化工安全3工厂设计2pptConvertor.docx
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化工安全3工厂设计2pptConvertor
第三章化工厂设计和操作安全
第一节工厂的定位、选址和布局
第四节压力容器的设计、制造和检验
第五节化工装置维护
1
北京市东方化工厂为职工创造一个舒适的工作、生活环境是保证生产安全和工作效率所必需的,2010年对控制室（约20平方米）进行了以下整改:
1．对作业空间进行合理布置
（1）仪表盘靠北侧布置，显示器、操作按钮均朝向南侧，保证白天有足够的自然光照射，便于操作。
（2）办公桌均靠南侧墙壁放置，职工可面向作业现场（北侧），便于对现场情况的监视；并且墙壁均采用透明塑化玻璃，大大减轻了压抑感，保证了轻松的心理状态。
（3）控制室东、西两侧均设置了向外开的屋门，方便进出作业，并有利于事故状态下的安全疏散。
2
2．对仪表盘进行合理改进
（1）2台竖直型仪表位置偏高，身高较矮的职工在观测时需抬头仰视，读取的数据易产生误差。
为此，在仪表盘前设置了20多公分的台墩。
（2）操作按钮数量较多，且形式单一，不易明显区分,为避免误操作，在每个按钮下方均粘贴了较为醒目的指示标志，标明了受控设备的名称，提高了操作的可靠性。
3
3.对作业环境进行全面完善
（1）控制室采用透明玻璃幕墙，最大限度地利用自然光.同时，屋顶设置了均匀布置的荧光灯用以夜间作业照明。
灯光照度较为均匀，有效避免了眩光、频闪等不利于正常作业的因素。
（2）控制室门窗玻璃为双层，能有效降低现场噪声，大大提高了工作环境的舒适程度。
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第一节工厂的定位、选址和布局
一、危险和防护的一般考虑
1.典型的一级危险
有易燃物质存在；
有热源存在；
有火源存在；
有富氧存在；
有压缩物质存在；
一级危险，在正常条件下不会造成人身或财产
的损害，只有触发事故时才引起损伤、火灾或爆炸.
有毒性物质存在；
人员失误的可能性；
机械故障的可能性；
人员、物料和车辆在厂区的流动；
由于蒸气云降低能见度等。
5
2.典型的二级危险
火灾；
爆炸；
游离毒性物质的释放；
跌伤；
倒塌；
碰撞。
二级危险是在一级危险失去控制后发展成的，会造
成人身或财产的直接损失。
一、危险和防护的一般考虑
6
3.防护危险的措施
可设置三道防护线。
（1）第一道防护线
在工厂的布局和规划中可考虑，如：
应建造在城市的边缘地带且处在常年主导风向的
侧风向;
根据主导风的风向，把火源置于易燃物质可能释
放点的上风侧；
为人员、物料和车辆的流动提供充分的通道等。
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（2）第二道防护线:
将人身和财产损失降至最小程度。
在工厂的选址和规划方面可考虑：
把最危险的区域与人员最常在的区域隔离开；
在关键部位安放灭火器材等。
（3）第三道防护线：
发生人身伤害事故时，提供有
效的急救和医疗设施，使受到伤害的人员得到
迅速救治。
一、危险和防护的一般考虑
3.防护危险的措施
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二、工厂的定位问题
化工厂定位，一般遵循以下基本原则：
（1）有原料、燃料供应和产品销售的良好流通条件；
（2）有储运、公用工程和生活设施等方面良好的协作环
境；
（3）靠近水量充足，水质优良的水源；
（4）有便利的交通条件；
（5）有良好的工程地址和水文气象条件。
需注意的是，工厂定位除考虑以上因素外，考虑的是经济问题。
9
三、工厂选址的安全问题
工厂选址考虑如下方面：
（1）孤立地区，或把工厂置于社区的下风区。
（2）工厂的高建、构筑物要留有一定的间距。
（3）工厂产生的废液要经处理后排放。
（4）工厂的出入口要格外小心。
（5）临近有释放毒性或易燃气体的工厂，则建在其上风侧。
（6）保证有充足的水源。
（7）地形方面，厂区内不应有低洼地。
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四、工厂布局的安全问题
工厂布局基本任务是结合厂区的内外条件确定生产过程中各种机器设备的空间位置，获得最合理的物料和人员的流动路线。
化工厂布局普遍采用区块化的方法。
工厂厂区一般可划分为以下六个区块：
工艺装置区；罐区；公用设施区；运输装卸区；辅助生产区；管理区。
思考题：
从安全角度考虑如何布局工艺装置
区、罐区、公用设施区、运输装卸区、辅助生
产区、管理区？
11
1．工艺装置区
加工单元可能是工厂中最危险的区域。
具体的规划方式：
（1）应该离开工厂边界一定的距离，且应该是集中的分布。
（2）应该置于厂区内主要的火源和人口密集区的下风区。
（3）应注意区域不宜太拥挤，要隔开一定的距离。
四、工厂布局的安全问题
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2.罐区
（1）需置于工厂的下风区域，不应设置在火炬的下
风向。
（2）贮罐应该安置在工厂中的专用区域。
（3）罐区和办公室、辅助生产区之间要保持足够的安
全距离。
（4）罐区和工艺装置区、公路之间要留出有效的间距.
