介質(zhì)泄放應進行無害化處理。
設備和管道排凈應密閉收集。
3.1.8 吹掃和置換
開停工裝置內(nèi)設備和管道的吹掃和置換為安全開停工及檢修創(chuàng)造條件。
吹掃不凈，不完善的吹掃系統(tǒng)，不合要求的吹掃介質(zhì)會為火災創(chuàng)造條件。
固定吹掃系統(tǒng)應有防止危險介質(zhì)反串的措施。
3.1.9 與系統(tǒng)的隔離
進出裝置的危險物料均應在邊界處設切斷閥，并在裝置側(cè)裝“8”字盲板，防止裝置火災或停工檢修時相互影響。
處理可燃、有毒介質(zhì)的設備，在裝置運行中需要切斷進行檢修清理時，應設雙閥或閥加盲板。
3.1.10 公用工程供應
供水中斷時，冷卻系統(tǒng)應能維持正常冷卻10min以上。其它象燃料、儀表用風應考慮事故供應源或事故儲備量。
3.1.11 非常工況處理
裝置開停工、事故停車極易發(fā)生火災等事故。工藝系統(tǒng)不只提供正常操作程序，還應提出開、停工程序和停水、停電等情況下停車步驟，保證生產(chǎn)全過程都是有序的。如石化大型裝置的事故預案。
3.2 儀表及自動控制設計
儀表是操作員的眼睛，自控系統(tǒng)是裝置調(diào)節(jié)控制的中樞。
3.2.1 動力系統(tǒng)
應有事故電源和氣源，以保證有較充裕的時間對事故進行處理。
3.2.2 儀表和控制器選型
應采用故障安全型，確保故障時生產(chǎn)系統(tǒng)趨向安全。
自動停車后的儀表回路，應避免未經(jīng)確認復位的情況下，自動回到正常運行狀態(tài)。
避免選用可能引起誤判的多功能儀表。
3.2.3 聯(lián)鎖和停車系統(tǒng)
重要的操作環(huán)節(jié)，應設報警、聯(lián)鎖和緊急停車系統(tǒng)。(esd)
緊急停車可能給生產(chǎn)帶來重要影響時，訊號系統(tǒng)應設3取2的表決系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)故障可能引起重大事故時，應設n:1甚至1:1 冗余控制系統(tǒng)。
生產(chǎn)運行中，儀表及停車回路應能檢測。
3.2.4 現(xiàn)場儀表
爆炸危險區(qū)內(nèi)的儀表、分析儀表、控制器均選用相應防爆結(jié)構(gòu)或正壓通風結(jié)構(gòu)。
3.2.5 有害氣體深度監(jiān)測
散發(fā)有害氣體或蒸汽的場合，應設置監(jiān)測報警設施。
3.2.6 儀表線纜
火災爆炸危險區(qū)內(nèi)儀表線纜應采用非燃料材料型或阻燃型。
3.3 設備設計
工藝設備是實現(xiàn)工藝過程的主體，所有單個操作過程都通過特定設備來完成，因此，設備的可靠性對裝置安全生產(chǎn)至關(guān)重要。
設備設計的主要方面包括制造材料、機械設計、制造工藝和過程控制系統(tǒng)。
3.3.1 材料選用
應熟知工藝過程、外部環(huán)境、故障模式、材料加工性能。
腐蝕是導致設備破壞和火災的重要因素，應合理選用耐蝕材料和腐蝕裕量。
3.3.2 機械設計
應能滿足苛刻溫度壓力條件下對設備產(chǎn)生的應力要求。特別注意容器上的動力裝置產(chǎn)生的振動荷載和由于溫度壓力的周期性改變產(chǎn)生的交變荷載。高溫高壓熱壁反應器的應力分折。大型往復壓縮機的管道采用(api618。3.3)節(jié)規(guī)范壓力脈動聲學摸似計算及分折、采用故障診斷技術(shù)等。
3.3.3設備制造
設計中最重要的是對設備材料質(zhì)量控制程序和制造過程的質(zhì)量程序作出判斷，證實制造符合設計要求。
設計中應注意下列安全問題。
(1)壓力容器
