石油化工装置设计与安全

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作者简介:孔令伟(1976-),男,河北黄骅人,硕士,中国寰球工程公司,主要从事油气田地面工程、石油化工设计.

摘 要:石油化工是能源领域的重要组成部分,为经济的发展提供了能源基础,而石油化工装置设计与安全会影响整体的效能,往往低效的设计不但会影响产能,还会带来生产隐患.结合实际的研究经验,分析石油化工装置的危险性、工艺安全设计、装置布置、管道布置等方面的内容,为提升石油化工的生产水平做出一定的贡献,相关论点可做业内研究人士参考之用.

关 键 词:石油化工装置;设计;安全;管道

中图分类号:TB文献标识码:A文章编号:16723198(2014)17018002

1引言

石油化工行业涉及到的领域比较广泛,其工艺、工作的环境、条件要求等比较多,因而受到制约的方面也多,尤其是装置的设计优劣会影响到整体功能,装置、管道等布置,对生产的影响很大,尤其是安全方面的内容非常紧要.如果设计中存在不足,必然会有安全隐患的存在,要杜绝安全隐患,首先要从装置设计出发,从源头上将安全危险因素排除.我国的经济发展对石油能源的依赖非常大,每年消耗的石油产品居世界前列,因而提升整个石油化工产业的水平具有积极的意义,其中的设计工作至关重要,既可以提升产能,又能降低安全风险,相关研究意义重大,值得深入.

2石油化工装置的危险性分析

石油化工是一项系统性的工程,其中涉及到的危险因素也非常多,归结起来,危险情况有几大类,如“反应性危险、中毒危险、火灾爆炸危险、高温操作、负压操作、高压操作、低压操作、泄露、明火和腐蚀危险等,一旦出现险情,引发危险事情,其损失往往是非常巨大的,因而石油化工的危险要从源头上杜绝,降低其发生的几率,设计作为最初的环节,其安全性设计是重要一环.

3石油化工装置的工艺安全设计

3.1工艺路线的安全设计

(1)物料安全性设计:尽量使用安全性好的原料和辅料,产品的物料并不是唯一的,具有较大的选择余地,因而可以将安全性作为评估指标之一,尽量采用安全性高的物料,降低隐患.

(2)简化工艺条件:工艺条件越苛刻,对工艺设备的要求越高,工艺装备的设计和制造业就越复杂,导致设备运行的寿命短,容易老化等,因而尽量简化工艺.

(3)减少危险性介质的藏量:危险性介质的藏量越大,则事故发生的几率就越高,事故的损失也越大,因而减少危险性介质的藏量,不但能减小危险发生的几率,还能降低事故发生后的损失.

3.2工艺过程的安全设计

工艺过程的安全设计包含多个方面的内容:其一,对于有危险反应的工艺过程,要设置报警装置,以便危险发生后可以自动连锁停车或自动控制;其二,对于物料是易燃易爆的情况,要设置防爆、防火措施,如消防设备配备到位;其三,当出现紧急事故或爆炸、火灾等情况时,装置能有自动紧急停车;其四,工艺过程设计必须考虑供电、供水、供风和供汽等装置,提高系统的可靠性供应,减少额外铺设装置的情况,简化布置;其五,工艺过程中放空的液体或可燃气体,不能随意的排放,而是要经过安全处理,如毒性、腐蚀性的介质进行无害化的处理,液化烃类管道和设备的放空要进入火炬系统;其六,在采用新技术和新工艺时,必须审查防爆、防火设计资料,核实防爆、防火方面的安全性,配套相关的防爆、防火设备;最后,在引进国外先进的技术时,要考虑我国安全防火、防爆的现状,要符合我国的法规标准,其设计和应用要满足相关的条款和认证,并且还要审查国外相关供应商的资质.

3.3工艺流程的安全设计

工艺流程的安全设计同样需要从石油化工装置的整体设计去考虑,包含多个方面的内容:其一,要考虑正常操作、异常操作和紧急事故处理的安全措施;其二,对于火灾爆炸可能性高的工艺流程,要在特定的时期和部位进行检查,并采取安全应对措施,减少危险发生额的可能性;其三,工艺安全的泄压系统的设计,要考虑管道、阀门、防爆膜等压力值的设计,允许最高的安全压力,并对火灾时的排放量、停水、停电、停汽等事故状态下的排放量进行控制,选择比较可靠的泄压设备,减少火灾爆炸发生的可能性;其四,全面考虑操作参数的监控仪表、自动控制回路等,设计时减少危险物料的存放;其五,火炬系统的设计要考虑物料性质、物料量、物料压力、堵塞、温度、爆炸等因素的影响;其六,控制室的设计,要做到在事故发生后不受到破坏,能够进行控制操作,减少事故的蔓延;其七,供水、供电、供汽等公用设施的设计要满足正常的生产要求,并且能保证在停电后的15min以内,供气正常维持,供水中断后,冷却系统能正常工作10min;其八,尽量减小和消除静电积聚,减少静电积聚的因素,相关的静电设计要符合设计规程;最后,报警信号系统、自控检测仪表、自动和手动紧急泄压排放安全设施进行连锁,对于非常关键的部位,则设置常规检测和异常检测的双重检测系统,确保万无一失.

3.4物料的安全设计

物料的安全设计主要从两个方面着手:其一,可燃性气体和液体应尽量在密闭系统中运行,气象空间的可燃气体和蒸汽的浓度要控制到最低;其二,对于可燃性或能够引起爆炸的原料、半成品或成品应该列出火灾危险性特性,此外,物料的安全性分析还可以考虑其致癌、重度等危险性,进行及时有效的防护.