（5）罐区应设在地势比工艺装置区略低的区域。
（6）通路问题。
最好可以在相反的两边由通路到达。
储存原料和成品的。
具体规划措施：
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3．公用设施区
（1）应该远离工艺装置区、罐区和其他危险区。
进入
厂区的公用工程管路不应通过危险区，或采取必
要的保护措施。
（2）应该尽量减少地面管线穿越道路。
（3）锅炉设备和配电设备应该设置在易燃液体设备的
上风区域。
（4）冷却塔释放的雾气影响视线，故不宜靠近铁路、
公路或其他公用设施。
（5）防止噪声的危害，大型冷却塔应该与居民区有较
大的距离。
功能是负责工厂的水、电、汽等。
具体规划措施：
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4．运输装卸区
（1）应该规划合理的交通运输路线。
（2）应该设置在工厂的下风区域，边缘地区。
（3）不得设在工艺装置区和罐区，与居民区、公路和铁路要保持一定的安全距离。
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5.辅助生产区
（1）要远离工艺装置区和罐区。
（2）维修车间是主要的火源，应置于工厂的上风区域。
（3）研究室可能排放少量有毒物质，不应与其他管理
机构直接连接。
（4）废水处理装置应该置于工厂的下风远程区域。
（5）高温煅烧炉的安全考虑呈现出矛盾。
作为火源应置于上风区，但如操作失误则引起大量易燃物质喷出，对此应将其置于下风区。
综合置于工厂的侧风区或与其他设施隔开一定距离。
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6．管理区
主要办事机构应该设置在工厂的边缘区域，并尽可能与工厂的危险区隔离。
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18
1号目标：
厂区中部的乙醇蒸馏工段。
措施:
（1）乙醇气体的爆炸极限3.3-19%（体积比）
（2）气态乙醇的比重为1.601
（3）乙醇液体在快速流动中会产生静电
2号目标：
成品罐区，共有六个立式乙醇贮罐。
措施：
贮罐之间的距离等等
在乙醇生产、贮存中要加强通风降温。
气态乙醇常滞留在地面、水沟、凹坑等低洼地方，碰到火源就会引起火灾或爆炸，排污口设置下方。
为减少静电生成，乙醇在弯道内的流速不得超过3米/秒。
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3号目标：
生态处理站。
混合气的主要成分有甲烷、二氧化碳和少量的硫化氢、氧气等。
措施:
泄露的燃烧爆炸和中毒事故.
