化工安全设计概要.docx

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化工安全设计概要

化工安全设计

1.什么是安全设计？

——安全设计是指设计结果的安全性、可靠性和可操作性的完美统一。

（名词）

——设计中的安全化过程。

设计成果的安全性是在设计中采用最新科学技术成果，吸收事故经验和教训，采用先进的规模标准的结果。

（动词）

2.安全设计的思想：

——即是安全第一的思想。

3.安全设计目标：

根据工程危险危害情况，创造一个较为完善的安全防护技术体系，以消除、减少和控制事故和职业病的发生，设备不受到意外的破坏，环境得以保护，财产不受或少受损失。

4.安全设计的方法：

A、“事故的后补式”的方法

即：

以系统科学的分析为基础，定性地、定量地考虑装置的危险性，同时以过去的事故等所提供的教训和资料来考虑安全措施，以防再次发生类似的事故。

缺点：

很难期望根绝新的事故发生

B、“问题发现式”的预测方法

即：

事前彻底研究装置发生事故的潜在原因，有系统地采取安全措施——实现本质安全设计

5.安全设计基本的原则可以归纳如下三点：

工艺的安全性

防止运转中的事故

防止扩大受灾范围

6.安全设计过程

关于安全设计，需在这些设计的各个过程，事前充分审查与各个设计有关的安全性制定必要的安全措施。

另外，通常在设计阶段中，各技术专业也要同时进行研究，对安全设计一定要进行特别慎重的审查，完全清除考虑不到和缺陷之处。

7.装置结构与材料的安全设计：

危险因素：

装置、设备的结构本身不具有能充分承受操作条件的材料、结构强度

安全措施：

根据介质、操作条件（V、T、P）、流体反应特性和腐蚀特性等各种因素，选择满足耐腐蚀性、满足强度要求以及可加工性（特别是可焊性、机械加工性）的材料。

8.引燃引爆能量的安全设计

（1）针对以上的安全设计：

装置内的火源，最重要的是使其配置适当，应根据需要将设备本身制成易燃性气体和蒸气难以进入设备内部结构，而且，作为辅助手段应设置紧急送入惰性气体的装置。

（2）防静电的措施

产生原因：

液体流动磨擦而产生静电，由液体本身输送电荷而产生的流动电流。

在搅拌或过滤固有电阻高的液体时发生静电；

有压力的气体夹带液滴喷射时和液体成雾沫状同其蒸汽一起喷射时也会发生静电；

湿度在60%以下时，由于静电难以分散到大气中，所以电荷量增加而成危险状态。

措施：

接地；改进设备结构、增加湿度（65%~75%）等方法。

（洗脸）

（3）雷雨

雷雨是大气中产生的一种静电，雷击所产生的最高温度瞬时可达10000℃，压力最大可达100atm左右,具有极大破坏性。

防止措施：

用导体接地。

高度超过20m构筑物应设置避雷针，但对良好导体塔、罐只接地即可。

（4）杂散电流

产生原因：

电气设备虽绝缘，但极微量电流流入构筑物或大地中，构筑物和大地接触大时，产生较高电压，产生电火花。

防止措施：

用导体接地。

所以在化工厂整个厂区，无论构筑物、设备、贮罐、管线等连成一网，全接地。

（5）施工用火（焊接及切割、砂轮机的火花、内燃机、焊枪等）

（6）吸烟等。

9.危险物处理安全设计

危险因素：

具有一定的危险性废物或泄漏物。

措施：

在运转中进行安全处理：

（1）设置排放设备：

废气处理设备——气体和高挥发性液体蒸气。

如火炬系统（有害、易燃气体）；排气管道系统（无毒比空气轻气体）;