4装置布置的安全设计

(1)对于石油化工装置中处理同类或类似危险品的设备,尽量集中布置,以便当险情发生后可以迅速的寻找到,也便于统筹管理,提高险情处理的效率.

(2)装置的平面布置,要按照工艺流程进行设计,考虑防爆和防火相关的规范要求,并方便操作、维修和消防疏散等方面的操作.

(3)装置内的设备,要尽量布置在敞开或半敞开的建筑物内,减少火灾爆炸时造成的损坏.

(4)装置内露天布置的贮罐、设备要按照生产流程分区集中布置.(5)有爆炸危险的生产部位要单独布置在厂房内,并且尽量靠近厂房的外墙,如布置在多层厂房内,一旦出现爆炸或火灾情况,容易发生连带的事故,易燃易爆的生产部位应该布置在最上一层,并且靠外墙,在有爆炸危险的厂房内,不应设置在休息室或办公室等设施内.

(6)有火灾爆炸危险的生产厂房内,液压部位不应布置在人员集中的区域,靠近易燃易爆部位应当设置泄压面积,要减小对临近生产装置和建筑物的影响.有火灾爆炸危险的建筑物、生产设备、构筑物应布置在一端,也可设在防爆构筑物内,如爆炸危险性大的反应器和其他设备之间应布置防爆隔离墙.如果存在多个反应器,多个反应器之间要设置防爆隔离墙,明火设备的布设尽量远离可燃气体、易燃液化气、可燃蒸汽等工艺设备.

(7)装置的变配电室、集中控制室、分析化验室等辅助建筑物,应布置在非防爆防火危险区.

(8)装置各类建筑物、设备和构筑物的布置间距,应满足防爆、防火的距离要求,合理布置消防通道,不能出现消防作业的死角,重视设备联合平台和框架安全疏散通道的连接性,最大限度的方便作业人员的进入或撤离.

5工艺管道的安全设计

(1)工艺管道的防雷电、洪水、暴雨、冰雹等自然灾害以及方静电安全措施,要符合相关的规范要求.

(2)工艺管道必须安全可靠,且操作具有简易性,设计中所选用的阀门、管件、管道的材料,要保证足够机械强度和使用的寿命,管道的设计、生产、安装和调试等条件要符合国家的规范要求和现行的行业标准.

(3)工艺管道上的防爆膜、安全阀、液压设施、自控检测仪表、安全连锁装置和报警系统及卫生检测设施要设计合理且安全可靠.

(4)工艺管道的取样、废气排放、废液排放等设计,必须安全可靠,且应设置有效的安全设施.

(5)严格按照工艺条件要求,管道的连接方式要合理,或接头不宜用于有毒介质管道,除必要的法兰连接之外,应尽量采用焊接,管道上小口径分支管应采用加强管接头与主管连接,法兰、阀门等管道组成要按不同的压力等级选用.


(6)输送火灾危险性为有毒、腐蚀性介质或甲、乙类介质的管道,不能穿过无关的建筑物,集中敷设于同一管架上的各种介质管道要保留一定的间距,液化石油气体和易燃液体管道严谨与热料、蒸汽管道相邻布置,多层管架中的热料管道应布置在最上层,可燃介质与助燃管道之间宜用不燃管道隔开,并且之间的距离保持300mm左右.

(7)根据输送介质的温度、压力和性质等因素选择管材,不能随意选择或替代,不得使用存在缺陷的管材,如果输送高度危害的介质,或者是液化烃的压力管道,应当采用优质钢材制造的管道,不能用沸腾钢制造,含碳量要大于024%.

6设计缺陷的防范

6.1增强设计与安全相关联的意识

设计是项目的源头,设计的安全能够保证项目本质的安全,作为设计人员首先要考虑到装置的安全性要求,设计与安全相关联的意识是设计需要具备的意识,只有设计人员具有基本的安全意识,才能从源头上控制安全性,减少事故发生的可能性.

6.2做好设计的组织工作

设计的组织工作如果到位,则各工作的部门能够协调一致,共同应对设计中的难题,保证设计工作按期、按质、按量的完成.组织工作的到位是设计工作不可或缺的一环,良好的组织工作保证工作有效、稳定的推进,并且能减少纰漏,使设计更趋完善.

6.3提高设计人员的素质

设计人员的综合素质往往关乎到整体设计的水平,因而提高设计人员的素质可以获取高质量的图纸,提高人员的素质从两个方面进行:其一,组织设计人员参与技术培训,提高技能;其二,提高设计人员的安全意识和责任意识.

6.4正确使用设计经验

设计经验是石油化工装置设计的一个重要知识来源,经历多、阅历丰富能够为设计工作提供参考,使设计人员更加周全、细致的考虑设计的各项内容,尽量少走弯路,此外,设计经验丰富可以预见可能存在的问题,洞察危险因素,减少安全隐患.

6.5提高设计工作的管理水平

完善的管理工作可以组织好设计的各个环节,如资料的准备、标准规范、各专业人员的密切配合、审核、校核等程序,可以从各个方面保障设计工作的顺利进行.管理水平的提高还需要引进先进的管理人才,提高整体的管理水平.

6.6加强信息反馈工作

大量的反馈信息能够促进设计工作不断得到改善,使设计更加合理、全面.反馈工作是设计中的重要部分,加强信息反馈可以通过问卷调查、实地考察等来进行,通过各个途径来了解设计中存

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2312;的不足,以便进行改善.

7结语

随着经济的发展,我国的石油化工产业对经济的发展发挥着重要的作用,但石油化工中存在着一定的危险性,所造成的安全事故带来的损失也是非常巨大的,因而需要从设计源头进行改进,研究石油化工的设计工作,如管道布置、工艺路线等,对危险因素进行分析探讨,以为提升设计水平做出一定的贡献,相关研究值得深入.

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