本文(wén)針對石油化工(gōng)裝(zhuāng)置中(zhōng)存在的危險因素，從工(gōng)藝路線(xiàn)的選擇、工(gōng)程設計(包括工(gōng)藝系統設計、儀表及自動控制設計、設備設計、裝(zhuāng)置布置設計、管道設計、土建設計、供排水設計、通風設計、消防設計)多(duō)方面保證石油化工(gōng)裝(zhuāng)置安(ān)全的設計方法和措施，強調了安(ān)全設計的重要性。因内容較多(duō)，分(fēn)為(wèi)上下兩篇在今明兩日推送。
石油化工(gōng)裝(zhuāng)置多(duō)以石油、天然氣，煤及其産(chǎn)品為(wèi)原料進行加工(gōng)處理(lǐ)，以得到社會各種産(chǎn)品。裝(zhuāng)置的原料和産(chǎn)品多(duō)屬可(kě)燃、易爆、有(yǒu)毒物(wù)質(zhì)，裝(zhuāng)置必然存在着潛在的火災、爆炸和中(zhōng)毒危險。
這不隻是由于石油化工(gōng)裝(zhuāng)置較其它設施有(yǒu)過程複雜、條件苛刻、制約因素多(duō)、設備集中(zhōng)等特點，還有(yǒu)社會的、經濟的、管理(lǐ)的原因。
産(chǎn)生安(ān)全隐患的原因
(1)強調經濟規模，工(gōng)廠(裝(zhuāng)置)日趨大型化；
(2)減少建設用(yòng)地，設備布置變得擁擠，資産(chǎn)密度加大；
(3)為(wèi)消除瓶頸、擴能(néng)增效、節能(néng)、改善環境，在現有(yǒu)裝(zhuāng)置内增加設備或設施；
(4)增加生産(chǎn)工(gōng)日，長(cháng)周期運轉，設備得不到及時維修和更新(xīn)；
(5)人員減少，操作(zuò)管理(lǐ)人員流動性大。此外，技(jì )術、裝(zhuāng)備、培訓是否及時跟進也是原因之一。
我國(guó)石油化工(gōng)裝(zhuāng)置設計，目前尚無一套完整的安(ān)全分(fēn)析方法和管理(lǐ)體(tǐ)系。有(yǒu)關安(ān)全、衛生和環保要求，多(duō)分(fēn)散在有(yǒu)關政府法規和各級标準規笵中(zhōng)，執行管理(lǐ)諸多(duō)不便，加之設計中(zhōng)很(hěn)多(duō)關于安(ān)全、衛生和環保的要求，标準規笵沒有(yǒu)或無法納入。在項目管理(lǐ)上更是隻重視“前期”審查，忽視“後期”實施，往往事倍功半。
如何保證裝(zhuāng)置設計安(ān)全，首先要嚴格、正确地執行政府法規、标準規笵(特别是強制性标準)。設計人員還該做些什麽？本人根據自已的學(xué)習和體(tǐ)會，供石油化工(gōng)裝(zhuāng)置設計和生産(chǎn)安(ān)全的同行探讨。
1裝(zhuāng)置危險因素
石油化工(gōng)裝(zhuāng)置類型甚多(duō)，由于技(jì )術路線(xiàn)、原料、産(chǎn)品、工(gōng)藝條件的差異，存在的危險因素不盡相同，大緻歸納如下。
1.1中(zhōng)毒危險
石油化工(gōng)生産(chǎn)過程中(zhōng)，以原料、成品、半成品、中(zhōng)間體(tǐ)、反應副産(chǎn)物(wù)和雜質(zhì)等形式存在的職業性接觸毒物(wù)，工(gōng)人在操作(zuò)時，可(kě)經過口、鼻、皮膚進入人體(tǐ)生理(lǐ)功能(néng)和正常結構的病理(lǐ)改變，輕則擾亂人體(tǐ)的正常反應，降低人在生産(chǎn)中(zhōng)作(zuò)出正确判斷、采取恰當措施的能(néng)力，重則緻人死亡。
1.2火災爆炸危險