液体抽出设备——可凝缩蒸气和热油

（2）设置排水器和放空管

（3）废水、废液处理设备系统

10.电力及动力系统安全设计

危险：

电力、动力意外停止有可能造成二次灾害。

措施：

采取相应的备用措施：

（1）安全的供电系统及自动切换系统；

（2）储存仪表风并留有余量

（3）蒸气供给系统应设法相互利用或设置备用锅炉。

11.防止误操作的安全设计

危险因素：

操作人员误操作和不负责任等引起事故。

重点：

——掌握程序控制装置、联锁机构或联动机构的定义和适用场合。

12.防止意外事故破坏或扩展的安全设计

危险因素：

天灾——地震、洪水、雷击

运输工具的冲撞

措施：

（1）设置天灾预防措施

（2）平面布置时考虑防止运输工具冲撞

13.平面布置的安全设计

危险因素：

厂内和厂外设施的安全布置若不当，在发生灾害时会扩大受灾面。

措施：

按序布置

原料进厂→产品制造→储存→出厂，以防物流互相交错。

考虑易燃性物质的泄漏，注意火源设备的布置，例如加热炉等。

各区间适当的安全距离；危险性设施或设备周围留有适当的安全空地。

厂外设施的安全布置，应取足够的安全距离。

14.设计的安全经济分析

经济尺寸：

在满足安全生产条件下选择的最佳尺寸

设备选型：

（1）工艺和工艺设备

装置的特性是由构成装置的设备特性和组成装置的工艺流程所决定的。

（2）工艺设备的型式及使用条件

工艺设备的型式受到如下使用条件的限制：

①设备的结构材料取决于所处理的物料；

②受到辅助设施的限制；

③取决于工艺设备所具有的特性；

④型式合适，但受到市场情况的限制；

⑤要防止危险物质的泄漏。

当工艺单元设计结束时，各工艺设备的规格及型式也就确定了。

15.建设项目可行性报告研究

（1）可行性研究主要内容

物料流向——原料路线：

原料选择、运输、供应规划、公用工程的选择

公用工程

信息流向

生产装置系统

规划建设

物料平衡

（2）生产装置系统

系统组成

a）生产设备；

b）公用工程设备；

c）贮存设备；

d）入出厂设备；

e）废物处理设备；

f）附属设备（办公室、试验室等）。

（3）规划建设：

内部规划——系统逼进法

外部规划

产品运输、销售规划；

原料供应规划；

公用工程供应规划。

（4）物料平衡：

原料的供需平衡

产品生产输出平衡

设备生产、贮罐贮存能力平衡

经济平衡

16.原料路线：

原料选择——与工艺组合及产品的选择相互间密切联系

原料运输——考虑运输设备、装卸设备及储存设备

原料供应规划——满足下列条件:

