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1、第三章 化工厂设计和操作安全2大型化工企业夜景34第一节 工厂的定位、选址和布局一、危险和防护的一般考虑危险一级危险（潜在的）二级危险（直接的）一级危险在正常条件下不会造成人身或财产 损害，只有在触发事故时才会引起损伤、火灾或 爆炸。51.典型一级危险有：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 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。62.典型的二级危险有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。73.防护危险的措施对于所有上述两级危险，
2、可设置三道防护线。(1)第一道防护线：为了解决一级危险，并防止二级危险的发生。在工厂的布局和规划中可考虑：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。8(2)第二道防护线：当二级危险发生时，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。3.防护危险的措施9二、工厂的定位问题工厂定位，面对的是一个计划中的工厂和一个现实的环境 ，要解决的问题是把工厂建于何处。化工厂定位，
3、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的流通条件；(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。10大型石化公司远眺 11工厂应避免定位在下列地区：(1)震断层地区和基本烈度9度以上的地震区；(2)厚度较大的III级自重湿陷性黄土地区；(3)易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山区；(4)有开采价值的矿藏地区；(5)对机场、电台等使用有影响的地区；(6)国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区；(7)城镇等人口密集的地区。需注意的是，工厂定位除考虑以上因素外，考虑的更多
4、的是经济问题。如石油化工厂选址。12三、工厂选址的安全问题工厂选址考虑如下：隔开距离，把厂址选择在一个孤立地区。如果客观条件 不允许，可以依据主导风，把工厂置于社区的下风区。工厂的高建构筑物要留有一定的间距，防止物体砸伤行 人、汽车司乘人员或临近的设施。工厂产生的废液要经处理后排放。临近有释放毒性或易燃气体的工厂，则建在其上风侧。保证有充足的水源。最好附近有河流、湖泊，至少保证 有消防管网。地形方面，厂区内不应有低洼地，否则会形成毒性或易 燃蒸气或液体的积聚。13四、工厂布局的安全问题在满足生产工艺流程、操作要求、使用功能需要和消 防、环保要求的同时，主要从风向、安全(防火)距离、交通运输安全
5、和各类作业、物料的危险、危害性出发，在平面布置方面采取对策措施。化工厂布局普遍采用留有一定间距的区块化的方法。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。对各个区块的安全要求如下： 141.工艺装置区加工单元可能是工厂中最危险的区域。首先应该汇集这 个区域的一级危险，找出毒性或易燃物质、高温、高压 、火源等。并采取相应的防护措施。加工单元应该离开工厂边界一定的距离，应该是集中分 布（而不是分散分布）。要注意厂区内主要的火源和主 要的人口密集区，由于易燃或毒性物质释放的可能性， 加工单元应该置于上述两者的下风区。而且和主要罐区 要保持一定的距离
