二氧化碳项目安全设计专篇.docx

1、二氧化碳项目安全设计专篇非常用的术语、符号和代号说明1、非常用的术语（1） 改建项目指企业对在役伴有危险化学品产生的化学品或者危险化学品生产、储存装置（设施）、在原址或者易地更新技术、工艺和改变原设计的生产、储存危险化学品种类及主要装置（设施、设备）、危险化学品作业场所的建设项目。（2）爆炸危险区域大气条件下，气体、蒸气或雾、粉尘或纤维状的可燃物质与空气形成爆炸性混合物，该混合物遇火源后，燃烧或爆炸将传遍整个未燃混合物的区域。（3）动火作业能直接或间接产生明火的工艺装置以外的非常规作业，如使用电焊、气焊（割）、喷灯、电钻、砂轮等进行可能产生火焰、火花和炽热表面的非常规作业。2、符号和代号说明t

2、：吨t/a：吨每年m3：立方米L/s：升每秒m：米kJ/mol：千焦每摩尔m2：平方米mg/m3：毫克每立方米：摄氏度mg/kg：毫克每公斤kg：公斤kVA：千伏安kV：千伏MPa：兆帕kW：千瓦min：分钟mm：毫米MAC：最高容许浓度mol：摩尔TWA：时间加权平均容许浓度LC50：吸入毒性半数致死浓度STEL：短时间接触容许浓度LD50：口服毒性半数致死量、皮肤接触毒性半数致死量第一章 建设项目概况1.1建设项目内部基本情况公司以建设资源节约型和环境友好型企业为目标，建设符合企业循环经济、符合国家行业规划和产业政策的项目。本项目结合当前食品级液体二氧化碳市场需求较大的实际，建设的一套5k

3、t/a食品级二氧化碳生产装置。产品质量执行GB 106212006标准。项目总占地1.0公顷，装置投资400万元人民币。装置的主要设备有柱塞泵、罗茨风机、氨制冷压缩机、汽化器、预冷器、蒸发器、冷凝器、精吸塔、分子筛塔、提纯塔、脱烃塔、电加热器、液体二氧化碳贮罐等。本项目产品方案如下表1-1与表12：表11 产品规模方案序号名 称年产量（吨/年）备注1食用二氧化碳产品5000一期2食用二氧化碳产品1000020000远期表12 产品质量标准方案（GB106212006）序号项 目指 标1二氧化碳的体积分数/10-2 99.92水的体积分数/10-6 203酸度按5.4检验合格4一氧化氮的体积分数

4、/10-6 2.55二氧化氮的体积分数/10-6 2.56二氧化硫的体积分数/10-6 1.07总硫的体积分数（除二氧化硫外，以硫计）/10-6 0.18碳氢化合物总的体积分数(以甲烷计)/10-6 50(其中非甲烷烃不超过20)9苯的体积分数/10-6 0.0210甲醇的体积分数/10-6 1011乙醇的体积分数/10-6 1012乙醛的体积分数/10-6 0.213其他含氧有机物的体积分数/10-6 1.014氯乙烯的体积分数/10-6 0.315油脂的质量分数/10-6 516水溶液气味、味道及外观按5.10检验合格17蒸发残渣的体积分数/10-6 1018氧气的体积分数/10-6 30

5、19一氧化碳的体积分数/10-6 1020氨的体积分数/10-6 2.521磷化氢的体积分数/10-6 0.322氰化氢的体积分数/10-6 0.5注：其它含氧有机物包括二甲醚、环氧乙烷、丙酮、正、异丙醇、正、异丁醇、乙酸乙酯、乙酸异戊酯1.1.1 建设项目的主要技术、工艺（方式）和国内、外同类建设项目水平对比情况该项目利用工业级液体二氧化碳为原料，采用汽化、吸附、净化、干燥、冷凝、精馏提纯等组合工序来生产食品级液体二氧化碳，装置建设规模为5kt/a食品级二氧化碳。该工艺与上世纪末传统的高压法相比，装置工作压力由8.0MPa降至3.0MPa以下，系统安全度增加，产品能耗下降，产品品位与国际接轨