4号目标：
硫酸贮罐。
措施:
（1）常用铁、铝材质制作容器来储运浓硫酸。
（2）其禁忌物有碱类、碱金属、水、强还原剂、易燃或可燃物。
（3）毒性：
LD50：
3.03mg/kg（大鼠经口）,属中等毒类，其对人体的侵入途径为吸入，食入。
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一、工艺流程和流程图
工艺流程——从原料开始到最终产品，将实施这些转换所需要的一系列功能单元按物料加工顺序有机的组合起来。
1.工艺流程
2.流程图
工艺流程图——用图来表示的工艺流程。
第二节化工工艺设计
（沧州炼油厂装置爆炸事故）
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带控制点的流程图
是设计、绘制设备布置图和管道布置图的基础，又是
施工安装和生产操作时的主要参考依据。
带控制点工艺流程图的内容：
设备示意图
带接管口的设备示意图，注写设备位号及名称。
管道流程线
带阀门等管件和仪表控制点（测温、测压、测流量及
分析点等）的管道流程线，注明管道代号。
对阀门等管件和仪表控制点图例符号的说明
标题栏
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过程物料如原料、催化剂、中间体、副产物、溶剂、添加剂等，再如传热流体、冷冻剂等。
过程物料所需的典型资料：
一般性说明；基础物性；易燃性；反应性；毒性；暴露作用；放射性
在过程设计中，需要汇编出过程物料目录，记录物料在全过程范围内的有关性质资料。
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危险性物料主要物性表
名称
熔点（度）
沸点（度）
闪点（度）
燃点（度）
空气中爆炸极限（％）
国家标准
上限
下限
氨气
-77.7
-33.5
651.22
630
27.4
15.7
已
氢气
-259.8
-252.8
400
74.2
4.1
甲
甲烷
-184
-161.5
-190
650
15.0
5.0
甲
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1.有潜在危险的过程
（1）爆炸、爆燃或强放热过程；
（2）有粉尘或烟雾生成的过程；
（3）在物料的爆炸范围或近区操作的过程；
（4）在高温、高压或冷冻条件下操作的过程；
（5）含有易燃物料的过程；
（6）含有不稳定化合物的过程；
（7）含有高毒性物料的过程；
（8）有大量贮存压力负荷能的过程。
四、工艺路线的选择
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2．有潜在危险的操作
（1）易燃或毒性液体或气体的蒸发和扩散；
（2）可燃或毒性固体的粉碎和分散；
（3）易燃物质或强氧化剂的雾化；
（4）易燃物质和强氧化剂的混合；
（5）危险化学品与惰性组分或稀释剂的分离；
（6）不稳定液体的温度或压力的升高。
四、过程曲线的选择
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固定式容器
移动式容器
按用途分
按压力分
反应容器：
如聚合釜、氨合成塔
储存容器：
如储罐、缓冲罐
换热容器：
如冷却器、蒸发器
分离容器：
如分馏塔、吸收塔
低压容器O.1MPa≤p＜1.6MPa
中压容器1.6MPa≤p＜10MPa
高压容器10MPa≤p＜100MPa
超高压容器p≥100MPa
——气瓶和槽车
第四节压力容器的设计、制造和检验
一、压力容器概述
非燃火压力容器分类
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四、压力容器定期检查
定期检验，由当地锅炉和压力容器安全监察机构授权或批准的检验单位进行。
从事检验的人员应经当地劳动人事部门考核批准。
（1）检验周期
压力容器的定期检验分为：
外部检查、内外部检验、全面检验。
至少每年作一次外部检查（压力容器运行中的定期在线检查），每二年作一次内外部检验（压力容器停机时检验），每六年作一次全面检验。
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容器情况
要求缩短的周期
检验的方式
用于强腐蚀介质并在运行中发现有严重缺陷
每年至少进行一次
内部检验
使用期已达20年
每年至少进行一次
内部检验
压力容器停用两年以上，恢复使用前。
内外部检验，必要时进行全面检验。
缩短检验周期的情况
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容器情况
