第二章-化工设计与安全综述课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Chemical Process Safety and Assessment,化工安全及其评价,2024/9/3,1,危险有害因素辨识顺序,厂址,总平面布置,道路运输,建构筑物,工艺过程,生产设备装置,作业环境,安全管理措施,2023/9/81危险有害因素辨识顺序厂址,2024/9/3,2,2.,化工设计与安全,2.1,化工厂的选址、布局与安全,2.2,化工单元区域规划与安全,2.3,压力容器检验、化工装置维护与安全,2.4,公用工程设施与安全,2023/9/822.化工设计与安全2.1 化工厂的选址、布,2024/9/3,3,教学内容,工厂的选址、布局和定位时应考虑的安全问题；,化工工艺设计安全校核；,化工单元区域规划与安全设置；,压力容器的检验程序与安全附件；,化工装置维护和公用工程设施安全。,2023/9/83教学内容工厂的选址、布局和定位时应考虑的安,2024/9/3,4,有关标准、规范,化工建设项目安全设计管理导则,（,AQ/T 3033-2010,）,工业企业总平面设计规范,（,GB50187-2012,）,化工企业总图运输设计规范,（,GB50489-2009,）,建筑设计防火规范,（,GB50160-2012,）,建筑抗震设计规范,（,GB50011-2008,）,石油化工企业厂区总平面布置设计规范,（,SH/T3053-2002),石油天然气工程总图设计规范,（,SYT0048-2000,）,石油化工企业设计防火规定(GB50160-,2008,),爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定(GB50058-,19,92),火灾自动报警系统设计规范,（,GB50016-2013,）,石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范,（,GB50493-2009,）,2023/9/84 有关标准、规范化工建设项目安全设计管理,2024/9/3,5,引言,由国家安全生产监督管理总局提出,化工建设项目安全设计管理导则,（,AQ/T 3033-2010,），,于,2010,年,9,月,6,日发布，自,2011,年,5,月,1,日起正式实施。,旨在规范和指导化工建设项目安全设计管理工作，提高本质安全设计质量，从,设计源头防止和减少,化工企业安全事故。,2023/9/85引言由国家安全生产监督管理总局提出化工建,第二章-化工设计与安全综述课件,2024/9/3,7,引言,化工建设项目安全设计应通过,全面系统的过程危险源分析、科学缜密的安全设计和审查、合理有效的安全对策措施,，将化工建设项目可能产生的风险在法律和合同规定的范围内减小到当今社会可接受的水平，以达到化工建设项目安全设计的目标。,化工建设项目安全设计,应遵循本质安全设计原则,，采用削减、缓解、替代、简化等手段，通过局部改用没有危险或危险性较小的物料或过程，,从设计源头上消除或削减危险源,。,化工建设项目安全设计,应遵循合理降低风险原则,，在技术可行、经济合理的前提下，采用适宜、可靠的安全对策措施，将化工建设项目预期寿命周期内的风险尽可能,降到合理、可行的最低程度,。,2023/9/87引言化工建设项目安全设计应通过全面系统的过,2024/9/3,8,引言,化工设计，从,源头把住安全关,；,保障化工项目的,“优生优育”,；,过程危险源分析,是安全核心。,2023/9/88引言化工设计，从源头把住安全关；,2024/9/3,9,2.1,化工厂的选址、布局与安全,在,2012,年,2,月,28,日,9,时,20,分左右河北省赵县生物产业园河北克尔化工有限公司生产硝酸胍,1,号车间发生爆炸。爆炸发生时，附近村庄有震感。,造成,25,人死亡、,4,人失踪、,46,人受伤。,2023/9/892.1 化工厂的选址、布局与安全在20,2024/9/3,10,国家安全监管总局关于河北克尔化工有限责任公司“,228”,重大爆炸事故情况的通报,一、事故企业基本情况,河北克尔公司系民营企业，成立于,2005,年,2,月。该公司,2009,年,3,月开工建设的年产,10000,吨噁二嗪、,1500,吨,2-,氯,-5-,氯甲基吡啶、,1500,吨西林钠、,1000,吨,N-,氰基乙亚胺酸乙酯项目，总投资,2.17,亿元。一期工程包括一车间（硝酸胍）、二车间（硝基胍）、配电室、动力站（包括空压站和,1,台制冷机组）、固体库、一次水池和循环消防水池，设计单位为,河北渤海工程设计有限公司（乙级资质），,于,2010,年,2,月底竣工。河北克尔公司现有职工,351,人，,2010,年,9,月,6,日取得了危险化学品安全生产许可证。,2023/9/810国家安全监管总局关于河北克尔化工有限责任,2024/9/3,11,二、事故简要经过,河北克尔公司一车间共有,8,个反应釜。原设计用硝酸铵和尿素为原料，生产工艺是硝酸铵和尿素在反应釜内混合加热熔融，在常压、,175-220,条件下，经,8-10,小时的反应，间歇生产硝酸胍，原料熔解热由反应釜外夹套内的导热油提供。,实际生产过程中，将尿素改用双氰胺为原料并提高了反应温度，反应时间缩短至,5-6,小时。,事故发生前，一车间有,5,个反应釜投入生产。,2,月,28,日上午,8,时，该车间当班人员接班时，,2,个反应釜空釜等待投料，,3,个反应釜投料生产。,8,时,40,分左右，,1,号反应釜底部放料阀（用导热油伴热）处导热油泄漏着火；,9,时,04,分，一车间发生爆炸事故并被夷为平地，造成重大人员伤亡，周边设备、管道严重损坏，厂区遭到严重破坏，周边,2,公里范围内部分居民房屋玻璃被震碎。,国家安全监管总局关于河北克尔化工有限责任公司“,228”,重大爆炸事故情况的通报,2023/9/811二、事故简要经过国家安全监管总局关于河北,2024/9/3,12,三、事故原因初步分析,硝酸铵、硝酸胍均属强氧化剂。