6、，食品级产品符合国家GB 10621-2006标准要求。整个项目安全、节能、利废，符合国家“十一五”产业政策。在国内处于先进水平。1.1.2 建设项目所在的地理位置、用地面积和生产（储存）规模本项目建设地点位于XXXX经济技术开发区。开发区紧邻312国道，东邻北京路，四周道路宽广，交通方便。本项目用地面积：10000平方米，装置规模:5kt/a食品级二氧化碳，储存规模100t。1.1.3建设项目涉及的主要原辅材料和品种名称、数量主要原料：二氧化碳原料 0.7m3/h主要辅料：T103脱硫剂，主要组分活性炭吸附剂，规格35条状，密度0.7t/m3，用量3.5 m3/a。脱烃催化剂，主要组分金属鈀

7、，35球状，密度0.6t/m3，23年用量0.3m3。分子筛，干燥剂，35球状，密度0.85t/m3，年用量0.5 m3。 液氨 0.03t 一次投入，需要时补入1.1.4建设项目的工艺流程和主要装置（设备）和设施的布局及其上下游生产装置的关系本装置采用汽化、精吸、吸附干燥、净化与低温精馏组合流程，连续生产食品级液体二氧化碳。原料液体二氧化碳经柱塞泵提压至2.5Mpa，进蒸发器、预冷器换热部分汽化后，进汽化器完全汽化，气体二氧化碳通过精吸塔（T0101）中的T103吸附剂，以除去气体中的微量硫，而后进脱烃塔脱除醇类烃类,脱烃合格后气体经预冷器冷却后进分子筛塔精除水,脱水合格气体进蒸发器进一步冷

8、却，冷却后气体进冷凝器使二氧化碳气体液化，再经提纯塔精馏提纯后得到合格的食品级液体二氧化碳产品。制冷剂采用液氨。工艺流程如下：本项目按国家颁发的石油化工企业国家及行业相关规范进行设计，厂区内按消防部门规定设消防通道，以满足消防要求。总平面布置以物流优化，交通顺畅，方便发展、绿化和美化为主题进行规划设计。本装置为独立的生产单元，无上下游生产装置。流程图错误1.1.5 建设项目配套和辅助工程本项目配套的水、电、仪表空气、蒸汽等辅助工程，均与装置同步设计。其中：（1）一次水工厂目前生产生活用水取自来水，本工程新鲜水用量为约0.5 m3/h，直接采用自来水。(1）循环水本项目循环水的用量为20 m3/

9、h，自行建设一凉水塔，其循环量为20 m3/h以满足生产用循环水需求。 （3）排水该项目所排废水主要为生活污水及地面冲洗水。生活污水和地面冲洗水产生量为1m3/d。污水产生后排入城市污水管网。厂区排水采用砖砌明沟，800mm1500mm，水泥砂浆抹面，本项目无生产废水。雨水排往厂外总排水沟，厂外总排水沟采用封闭地下管道汇入城市排水管网。对周围环境和农田不会造成污染。（4）供电本项目总用电负荷为150 KW，区内为6kV供电，本项目用电电压为380V/220V，属三级负荷，设300kVA变压器一台，以满足项目用电的需要。（5）仪表空气本项目仪表空气用量仅为2Nm/h，若单独设置空气站运行不经济，

10、但本系统储槽放空的二氧化碳气经减压后（0.5MPa左右）的状况，与仪表空气要求较为相近，露点50左右，密度与空气相近，国内外同类型装置中已有应用，并经多年运行均未出现安全问题，故本项目仪表用气采用系统内二氧化碳储槽放空气经减压、稳压后供给。（6）化验本项目的化验主要是对中间过程原料气的控制及产品分析。确保产品质量和对生产过程或操作进行监控，为化工操作提供依据。装置内设有化验室，设施齐全，能同时满足本项目生产监控和产品质量监控的需要。（7）消防本装置区自备消防设施，其中消防栓，消防水带、空气呼吸器、移动消防泵、灭火器等消防器具严格按标准设置。1.1.6 建设项目的主要装置（设备）和设施名称、型号