查验、确识
延长期限
非金属衬里
衬里完好、壳体无损坏
全面检查至8但≯8
非腐蚀介质或有可靠的金属衬里
经1～2次内部检验确认无腐蚀
全面检查至9但≯9
延长检验周期的情况
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（2）检验内容
外部检查
以宏观检查为主。
内外部检验
以宏观检查、壁厚测量为主。
全面检验
全面检验除包括内外部检验的全部款项外，还应该做焊缝无损探伤和耐压试验。
耐压试验的目的是检验设备的整体强度和致密性，应在内外部检验合格后进行。
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序号
外部检查项目
外部检查内容
1
容器的保温层、防腐层及设备铭牌
是否完好无损
2
容器外表面
有无裂纹、腐蚀和局部鼓包
3
焊缝、承压元件及可拆连接部位
有无泄漏
4
安全附件
是否齐全、可靠、灵活好用
5
紧固螺栓
有无松动、腐蚀
6
设备基础和管道支撑
是否适当，有无下沉、裂纹、不能自由胀缩等不良迹象
7
容器运行
操作温度、压力、介质是否符合安全技术规程。
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序号
内外部检查项目
内外部检查内容
1
外部检查的全部项目
2
内外表面
有无裂纹、腐蚀和磨损情况
3
所有焊缝
有无裂纹
4
封头过渡区、接管处和其他应力集中部位
有无断裂和裂纹
5
容器的衬里
有无突起、开裂、腐蚀或其他破损
6
高压容器的主要紧固螺栓
应进行宏观检查并做表面探伤检查有无裂纹
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五、压力容器的安全附件
压力容器的安全附件是为防止容器超温、超压、超负荷而装设在设备上的一种安全装置。
压力容器最常见的安全附件有：
安全阀、爆破片、压力表和液位计等。
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（1）安全阀
作用：
是当承压容器的压力超过允许工作压力时，
阀门自动开启，继而全量开放；当压力降到正常工作压力时，阀门及时自动关闭。
优点：
能自动开闭、可以调节、不致中断生产。
缺点：
密封性较差，有滞后现象，不适应要求快速泄压的场所。
五、压力容器的安全附件
34
杠杆式安全阀：
用于压力不高的承压设备；
弹簧式安全阀：
体积小、调整方便、适用范围广、灵敏度高等优点；在工业锅炉和压力容器使用较普遍。
（1）安全阀
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（2）爆破片
通过膜片的断裂来泄压的，故泄压后不能继续使用。
特点：
密封性好、反应迅速、灵敏度高、泄放量大。
应用场合：
毒性大、腐蚀性强的介质，特别是有爆燃或异常反应使压力瞬间急剧上升的场合。
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（3）压力表
压力表是用来测量承压容器中介质压力的仪表。
压力表的选用：
应该根据容器的设计压力或最高工作压力，确定压力表的精度、表盘直径和量程。
选用压力表的量程最好为最高工作压力的1.5～3倍，以2倍为宜。
低压设备的压力表精度不得低于2.5级；中压不应低于1.5级；高压或超高压不应低于1级。
表盘直径不应小于10cm。
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（4）液位计
液位计用来指示液位的一种装置，主要用于锅炉。
个别压力容器，例如盛装液化气体的储罐等也有液位计。
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第五节化工装置维护
一、化工维护的必要性
1.由于其中的物料和使用设备的特点所决定。
设备种类多、结构复杂。
2.过程的性质所决定。
如高腐蚀速率、易燃液体、毒性或有害物料等。
3.操作情况所决定。
许多严重的伤亡事故都与失误有关。
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二、化工安全检修的分类和特点
1.化工安全检修的分类
（1）计划检修：
企业根据设备管理、使用经验和生产
规律，对设备进行有组织、有准备、有安排、按
计划进行的检修。
计划检修又可分为小修、中修
和大修。
40
（2）计划外检修：
在生产过程运行中机械设备突然发生效障或事故，必须进行不停工或临时停工的检修。
计划外检修事先难以预料，无法计划安排。