1）符合产品结构需要；

2）运输成本低；

3）供应稳定；

4）保证将来增加的需要量。

5）操作安全

公用工程的选择——冷却源、动力源和热源的选择

17.生产设备：

炼油厂的工艺最佳组合可用线性规划法求得，在生产设备规划中占重要的地位。

将几个工艺组合时，往往会收到下述的整体效果。

1）将不同的工艺过程直接串联，可以省略重复设备，例如贮罐、冷却器、加热炉等。

2）如果将同种工艺过程合一，则可获得扩大规模的效果，并且容易运转。

3）通过不同工艺过程间的换热，可以大幅度提高系统整体热效率。

工艺组合安全上存在的问题：

4）局部故障将影响整修系统，因此要提高单个设备的可靠性。

5）系统整体的灵活性将受到子系统更强烈的制约，所以，各个子系统都需要具备较大的富裕能力。

6）停车困难。

18.安全设计数据资料

（1）自然条件分析

（2）厂址选择

（3）装置能力

装置的生产能力——装置的处理能力，万吨/年或吨/年

19.厂区总平面布置原则：

1）最适合于生产设备的特点及系统。

2）便于发挥主要生产设备及附属设备的性能。

3）便于设备整体维修。

4）不妨碍设备安装及运转安全。

5）留有今后增加装置和设备的余地。

6）不妨碍原有设备的生产及安全。

7）与左邻右舍协调一致。

20.总平面布置的安全要点

1）施工基准——不受高潮位、洪水、地形等影响（设计图上设备高度为施工基准面以上的高度尺寸）。

2）主干道及次干道的设定

3）排水沟的设定

4）原料的接收、生产及产品出厂系统的设计——应充分考虑到利用厂区周围的铁路、公路、船舶等运输工具

尤其是处理危险性较大的产品，设计时应注意下列事项：

贮罐类应设置较大空间

装置地坪应比贮罐地坪高，以防止在发生事故时大量原料及产品流向装置区内。

贮罐类及装置不应设置在像火炬那样的危险设备的下风向

5）公用工程及设备的配套性、可靠性——最好集中设置在厂区中央；应离开装置适当距离。

6）配管——管线应沿道路配置《石油化工防火设计规范》规定

7）办公室、福利设施——一般都与生产设施分开，设在工厂大门附近

21.设备平面布置原则：

依据：

装置的工艺及控制流程图

（1）应考虑施工期间的作业性和安全性，例如应留出施工移动吊车、起重机及装置设备的搬运、安装、组装地作业空地。

（2）如果与有可燃性物质的装置相邻，考虑施工时焊接动火，应留出足够地距离，便于设置临时防护设施。

（3）应考虑装置运转中的操作、维修、检查的作业性和安全性。

例如应留出足够的操作、维修、检查的空间，另外还要研究去工作面道路的宽度、头顶空间、楼梯的位置等。

（4）如果装置内存在加热炉等火源设备，应研究设备占地内的通风情况，与火源之间的安全距离（一般为15m以上）、防护墙等。

（5）应考虑到地形及周围有关设备的布置情况，确保与邻近设备、附属设备之间的作业性及安全性。

（6）应考虑提高装置的性能、经济效益等事项，例如合理布置各设备，减少配管、阀门的尺寸从数量。

（7）应考虑发生风、水、火等灾害时的作业性和安全性。

例如，从防潮方法、浸水高度等出发研究设备类的布置、高度，另外还要考虑到应使各没备的布置便于在发生火灾时的救火作业。

（8）应考虑将来扩建装置所需要的空地。

22.设备平面布置要点

（1）基本形式的选择

1）流程线状布置（flowlinelayout）——适合小型装置或设备比较少的大型装置

2）分组布置（grouplayout）——适用于设备很多的大型装置，特别便于维修。

3）架空布置（tabletop1ayout）——节省占地面积

（2）设备的平面布置

装置内一般安全事项：

1）重量大的设备设置在地基最好的地方。

2）换热器尽量设在地上。

3）按照流程图，对设备周围的配管、阀门仪表等的安装位置进行研究，留出充分的空间，以免互相碰撞。

4）施工所需要的道路及安装所需要的空间。

5）为了将来扩建，预留适当的空间，另外还要考虑与原有危险性大的设备保持安全距离。

6）因为在运转或维修时可能会有化学危险物等流出，所以泵、换热器、塔、槽等设备的周围地面应进行铺装，并用高于15cm的围堰围住。

7）设备与设备之间以及这些设备与其他设备之间所铺设的通道的宽度应为0.8m以上。

8）装置内的道路两个方向都是通路，不能有死路，以便在发生火灾时消防车的进出。

9）装置内的设施均应通风良好，不能有滞留气体的地方。

23.管廊的布置：

（1）管廊的组成

工艺管道

公用工程管道

仪表管道和电缆

（2）管廊的形式

管廊的平面布置：

以能联系尽量多的设备为宜。

（3）管廊的形式

管廊的长度：

由设备的平面布置决定。

设备的数量和尺寸是其主要影响因素。

管廊的高度：

横穿道路时≥4.5m；

下方布置泵时≥3.5m；

下方布置换热器时，适当增加标高，可为5.5m。

管廊的宽度：

由管子数和管径决定，并加一定余量，一般≤9m，特殊情况≤12m。

（4）管廊的管道布置原则：

大直径管道应靠近管廊柱子布置；

小直径、气体管道、公用工程管道布置在管廊中间；

工艺管道宜布置在与管廊相连接的设备一侧；工艺管道视其两端所连接的设备管口标高可以布置在上层或下层；

需设置“Ⅱ”型补偿器的高温管道，应布置在靠近柱子处，且‘Ⅱ”型补偿器宜集中设置；

低温介质管道和液化烃管道，不应靠近热管道布置；也不要布置在热管道的正上方；

对于双层管廊，气体管道、热管道、公用工程管道、泄压总管、火炬干管、仪表和电气电缆糟架等宜布置在