6、。加工单元除应该集中分布外，还应注意区域不宜太拥挤 。不同加工单元间可能会有交互危险性。加工单元间要隔开 一定的距离（划分工段）。152.罐区容器能够释放出大量的毒性或易燃性的物质，需置于工 厂的下风区域。贮罐应该安置在工厂中的专用区域，使通过该区域的无 关车辆降至最低限度。罐区和办公室、辅助生产区之间要保持足够的安全距离 。罐区和工艺装置区、公路之间要留出有效的间距。罐区应设在地势比工艺装置区略低的区域，决不能设在 高坡上。通路问题。每一罐体至少可以在一边由通路到达，最好 是可以在相反的两边由通路到达。 163.公用设施区公用设施区应该远离工艺装置区、罐区和其他危险区， 以便遇到紧急情况时仍
7、能保证水、电、汽等的正常供应 。锅炉设备和配电设备可能会成为引火源，应该设置在易燃液体设备的上风区域。锅炉房、变电所、泵站等应设置在高地。管路一定不能穿过围堰区， 围堰区的火灾有可能毁坏管 路。 冷却塔释放出的烟雾会影响人的视线，冷却塔不易靠近 铁路、公路或其它公用设施。174.运输装卸区良好的工厂布局不允许铁路支线通过厂区，可以把铁路支线规划在工厂边缘地区解决这个问题。对于罐车和罐车的装卸设施常做类似的考虑。在装卸台上可能会发生毒性或易燃物的溅洒，装卸设施应该设置在工厂的下风区域，最好是在边缘地区。 原料库、成品库和装卸站等机动车辆进出频繁的设施，不得设在必须通过工艺装置区和罐区的地带。18
8、5.辅助生产区维修车间和研究室要远离工艺装置区和罐区。维修车间是重要的火源，同时人员密集，应该置于工厂的上风区域。废水处理装置是工厂各处流出的毒性或易燃物汇集的终 点，应该置于工厂的下风远程区域。 高温煅烧炉的安全考虑：作为火源，应将其置于工厂的上风区，严重的操作失误会使煅烧炉喷射出相当量的易燃物，对此则应将其置于工厂的下风区。一般是把锻烧炉置于工厂的侧面风区域。196.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。理由：首先，销售和供应人员以及必须到工厂办理业务的其他人员，没有必要进入厂区。因为这些人员不熟悉工厂危险的性质和区域，而他们的普通习惯如在危险区无意中吸
9、烟，就有可能危及工厂的安全。其次，办公室人员的密度在全厂可能是最大的，把这些人员和危险分开会改善工厂的安全状况。20上海绿清精细化工厂厂区布置图21化工单元区域规划是定出各单元边界内不同设备的相对物理位置。一般来说，单元排列越紧密，配管、泵送和地皮不动产的费用越低。但是出于安全考虑，需要把危险隔开，单元排列应该比较分散，同时也为救火或其他紧急操作留有充分的空间。另一方面，过分拥挤严重影响施工和维修效率，会增加初始的和继续的投资费用。第二节 化工单元区域规划22一、加工单元区域的规划1.设备配置的直线排列 单元中大多数塔器、筒体、换热器、泵和 主要管线成直线狭长排列。这种设备排列方法的主要特征是
10、； (1)设备配置直线的两边都与厂区道路连接。这样，在救火或其他紧急情况时，设备配置线的主要部分的两边都有方便的通路。连接道路可以作为阻火堤，把设备配置线与厂区其余部分隔离。 乙烯装置23(2)钢制框架与道路邻接。热交换器设置在框架上部，冷却水箱设置在框架下部。吊车可以方便地驶入，安全装运热交换器的管束、管件和较重的组件。催化重整24(3)设备配置直线上的精馏塔、热交换器、回流筒等装置，一般采用框架结构平坡式布局方式。框架结构在精馏塔旁边提供了开放区域，塔板和其他塔内件易于拆卸装车运至维修区。催化重整25(4)管架也设置在设备配置直线上。管架的合理排布可以消除过顶间距太小或是仅敷设在平坡上的管
11、束，而且可以避免管沟，而管沟常常是危险液体或蒸气的良好的载体。 乙烯装置26(5)泵排设置在设备配置直线的旁边，与道路邻接。泵排上面不得有任何障碍物，使得泵和传动装置维修时便于移动。 27常减压蒸馏装置282.非直线排列设施的配置直线排列的设备构成了单元区域的骨架，单元的其他组件，如控制室、压缩机、反应器、溢流槽、加热炉等，可以设置在直线排列的两边。应用这种方法一般可以达到近乎方形的最大面积规划。控制室是单元的神经中枢，是单元中最重要的部位。应把控制室设置在单元的周边区域。对于处理毒性物质的单元，控制室应该设置在单元的上风区域。此外，控制室应该和高温、高压容器、盛有易燃或毒性液体的容器隔离。