可(kě)燃氣體(tǐ)、油氣、粉塵與空氣形成的混合物(wù)，當其濃度達到爆炸極限時，一旦被引燃，就會發生火災爆炸，火災的輻射熱和爆炸産(chǎn)生的沖擊波可(kě)能(néng)對人、設備和建築物(wù)造成殺傷和破壞。尤其大量可(kě)燃氣體(tǐ)或油氣洩漏形成的蒸汽雲爆炸，往往是毀滅性的。如2001年撫順石化公(gōng)司的乙烯空分(fēn)裝(zhuāng)置的爆炸、2000年北京燕山(shān)石化的高壓聚乙烯裝(zhuāng)置的爆炸、1967年大慶石化公(gōng)司的高壓加氫裝(zhuāng)置的氫氣的爆炸這樣的例子還有(yǒu)很(hěn)多(duō)，損失是十分(fēn)慘重的。
1.3反應性危險
化學(xué)反應過程分(fēn)吸熱和放熱兩類。通常，放熱反應較吸熱反應更具(jù)危險性，特别是使用(yòng)強氧化劑的氧化反應；有(yǒu)機分(fēn)子上引入鹵原子的鹵化反應。
1.4負壓操作(zuò)
負壓操作(zuò)易使空氣和濕氣進入系統，或是形成爆炸性氣體(tǐ)混合物(wù)，或是空氣中(zhōng)的氧和水蒸汽引發對氧、水敏感物(wù)料的危險反應，如煉油的常減壓裝(zhuāng)置中(zhōng)的減壓塔系統。
1.5高溫操作(zuò)
可(kě)燃液體(tǐ)操作(zuò)溫度超過其閃點或沸點，一旦洩漏會形成爆炸性油氣蒸汽雲；可(kě)燃液體(tǐ)操作(zuò)溫度等于或超過其自燃點，一旦洩漏即能(néng)自燃着火或成為(wèi)引燃源；高溫表面也是一個引燃源，可(kě)燃液體(tǐ)濺落其上可(kě)能(néng)引起火災。如茂名(míng)焦化裝(zhuāng)置2001年由于用(yòng)錯管線(xiàn)材料，高溫渣油沖出形成大火災，發生重大人身傷亡事故。
1.6低溫操作(zuò)
沒有(yǒu)按低溫條件設計，由于低溫介質(zhì)的竄入，而引起設備和管道的低溫脆性破壞。如空分(fēn)的低溫設備的損壞，大化肥渣油氣化流程的低溫甲醇洗-195℃的低溫脆性斷裂。
1.7腐蝕
腐蝕是導緻設備和管道破壞引發火災的常見因素。材料的抗腐蝕性能(néng)的重要性，在材料優化性能(néng)方面，僅次于材料的機械性能(néng)，其耐蝕性多(duō)出于經驗和試驗，無标準可(kě)循(中(zhōng)石化加工(gōng)高硫油的裝(zhuāng)置選材有(yǒu)現行标準)。加之腐蝕類型的多(duō)樣性和千變萬化的環境條件影響又(yòu)給腐蝕危險增加了不可(kě)預見性。如：天津石化的油鑵着火，高溫硫腐蝕、低溫硫的腐蝕等。
1.8洩漏
洩漏是設備管道内危險介質(zhì)釋放至大氣的重要途徑。設備管道靜密封和動密封失效，尤其溫度壓力周期變化、滲透性腐蝕性介質(zhì)條件更易引起密封破壞。設備管道上的薄弱環節，如波紋管膨脹節、玻璃液位計、動設備的動密封的失效等，一旦損壞會引發嚴重的事故。
鎮海煉化公(gōng)司的加氫裝(zhuāng)置的機械密封洩漏引發的重大火災。1996年加氫裂化裝(zhuāng)置的高溫高壓螺紋鎖緊環的管線(xiàn)洩漏的事故等。
1.9明火源
一個0.5mm長(cháng)的電(diàn)弧或火花(huā)就能(néng)将氫氣引燃。裝(zhuāng)置明火加熱設備(加熱爐)，高溫表面以及可(kě)能(néng)出現的電(diàn)弧、靜電(diàn)火花(huā)、撞擊磨擦火花(huā)、煙囪飛火能(néng)量都足以引燃爆炸性混合物(wù)。如鎮海煉化公(gōng)司2001年的新(xīn)電(diàn)站開工(gōng)過程中(zhōng)汽輪機廠房大火。
2工(gōng)藝路線(xiàn)選擇的安(ān)全考慮
工(gōng)藝方法安(ān)全是裝(zhuāng)置設計安(ān)全的基礎，在項目立項和可(kě)行性研究階段，應充分(fēn)注意工(gōng)藝路線(xiàn)的安(ān)全考慮。
2.1盡量選用(yòng)危險性小(xiǎo)的物(wù)料
為(wèi)獲得某種目的産(chǎn)品，其原料或輔助材料并非都是唯一的。在有(yǒu)條件時，應優先采用(yòng)沒有(yǒu)危險或危險性小(xiǎo)的物(wù)料。