1.化工安全检修的分类
41
2.化工安全检修的特点
具有频繁、复杂、危险性大等特点。
（1）频繁：
化工生产高温、高压、腐蚀性强，除计划
内检修，计划外小修和抢修也极为频繁。
（2）复杂：
设备种类多，检修现场环境复杂。
（3）危险性大:
残存易燃易爆有毒的物质；检修离不开动火、进罐入塔等；检修管理环节薄弱。
42
泄压
排放
降温以强制通风、自然降温为宜。
置换和中和设备检修前内部的易燃、易爆、有毒气体应进行置换（水、蒸汽、惰性气体），酸、碱等腐蚀性液体应进行中和处理。
吹扫对可能积附易燃易爆、有毒介质残留物、油垢或沉淀物的设备，用置换方法一般清除不尽，还应进一步进行吹扫作业。
一般主要采用蒸汽来吹扫，忌水物不能用蒸汽吹扫。
1.停车和开车
三、非常规运行和有关作业的检修安全
（检修事故）
43
清洗和铲除经置换和吹扫无法清除的沉积物，要采用清洗的方法，如用酸洗、碱洗等。
若清洗方法无效时，则可采取人工铲除,应选用木质、铜质、铝质等不产生火花的工具。
检验分析分析时取样要有代表性，要正确选择取样点。
只有在分析合格达到安全要求后才能进行检修作业。
1.停车和开车
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切断电源对一切需要检修的设备，要切断电源，并在启动开关上挂上“禁止合闸”的标志牌或派专人看管。
整理场地和通道凡与检修无关的、妨碍通行的物体都要挪开；地面上、楼梯上的油污等耍清除；不牢构筑物旁要设置标志；无栏平台要加安全围栏及标志。
1.停车和开车
45
事故案例
[案例]某年9月，山西省某氮肥厂煤气洗气塔发生爆炸，死亡1人。
事故的主要原因：
停车检修时未对设备进行置换（水、蒸汽、惰性气体），就派人戴着防毒面具进塔清理水垢，在用铁器敲击水垢时，援击产生火花，引起塔内残留煤气爆炸。
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[案例]某年8月，上海某化工厂氯乙烯工段检修清理氯乙烯储槽时，发生中毒事故，死亡1人。
事故的主要原因：
作业人员进罐前，没有按规定办理许可证，也没有分析罐内气体组成（氧含量18％～21％），进罐作业没有穿戴防毒面具，没有人监护，结果中毒而死。
事故案例
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[案例]某年2月，北京某化工厂有机硅分厂一车间发
生罐内作业中毒事故，死亡2人，轻伤2人。
事故的主要原因：
该厂有机硅分厂一车间停工检修期间，在清理氯甲烷缓冲罐内水解物料时，没有办理入罐手续，没有对罐内进行空气置换、未作气体分折、没有专人监护的情况下，操作人员戴着防毒面具擅自进入罐内作业，车间主任到现场发现一人倒在罐内，在没有采取进一步防护措施的情况下，进入罐内施救，结果也中毒例下。
48
2．容器内作业
凡进入塔、釜、槽、罐等容器进行的作业称为容器
内作业。
容器内作业的安全要点：
（1）容器必须由操作人员彻底清洗。
（2）建立容器内作业许可证制度。
进入容器内作业必须申办许可证。
（3）进行安全隔离。
作业设备必须与其它设备、管线进行隔离。
（4）切断电源。
所有电力驱动设施（如搅拌器等）必须在断路开关处切断电源。
三、非常规运行和有关作业的检修安全
（南化窒息死亡事故）
49
（5）进行置换通风。
以防止危险气体大量残存，并保证氧气充足（氧含量18％～21％）。
作业时应打开所有的人孔，保证自然通风。
对通风不良及容积较小的设备，作业人员应采取间歇作业或轮换作业，必要时可采取机械通风。
（6）取样分析。
入容器作业前，必须进行安全分析，达到安全规定后，才能进行作业。
2．容器内作业
50
（7）容器外监护。
必须指定专人在外监护，容器内作业一般应派至少两人，在紧急情况下负责向观察者呼救。
2．容器内作业
51
（8）个人防护。
必须戴规定的防护面具，身着化学品防护服装和系上安全带和绳索。
（9）急救措施。
必须有现场急救措施，如安全带、隔离式面具、苏生器等，对于可能接触酸碱的容器内作业，预先应准备好大量的水，以供急救时用。
2．容器内作业
52
3．切割、焊接和其他动火作业
动火安全要点：
（1）审证。
在禁火区内动火必须办理“动火证”。
（2）移去可燃物。
将动火周围的一切可燃物移到安全场所。
三、非常规运行和有关作业的检修安全
（洛阳石化PTA闪燃事故）
53
（4）灭火措施。
动火现场附近要保证有充足的水源、灭火器具。
（5）其它注意事项。
如动火中遇到管道突然破裂时，应立即停止动火，待恢复正常，重新分析合格经审批后，方可动火。
（3）持证上岗。