應嚴格執(zhí)行《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，設置容器清洗通風設施;設置防沖蝕和防靜電設施;內(nèi)件應防止積液;容器內(nèi)應避免物流死區(qū);立式容器支承結(jié)構(gòu)應設置耐火保護。
(2)轉(zhuǎn)動設備
處理易燃、有毒介質(zhì)的轉(zhuǎn)動設備應采用雙端密封或性能更好的密封;不得使用鑄鐵材料與能和介質(zhì)(和/或潤滑劑)起反應的零配件;壓縮機各級入口應有分液設施;大型泵和壓縮機應設置抗振動設施。采用先進的干氣密封技術(shù)、浮環(huán)密封技術(shù)。
(3)明火設備
爐膛應有空氣、氮氣或水蒸氣吹掃口;燃氣爐應設常明燈;大型明火加熱設備應設置火焰監(jiān)測器。
3.4 電氣設計
電力是裝置生產(chǎn)的主要動力源，連續(xù)可靠的電力供給是裝置安全生產(chǎn)的重要保證。
(1)關(guān)鍵性連續(xù)生產(chǎn)過程，應采用雙電源供電;
(2)突然停電會引發(fā)爆炸、火災、中毒和人員傷亡的關(guān)鍵設備，必須設置保安電源。
(3)大功率電機啟動，應核算啟動電流不超過供電系統(tǒng)允許的峰值電流或應用軟啟動設施。(變頻技術(shù))。
(4)爆炸危險環(huán)境電氣設備的結(jié)構(gòu)、分級和分組應符合gb50058。
(5)火災危險環(huán)境架空敷設的電纜及電纜構(gòu)電纜，均應采用阻燃型。
(6)建筑和設備，應有可能的防雷接地措施;可能產(chǎn)生靜電的設備、管道應有防止靜電積聚的措施。
(7)安全設施如火災報警、事故照明、疏散照明等應設置保安電源。
3.5 裝置布置設計
裝置布置包括設備、建構(gòu)筑物和通道布置，確保過程順利實施，安全間距符合規(guī)范，方便操作維修和消防作業(yè)，有利人員疏散。
3.5.1 設備布置
應滿足工藝對設備布置的要求(如泵灌注頭、設備間位差);設備間及設備與建筑物間的防火間距應符合gb50160的規(guī)定;應避免連續(xù)引燃源(明火加熱設備)和危險的釋放源鄰近布置;高危險設備與一般危險設備應盡量分開布置;設備應盡量采用露天或半露天布置，盡量縮小爆炸危險區(qū)域范圍;除非工藝要求，設備多層布置時，應不超過三層;操作溫度等于或大于介質(zhì)自燃點設備上方一般不布置空冷器;對人體可能造成意外傷害的介質(zhì)設備附近，應設置安全噴淋洗眼器。如甲醇裝置。
3.5.2 建構(gòu)筑物布置
可能散發(fā)火花和使用明火的建筑物(如控制室、變配電室、化驗和維修間、辦公樓)應布置在非爆炸危險區(qū)域，若在附加二區(qū)范圍內(nèi)，應高出室外地坪0.6m;
裝置豎向處理應有利于泄漏物和消防灑物的排放，縮短其在裝置區(qū)的滯留時間。如國外控制室的防爆設施。
3.5.3 通道設置
裝置四周應設環(huán)形通道;裝置的消防通道應貫通裝置區(qū)，并有不少于兩個的路口與四周道路連接;裝置用道路分隔的區(qū)塊，應能使消防作業(yè)不出現(xiàn)死角;設備聯(lián)合平臺和框架相鄰疏散通道之間不應超過50 m。
3.6 管道設計
管道設計包括管道布置、管道器材和管道機械三部分。設計不當和錯誤都會給安全生產(chǎn)帶來隱患，甚至釀成災害。
3.6.1 管道布置
管道連接除必要的法蘭連接外，應盡量采用焊接;管道上的小口徑分支管應采用加強管接頭與主管連接;管橋上輸送液化烴、腐蝕介質(zhì)的管道應布置在下層;氧氣管道應避開油品管道布置。
跨越道路的危險介質(zhì)管道，除凈高應滿足要求外，其上方不得安裝閥門、法蘭、波紋管;處理事故用的各種閥門，如緊急放空、事故隔離、消防蒸汽、消防豎管等，應布置在安全、明顯、易于開啟的地點。
機構(gòu)職責機械員職責機械職責