2.2盡量緩和過程條件苛刻度
過程條件的苛刻度也不是不可(kě)以改變的。比如，采用(yòng)催化劑或更好的催化劑，采用(yòng)稀釋、采用(yòng)氣相進料代替液相進料，以緩和反應的劇烈程度。
2.3删繁就簡避開幹擾及本質(zhì)安(ān)全
過程事故幾率和影響因素有(yǒu)關，參數越多(duō)幹擾越大。對一台設備完成多(duō)種功能(néng)的情況，能(néng)否采用(yòng)多(duō)台設備，分(fēn)别完成一個功能(néng)，以增加生産(chǎn)可(kě)靠性。提高設備、自控、電(diàn)氣的可(kě)靠性及本質(zhì)安(ān)全程度。
2.4盡量減少危險介質(zhì)藏量
危險介質(zhì)藏量越大，事故時的損失和影響範圍越大。如用(yòng)膜式蒸餾代替蒸餾塔、用(yòng)連續反應代替間歇反應、用(yòng)閃蒸幹燥代替盤式幹燥塔、用(yòng)離心抽提代替抽提塔等。
2.5減少生産(chǎn)廢料
過程用(yòng)原料、助劑、溶劑、載體(tǐ)、催化劑等是否必要，是否可(kě)減少；是否可(kě)回收循環使用(yòng)；廢料是否能(néng)綜合利用(yòng)，進行無害化處理(lǐ)，減少生産(chǎn)廢料，做到物(wù)盡其用(yòng)，減少對環境的污染。
3工(gōng)程設計的安(ān)全
3.1工(gōng)程設計的安(ān)全原則
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物(wù)料危險性的描述
物(wù)料危險性通常可(kě)以用(yòng)物(wù)料安(ān)全數據表進行描述，主要内容如下：一般火災危險特性：閃點、引燃溫度、爆炸極限、相對密度、沸點、熔點、水溶性。火災危險性分(fēn)類(見GB50160/GBJ16)對健康的危害性：工(gōng)作(zuò)場所有(yǒu)害物(wù)質(zhì)最高允許濃度(見TJ36)，急性毒性(LC50或LD50)及發病狀況、慢性中(zhōng)毒患病狀況及後果、緻癌性。毒物(wù)危害程度分(fēn)級(見GB5044)。
反應性危險：環境條件下的穩定性、與水反應的劇烈程度、對熱或機械沖擊的敏感性。
反應性危險等級(參考NPPA704) 儲運要求。事故撲救方法、應急措施。
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過程條件
正常生産(chǎn)過程的實質(zhì)是各工(gōng)藝參數的相對平衡。任一參數超範圍的變化，平衡就被打破，可(kě)能(néng)導緻事故。如何對過程條件進行控制和調節，一旦失控如何緊急處置以減少和避免損失。
各種反應，包括主反應、副反應，以及可(kě)能(néng)發生的有(yǒu)害反應、防止有(yǒu)害反應的發生。采用(yòng)優化軟件對生産(chǎn)過程進行控制和調節。
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組合操作(zuò)單元間銜接
石油化工(gōng)裝(zhuāng)置實際是若幹工(gōng)藝操作(zuò)單元的組合。如何實現單元間的安(ān)全銜接，避免相互幹擾；某單元處理(lǐ)事故或故障時，如何進行隔離，其它單元如何進行維持，如何平穩停車(chē)。聯合裝(zhuāng)置是若幹原概念裝(zhuāng)置的組合，資産(chǎn)密度相對加大，尤其要在工(gōng)藝系統設計上處理(lǐ)好銜接。
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密封和密封系統
連續散發可(kě)燃、有(yǒu)毒氣體(tǐ)、粉塵或酸霧的生産(chǎn)系統，應設計成密閉的，并設置除霧、除塵或吸收設施。低沸點可(kě)燃液體(tǐ)、有(yǒu)毒液體(tǐ)或能(néng)與空氣中(zhōng)的氧氣、水發生氧化、分(fēn)解、自聚反應或變質(zhì)時，應采用(yòng)惰性氣體(tǐ)密封，應有(yǒu)防腐的工(gōng)藝措施。