11、（或者规格）、材质、数量和主要特种设备 表13： 二氧化碳项目设备一览表（静止设备）序号名 称规 格 型 号设计压力MPa设计温度单位数量材质1汽化器5002.5-19台1Q345R2预冷器4002.5/2.5-19/40台10Cr18Ni9/Q345R3蒸发器5002.5/2.5-19/30台10Cr18Ni9/Q345R4冷凝器5001.6/2.5-19/-15台10Cr18Ni9/Q345R5精吸塔11002.560台1Q345R6分子筛塔6002.540台2Q345R7提纯塔300/6002.5-19台1Q345R8电加热器300常压450台116MnR，30kW9净化塔6002.53

12、00台10Cr18Ni9/Q345R10原料贮槽50m32.27-25只116MnDR11产品贮槽50m32.27-25只116MnDR12凉水塔20m3/h表14： 二氧化碳项目设备一览表（动力设备）序号名 称规 格 型 号单位数量备 注1罗茨风机3L-22台12氨压缩机LN4AV10台13柱塞泵LJD1030/2.5台14循环水泵管道泵（离心泵）台120m3/h1.2 建设项目外部基本情况1.2.1 建设项目所在地的气象、水文、地质、地震等自然情况 1）气象XXXX地处欧亚大陆腹地，属温带大陆性气候。每年3月底4月初进入春季，初春升温快，天气变化剧烈，冷暖交替频繁；夏季多阵风性天气及降水；

13、秋季相对天气稳定；冬季受蒙古高压的后部控制，天气特点为寒冷、稳定、少风、较少降水。XXXX城区的冬天，一般从头年的11月到来年的4月，长达150天左右，漫长而寒冷，且由于城区处在三面环山的河谷地形中，加之冬季常有较强的辐射逆温发生，不利于污染物的扩散。XXXX市主要气象条件如下：（1）气温 年平均气温 13.10绝对最高气温 35.9绝对最低气温 -23.40 （2）湿度 年平均相对湿度 64.00% 月平均最大相对湿度 75.00%月平均最小相对湿度 52.00% （3）气压绝对最高气压 1039.4bar绝对最低气压 981.7bar年平均气压 1007.0bar（4）降雨量年平均降雨量

14、525.3mm日最大降雨量 160.20mm（5）风瞬时最大风速（地面以上10m处） 26.00m/s年平均风速 2.1m/s全年主导风向 东南年最多风向频率 11%（6）年平均蒸发量 1752.2mm（7）雷电日数（年平均） 31天（8）最大冻土深度 540.00mm2）地质、水文拟建场地地貌属于冲积洪平原中部，场地类型为中硬场地，场地类别为类。场地底层主要由素填土、卵石组成。素填土层底埋深2.04.8米，4.810米层深为卵石。素填土层组成成分较复杂，密实度极不均匀，力学性质差，不宜做为基础持力层。卵石层厚度大，物理力学性质较好，工程性质好，可作为建筑物基础良好天然持力层。地基土属于非盐渍

15、土，PH为7.47.5，土中SO42-含量470650mg/kg，Cl-含量350480mg/kg，对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。拟建场地内10米以上无地下水。场地内无断裂构造，也没有地面塌陷、滑坡、崩塌、掉块等不良地质作用。根据中国地震动参数区划图（GB19306-2001）划分，XXXX市设计基本地震加速度为0.20g，设计特征周期为0.35s，相对应的抗震设防烈度为8度。1.2.2 建设项目投入生产或者使用后可能出现的最严重的事故波及的范围内的24小时生产、经营活动和居民生活的情况本项目涉及的主要危险化学品原料只有制冷用液氨0.03t，装置内使用的辅助材料活性碳可燃，其它