12、29加热炉设置在侧面风区域，并与其他危险设备的适度分离。 压缩机剧烈运转，应该注意与其他危险设备适当隔离。 压缩机容易泄漏气体，应该置于单元的下风区域。对于反应器，主要考虑的是提供充分的空间、反应器内件安全操作的设施。有些高热运转的反应器，可以作为 火源来处理。电力线路必须从地下进入加工单元，适当安排入口点， 避免在整个单元的电力系统设置人孔。消防火栓或监控 器必须与危险点足够近，从而能有效发挥作用。303.室内装置的配置对可能释放出毒性或易燃蒸气的情形，设置物理屏障等方法。火源和易燃物源隔离墙的门或开口，保持在最小数量。并与控制中心这种经常有人员的区域隔离开。墙壁进行强度和耐火设计。容易经受
13、爆炸的隔离间可以有一面或多面有意设计的强度较弱的墙壁，以便在避开人员或其他设施的方向卸掉爆炸力。 31从室内装置撤退的通路应该有两种下行方法，防止紧急状态时截流操作人员。32从高架平台向下的所有扶梯 和滑梯孔道，都应设在最小 可能遭受火险或毒物泄漏的 地点。扶梯或滑梯的着陆点应该接 近易于从单元撤退的通路。塔器的人孔平台应该有塔内 件安全维护的充分的工作空 间，打开人孔的方向应该避 开从平台向下的扶梯。 从室内装置撤退的通路3334二、单元区域的管线配置1.管线配置的防泄漏设计 工厂化学品的主要泄漏与以下各项成比例： (1)管线的长度； (2)排放口的数量； (3)管线的复杂性。管线的复杂性，
14、一般反映在连接的泵泵的数量以及再循环环物流的数量两个方面。 35(1)减少分支和死角的数量。 (2)减少小排放口的数量。应在少数几处容易接近、容易观 察的位置排放。(3)考虑到管件或容器的热膨胀，管线需要有一定的伸缩性 。在短管管架上，需要恰当地配置波纹管。直接卸料的排放口，应该设在操作者能够观察到的地方。减少管件泄漏的简单的设计规则如下：36减少真空管线上的法兰盘数量。 设置管道应该避免通过可能使其受到机械损伤的地方。要有充分的管道支撑，充分的通道、扶梯等，以免攀越管件。 减少管件泄漏的简单的设计规则如下：372软管系统的配置对于油船、罐车等的液体物料的装卸，软管的选择和应用 需格外谨慎。
15、应考虑的是： (1)软管的适用性，并结合有关软管的标准。 (2)设置紧急状态下迅速隔离的设施，如对于油船卸货，在软 管的一端要设紧急隔离阀，在另一端要设止逆阀，用过流 阀替代远程隔离阀等。 (3)应该使用螺栓固定的软管夹，不宜使用侧卸式的软管夹。 (4)软管系统应用时要有充分的保护和支撑设施，不用时要防 止软管的压破或损坏。 (5)所有高于大气压操作的可移动软管，都应设置排空阀，以 便降压时防止软管的折断。 383.管线配置的安全考虑通常用于管道工程的橡胶支撑物不能用于设备，设备重心 之下的水平连接法兰需要用钢性板支撑。管件和阀门的配 置要简单和易于识别。对于常设的设备管线，如果设备压力降低至
16、过程正常压力之下，管线应该有低压报警；如果设备压力升高至过程正 常压力之上，则应该有高压报警。在设备管线上应该安装止逆阀，以防止管线中流体的回流 。对于泵体或设备极有可能泄漏以及大量物料从设备无限制 流出的情形，应该考虑安装远程操作的紧急隔离阀。39第三节 压力容器的设计、制造和检验1.压力容器规范化 1907年，美国Massachusetts州提出了世界上第一部锅 炉制造和安装的法规。 1911年美国机械工程师协会成立了第一个锅炉规范委员会。规范压力容器的设计、制造、 检验和鉴定。在我国，原国家劳动总局1979年颁布了气瓶安全监察规程；1980年颁布了蒸汽锅炉安全监察规程； 1981年颁布了压力容器安全监察规程。 一、压力容器概述 国家安全生产监督管理局 40压力容器可以粗分为蒸汽锅炉和非燃火压力容器两大类型 。非燃火压力容器有多种分类力法。 压力容器按照其工艺功能可以划分为四个类型。 (1)反应容器（R)：主要用来完成物料的化学转化。