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減少危險介質(zhì)進入火場
在滿足生産(chǎn)平穩前提下，盡量縮短物(wù)料在設備内的停留時間，選用(yòng)存液量少的分(fēn)餾設備。對大型設備底部、大排量泵、高溫(≥閃點，≥自燃點)泵入口、排量大于8m3/h液化烴泵入口、液化烴鑵出口，均應考慮事故隔離閥，事故時緊急切斷，以減少事故外洩量。
氣體(tǐ)火災的最好撲救方法是切斷氣源。因此，氣體(tǐ)加工(gōng)裝(zhuāng)置邊界可(kě)燃氣體(tǐ)管應設事故隔離閥。
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設備的超壓保護
GB150和壓力容器安(ān)全技(jì )術監規程都要求壓力容器設超壓保護；正排量泵及有(yǒu)超壓保護要求的設備均應有(yǒu)安(ān)全洩壓設施。介質(zhì)腐蝕、結焦、凝堵使安(ān)全閥失效時，應考慮安(ān)全閥爆破片組合使用(yòng)，或設蒸氣掩護、蒸汽(或電(diàn))伴熱。對有(yǒu)突然超壓的設備，受熱壓力急劇升高的設備，還應設自動洩壓或導爆筒、爆破片組合設施。
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壓力洩放與放空
可(kě)燃介質(zhì)安(ān)全閥洩壓應進入火炬系統，由于洩放物(wù)夾帶液體(tǐ)，裝(zhuāng)置應設分(fēn)液罐；放火炬總管應能(néng)處理(lǐ)任何單個事故最大排放量。石化裝(zhuāng)置的放空火炬排放中(zhōng)事故。液化烴類設備和管道放空應進入火炬系統。毒性、腐蝕性介質(zhì)洩放應進行無害化處理(lǐ)。設備和管道排淨應密閉收集。
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吹掃和置換
開停工(gōng)裝(zhuāng)置内設備和管道的吹掃和置換為(wèi)安(ān)全開停工(gōng)及檢修創造條件。吹掃不淨，不完善的吹掃系統，不合要求的吹掃介質(zhì)會為(wèi)火災創造條件。固定吹掃系統應有(yǒu)防止危險介質(zhì)反串的措施。
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與系統的隔離
進出裝(zhuāng)置的危險物(wù)料均應在邊界處設切斷閥，并在裝(zhuāng)置側裝(zhuāng)“8”字盲闆，防止裝(zhuāng)置火災或停工(gōng)檢修時相互影響。處理(lǐ)可(kě)燃、有(yǒu)毒介質(zhì)的設備，在裝(zhuāng)置運行中(zhōng)需要切斷進行檢修清理(lǐ)時，應設雙閥或閥加盲闆。
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公(gōng)用(yòng)工(gōng)程供應
供水中(zhōng)斷時，冷卻系統應能(néng)維持正常冷卻10min以上。其它象燃料、儀表用(yòng)風應考慮事故供應源或事故儲備量。
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非常工(gōng)況處理(lǐ)
裝(zhuāng)置開停工(gōng)、事故停車(chē)極易發生火災等事故。工(gōng)藝系統不隻提供正常操作(zuò)程序，還應提出開、停工(gōng)程序和停水、停電(diàn)等情況下停車(chē)步驟，保證生産(chǎn)全過程都是有(yǒu)序的。如石化大型裝(zhuāng)置的事故預案。