气割和焊接人员必须训练有素，能够对周围易燃物料进行分折和防护、能够灭火相处理意外事故。
54
鄂西州化工厂火药爆炸
案例
55
某年6月27日9时30分，鄂西自治州化工厂“84”号车间条装工序一螺旋输动器空心螺杆在工作中断裂，被黄某某发现，即向安全员李某某和车间副主任熊某某（当天代班、事故中死亡）报告。
熊某某了解情况后，为了不影响生产，在生产继续进行、人员未撤出生产区的情况下，违章指挥无证焊工范某某（已死）负责焊接输送器。
56
【案情】
一、事故概况及经过
某年6月27日上午10时42分，湖北
省鄂西自治州化工厂发生一起火药爆炸事
故，造成22人死亡，3人受伤，700余平方
米厂房及部分机器设备被炸毁，直接经济
损失达40．48余万元的特大事故。
57
李某某到厂部办理“动火证”,因厂安全科
的两名干部及4名正副厂长因工外出，李某某便
自己写了一张内容为“84号车间需要动火”的
便条动火证，去找厂办主任吴某某审批。
吴某
某说自己无权审批，便和李某某一起找到厂工
会主席王某某。
王某某不按有关动火管理审批
规程询问安全动火准备情况，明知未经厂安全
科现场检查分析，擅自越权批准动火，在便条
“动火证”上签署“同意动火，注意安全”。
58
随后，对需要焊接处周围的0．7cm范围的
炸药进行清扫、冲洗。
10时1O分许，在不具备
安全动火的条件下，动火焊接螺旋输送器焊杆。
10时30分，李某某发现输送器空心螺杆内有残
存的炸药，并有大量烟雾从断裂处喷出，当即
将此情况告诉范某某并是否有危险，范说“清
洗不出来，没办法，可能问题不大。
”李便用
水冲洗螺杆降温，范继续违章施焊，10时42分，
该车间发生爆炸。
59
【评析】
二、事故原因
直接原因：
经有关专家鉴定，这次爆炸事故的直接原因是电焊焊接螺旋输送器空心螺杆的断裂处，引起管内炸药爆炸，并引爆“V”型槽内炸药，进而诱爆车间内存留的全部炸药。
参与爆炸的炸药总药量在4吨以上。
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1.领导责任。
企业有未经安全技术培训的焊接人员上岗作业。
鲍某某自担任厂长职务以来，鄂西州劳动局三次下发文件，要求该厂派送未取得合格证书而从事焊接工作的人员参加安全技术培训，鲍某某拒不执行.
先后五次签发“动火证”，同意和默许未经安全技术培训的焊接人员上岗作业。
间接原因：
61
2.恩施市人民检察院认为，李某某身为专职
安全员，负有制止违章作业和违章指挥的法定
义务，但却违反有关规定，不认真履行职责。
3.王某某身为工会主席，滥用职权，在明知动
火证未经厂安全部门检查的情况下，越权批准
动火。
以上几人的行为触犯《中华人民共和国刑法》
第187条的规定，均已构成玩忽职守罪。
62
三、对事故责任者的处理
恩施市人民检察院依法决定对李某某、王某某提起公诉。
鉴于鲍某某、陈某对事故负有次要直接责任，且在事故发生后，积极组织参加现场救护，配合调查和处理善后工作，并积极参与领导筹备恢复生产的工作，根据《中华人民共和国刑法》第32条之规定，决定对其二人免予起诉。
恩施市人民法院判处李某某有期徒刑2年，缓刑2年；判处王某某有期徒刑1年，缓刑1年。
63
THEEND
64
思考题
在化工厂设计时，对于危险和防护一般是怎样考虑的？
容器内作业的安全要点？
动火作业的安全要点？
65
案例
广东鸿运电镀技术有限公司
"4·11"爆炸事故
发生时间：
某年4月11日13时30分
发生地点：
广东鸿运电镀技术有限公司
伤亡人数：
2人死亡，4人受伤
毁坏主要设备：
5个反应釜、1个环氧乙烷储罐
经济损失：
21.9（万元）
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一、事情经过
某年4月11日13时30分，广东鸿运电镀技术有限公司生产电镀添加剂时，100升不锈钢反应釜发生爆炸。
13时30分，高级工程师陈**在生产车间的楼梯口碰见操作工刘**，刘对陈讲：
“今天反应釜的压力好象升得好快”，当陈向反应釜方向看后，马上打电话报警，此时反应釜发生了爆炸。
67
爆炸事故发生后，陈**、刘**等三人被消防队员救出，一人抢救无效死亡。
另一人则在车间准备拉水管,向反应釜外表洒水降温时，反应釜突然爆炸，被倒下的墙体压死。
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经过现场勘查和综合分析，认定原因是：
1.环氧乙烷进料速度过快，环氧乙烷来不及与丙炔醇反应而在釜内积聚，以致釜内压力迅速上升，高压气体喷出，与空气磨擦产生静
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