16、均无燃爆危险。项目可能发生的危害范围最大的事故是冰机液氨储罐爆炸，液氨瞬间全部泄漏。事故模拟结果是氨气泄漏人吸如5-10min即致死的半径是9.2m；最快22.4秒后53.8m处的浓度达到接触限值。周边单位和居民均在项目200m外。因此对周边单位生产经营和居民生活无明显影响。由于氨的密度比空气小，且有刺激性恶臭气味，一旦泄漏极易被发现而被立即消除，故液氨的可能挥发与泄漏对附近居民的影响不大。二氧化碳比空气重，为无色无臭不燃气体，装置中一旦发生二氧化碳泄漏，受节流膨胀影响而会立即变为干冰，不会对环境带来恶性影响。本项目周边没有生产和使用易燃易爆危险化学品的企业，也没有易产生粉尘、毒物的生产企业，

17、项目周边没有居民区等人口密集区域，周边除过往车辆基本没有其他居民活动。因此周边企业生产经营活动不会对本项目造成影响。本项目生产厂房与周边企业的防火间距满足要求，因此周边企业发生火灾也不会对本项目造成大的影响。本项目严格按照国家有关规定进行设计、建设和生产，整个装置按无泄漏要求进行运行管理；建设项目投入生产或者使用后可能出现的最严重的事故波及的范围内的24小时生产、经营活动和居民生活的影响甚小。1.2.3 建设项目中危险化学品生产装置和储存数量构成重大危险源的储存设施与居民区、商业中心、公园等人口密集区域的距离本项目中仅制冷用液氨总量为0.3t，根据GB18218-2009危险化学品重大危险源辩

18、识，不构成重大危险源。第二章 建设项目涉及具有危险、有害因素和危险、有害程度2.1 危险、有害因素危险是指可能造成人员伤害、职业病、财产损失、作业环境破坏的根源或状态。危害是指特定危险事件发生的可能性与后果的结合。危害因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发性损坏的因素，强调突发性和瞬间作用；从其产生的种类及形式看，主要有火灾、爆炸、电气事故等。有害因素是指能影响人的身体健康，导致疾病，或对物造成慢性损坏的因素，强调在一定范围内的积累作用；主要有生产性粉尘、毒物、噪声与振动、辐射、高温、低温等。能量、有害物质的存在是危险、有害因素产生的根源，系统具有的能量越大、存在的有害物质的数量越多，系统潜在的

19、危险性和危害性也越大。能量、有害物质的失控是危险、有害因素产生的条件。失控主要体现在设备故障、人为失误、管理缺陷、环境因素四个方面。2.1.1 建设项目涉及具有爆炸性、可燃性、毒性、腐蚀性的化学品危险类别及数据来源本建设项目涉及具有爆炸性、可燃性、毒性、腐蚀性的化学品危险类别，含量见下表：表2-1建设项目危险化学品危险类别序号名称（危规号1）理化性质1毒性指标1危险性1危险类别火灾2危险性毒性3腐蚀性11二氧化碳(压缩的)(22019)二氧化碳(液化的)(22020)外观与性状: 无色无臭气体;溶解性：溶于水、烃类等多数有机溶剂；熔点：-56.6(527kPa)；沸点：-78.5(升华)；相对

20、密度（水=1）：1.56(-79)，（空气=1）：1.53；饱和蒸气压(kPa)：1013.25(-39);燃烧热kJ/mol：无意义。临界压力(MPa)：7.39; 临界温度()：31。LD50：无资料；LC50：无资料中国MAC(mg/m3)：18000本品不燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。在低浓度时，对呼吸中枢呈兴奋作用, 高浓度时则产生抑制甚至麻痹作用。中毒机制中还兼有缺氧的因素。急性中毒：人进入高浓度二氧化碳环境，在几秒钟内迅速昏迷倒下，反射消失、瞳孔扩大或缩小、大小便失禁、呕吐等，更严重者出现呼吸停止及休克，甚至死亡。固态(干冰)和液态二氧化碳在常压下迅速汽化，能造

21、成-80-43低温，引起皮肤和眼睛严重的冻伤。慢性影响: 经常接触较高浓度的二氧化碳者，可有头晕、头痛、失眠、易兴奋、无力等神经功能紊乱等。戊/2氨（23003）溶解性：易溶于水、乙醇、乙醚；熔点：-77.7；沸点：-33.5；饱和蒸气压：506.62（4.7）kPa；临界温度：132.5临界压力：11.4Mpa；相对密度（水=1）：0.82（-79），（空气=1）：0.6；燃烧热：无资料。LD50 350 mg/kg(大鼠经口)LC50 1390mg/m3，4小时(大鼠吸入)闪点：无意义；爆炸极限(V)：15.7-27.4；引燃温度：651；最大爆炸压力：0.580Mpa。燃烧性：易燃乙类级

22、（轻度危害）腐蚀该项目不涉及剧毒化学品内容，仅作为制冷剂的氨为级轻度危害物质。2.1.2 建设项目可能出现爆炸、火灾、中毒、灼烫事故的危险、有害因素（1）火灾爆炸氨泄漏严重，如氨压缩机吸排气阀密封不严、轴封泄漏、阀门法兰泄漏以及附件泄漏，可与环境空气形成爆炸性气体，遇激发能源发生火灾爆炸；腐蚀、疲劳断裂，导致氨气喷出，造成火灾；温度压力超标，或压缩机润滑不良或润滑油变质积炭，造成积炭燃烧。错误操作、违章作业，导致燃烧爆炸；因制造检修缺陷、压缩机未定期检验、未按操作规程作业和管理不善引起爆炸事故。高压气体窜入低压系统导致爆炸。（2）中毒、窒息高浓度的二氧化碳对人可产生抑制甚至麻痹作用，严重者出现

23、呼吸停止及休克，甚至死亡。低浓度氨对人的粘膜有刺激性作用，高浓度氨可造成组织溶解性坏死。同时可引起反射性呼吸停止。由于采用氨制冷，氨为有毒气体，设备、管道、阀门泄漏以及操作不当引起泄漏，工作人员若未佩戴防护用品，吸入体内造成中毒和窒息。急性中毒： 短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰可带血丝、胸闷、呼吸困难,可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等,可出现紫绀、眼结膜及咽部充血及水肿、呼吸率快、肺部罗音等，严重者可发生肺水肿、急性呼吸窘迫综合征,喉水肿痉挛或支气管粘膜坏死脱落致窒息,还可并发气胸、纵膈气肿，胸部X线检查呈支气管炎、支气管周围炎、肺炎或肺水肿表现。血气分析示动脉血

24、氧分压降低。误服氨水可致消化道灼伤,有口腔、胸、腹部疼痛,呕血、虚脱,可发生食道、胃穿孔，同时可能发生呼吸道刺激症状，吸入极高浓度可迅速死亡。眼接触液氨或高浓度氨气可引起灼伤,严重者可发生角膜穿孔。皮肤接触液氨可致灼伤。（3）灼伤、冻伤本项目存在生产性热源，主要在再生系统，其设备、管路一旦裸露，人员直接接触会造成烫伤。在生产系统停车设备交出过程中的煮釜、蒸汽吹扫等过程也存在烫伤危害。项目有氨冷器。冷媒氨气化的最低温度可达-33，液体CO2贮存在-19以下，人员皮肤与其直接接触可导致冻伤。（4） 二氧化碳低温储罐二氧化碳低温储罐由于设计、制造缺陷、布置和使用不当及人为失误等，易发生储罐爆炸或泄漏

25、事故，从而造成人员窒息、中毒等。2.1.3 建设项目可能出现人员伤亡的其它危险、有害因素（1）噪音冰机和柱塞泵在运转时，设备本身和电机都会发出大量的噪音，尤其是在设备有异常情况时。（2）机械伤害氨压缩机的轴、联轴器、飞轮、活塞杆等裸露运动部件可造成对人的伤害。零部件的磨损、腐蚀或冷却、润滑不良及操作失误，超温、超压、超负荷运转，均有可能引起断轴、烧瓦、烧填料及零部件损害等机械事故。这不仅造成机械设备损坏，对操作者和附近人员也会构成安全威胁。装置因设备陈旧或安全附件、管道老化失修而导致的安全事故时有发生。泄漏的氨、二氧化碳可能引起火灾爆炸、中毒事故。（3）电气、仪表等电气设备设施在安装、施工过程

26、中，因操作不慎或安装不当，有可能引发电气火灾事故。电气设备的安装、检修，工作人员若无资质，可能发生触电伤亡事故。各种电气设备如果缺少防感应雷的有效措施，雷雨季节有可能因雷电而发生爆炸及触电事故。生产现场的各类测量仪表（温度、流量、压力等）、控制室内的各记录、显示仪表、各类继电保护系统等如果失灵，仪表管线、阀门堵塞，导线接触不良，一次表安装位置不正确、插入深度不恰当，仪表部件出现失灵、损害、误动作，或者电源、气源发生故障等，都会成为安全隐患，有可能间接的诱发爆炸事故或其它生产事故。（4）运输违章驾驶或车辆和人员无相应资质，也会导致运输过程发生意外而引起事故。运输车辆必须是液化二氧化碳专用低温槽车

27、，如无适当维护或没有定期维修和检验等，也有可能引起车辆伤害等事故。运输时，车速及食品级液体二氧化碳充装量将影响运输过程的安全，可能会由于充装量过多、车速过快或路面凹凸不平等引发安全事故。（5）心理、生理和行为性危险、有害因素由于不正确的工作态度、技能或知识不足、健康或生理状态不佳和劳动条件（设施条件、工作环境、劳动强度和工作时间）影响等造成的不安全行为，容易引起事故。人的心理、生理状态和人的行为主要危险、有害因素见表3-2。表2-2 心理、生理性和行为性危险、有害因素主要分类危险有害因素主要分类体现及造成后果心理、生理性危险和有害因素1.负荷超限（包括体力负荷、听力负荷、视力负荷、心理负荷等）

28、健康状况作业；2.从事禁忌作业；3.心理异常（包括情绪异常、冒险心理、过度紧张及其他心理异常）；4.辨识功能缺陷（包括感知延迟、辨识错误、其他功能缺陷）。作业人员在疲劳、劳损、伤害等情况下继续作业；受伤、带病作业；女工在经期、孕期从事禁忌作业；嗅觉迟钝、色盲；未成年人从事高危作业等等。从而导致人为事故发生。行为性危险和有害因素1.指挥错误；2.指挥失误；3.操作错误；4.违章指挥；5.监护失误；6.误操作；7.其他错误；8.违章作业操作中发生人为失误，导致人为事故发生。（6）触电动力、照明配电箱（柜）等电气设备较多，在春夏之际多雨、潮湿、高温季节，由于电器绝缘不好引起漏电，有可能造成人员触电事

29、故。特别在检修时，在检修前没制订安全检修计划、防护设施不到位或违章作业等，都可能会造成触电事故。生产车间、露天装置若未安装防雷设施，有可能遭受雷击，造成设备损坏和人员触电伤害等事故。（7）车辆伤害该公司的机动车辆进出频繁，如没有建立一套完善的车辆进出检查登记管理制度、车辆行驶管理制度以及相关的厂区交通安全管理制度，或道路的设计缺陷、交通标志和安全标志的设置缺陷、驾驶人员违章等，均有可能引发车辆伤害事故。（8）高处作业和高处坠落危险生产装置为框架结构，存在经常性和临时性的高处作业。如果无防护措施或防护不当（直梯、斜梯、工业防护栏杆、作业平台的设计、制造、保养有缺陷），作业人员在进行生产操作、巡回检查、设备维修时，在登高、下梯及在高处走动时，容易在走动或攀登时滑倒，造成高处坠落等伤害；存在工具、材料、构件等物件坠落击伤下层作业人员的可能；存在因场地、通道、楼梯面等过滑而引起作业人员滑倒、摔倒而引发人员伤害事故的可能。2.2 危险、有害程度2.2.1 固有危险程度1）建设项目涉及具有爆炸性、可燃性、毒性、腐蚀性的化学品的各个作业场所（部位）及其状况（温度、压