硝酸铵是国家安全监管总局公布的首批重点监管的危险化学品，遇火时能助长火势；与可燃物粉末混合，能发生激烈反应而爆炸；受强烈震动或急剧加热时，可发生爆炸。硝酸胍受热、接触明火或受到摩擦、震动、撞击时，可发生爆炸；加热至,150,时，分解并爆炸。,经初步调查分析，事故直接原因是：河北克尔公司一车间的,1,号反应釜底部放料阀（用导热油伴热）处导热油泄漏着火，造成釜内反应产物硝酸胍和未反应完的硝酸铵局部受热，急剧分解发生爆炸，继而引发存放在周边的硝酸胍和硝酸铵爆炸。,国家安全监管总局关于河北克尔化工有限责任公司“,228”,重大爆炸事故情况的通报,2023/9/812三、事故原因初步分析国家安全监管总局关于,2024/9/3,13,四、存在突出问题,一是装置本质安全水平低、工厂布局不合理。,装置自动化程度低，反应温度缺乏有效、快捷的控制手段；加料、出料、冷却等作业均需人工操作，现场操作人员多。一车间与二车间厂房均采用框架砖混结构，同向相距约,25,米布置，且中间建有硫酸储罐。一车间爆炸后波及到二车间，造成厂房损毁和重大人员伤亡。,二是企业安全管理不严格，变更管理处于失控状态。,河北克尔公司在没有进行安全风险评估的情况下，擅自改变生产原料、改造导热油系统，将导热油最高控制温度从,210 ,提高到,255 ,。,国家安全监管总局关于河北克尔化工有限责任公司“,228”,重大爆炸事故情况的通报,2023/9/813四、存在突出问题国家安全监管总局关于河北,2024/9/3,14,三是车间管理人员、操作人员专业素质低。,对化工生产的特点认识不足、理解不透，处理异常情况能力低，不能适应化工安全生产的需要。,四是厂区内边生产，边建设。,事故企业边生产，边施工建设，厂区作业单位多、人员多，加剧了事故的伤亡程度。,五是安全隐患排查治理不认真。,国家安全监管总局关于河北克尔化工有限责任公司“,228”,重大爆炸事故情况的通报,2023/9/814三是车间管理人员、操作人员专业素质低。对,2024/9/3,15,五、认真吸取事故教训，切实加强危险化学品安全生产工作,进一步加强对爆炸性危险化学品的安全监管。,切实加强涉及重点监管危险化学品、重点监管危险化工工艺和危险化学品,重大危险源企业,的安全监管。,进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理，提高本质安全水平。,进一步严格从业人员的准入条件，强化培训教育，提高从业人员素质。,进一步抓实隐患排查治理工作。,国家安全监管总局关于河北克尔化工有限责任公司“,228”,重大爆炸事故情况的通报,2023/9/815五、认真吸取事故教训，切实加强危险化学品,2024/9/3,16,2.1,化工厂的选址、布局与安全,一、危险和防护的一般考虑,（一）一级危险（潜在危险）,在正常条件下不会造成人身或财产的损害，只,有触发事故时才会引起损伤、火灾或爆炸。,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；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。,2023/9/8162.1 化工厂的选址、布局与安全一、危险,2024/9/3,17,2.1,化工厂的选址、布局与安全,（二）二级危险（直接危险）,一级危险失去控制就会发展成为二级危险，造成,对人身或财产的直接损害。,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,2023/9/8172.1 化工厂的选址、布局与安全（二）二,2024/9/3,18,措,施,第一道防护线：为了解决一级危险，并防止二级危险的发生。,第二道防护线：对于二级危险，为了把生命和财产的损失降至最小程度。,第三道防护线：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。,2023/9/818第一道防护线：为了解决一级危险，并防止二,2024/9/3,19,构筑方法,自然条件：地形、水量、,主导风向,等,强化的安全措施，实现不同危险之间以及危险和人之间的隔离,危险的集中和危险的标识,2023/9/819 自然条件：地形、水量、主导风向等强化,2024/9/3,20,二、工厂的定位问题,（一）基本原则,有原料、燃料供应和产品销售的良好的流通条件；,有贮运、公用工程和生活设施等方面良好的协作环境；,靠近水量充足、水质优良的水源；,有便利的交通条件；,有良好的工程地质和水文气象条件。,2.1,化工厂的选址、布局与安全,2023/9/820二、工厂的定位问题2.1 化工厂的选址、,2024/9/3,21,二、工厂的定位问题,（二）工厂定位应避免的地区,发震断层地区和基本烈度,9,度以上的地震区；,厚度较大的,级自重湿陷性黄土地区；,易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山区；,有开采价值的矿藏地区；,对机场、电台等使用有影响的地区；,国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区；,城镇等人口密集的地区。,2.1,化工厂的选址、布局与安全,2023/9/821二、工厂的定位问题2.1 化工厂的选址、,2024/9/3,22,三、工厂选址的安全问题,定位。,化工厂对其所在的社区可能会有多种危险。,间距。,工厂高构筑物可能的坍塌是对社区的另一种潜在的危险。,排污。,工厂会产生需要排除的废液。应该确保预期的排污方法不会污染社区的饮用水。,进出口点设计。,上下班时间，出厂的交通车量剧增，如果不适当安排或疏散，会引起严重的交通事故。如果工厂邻近高速公路，会有车辆离开公路冲入工厂的危险。,2.1,化工厂的选址、布局与安全,2023/9/822三、工厂选址的安全问题2.1 化工厂的选,2024/9/3,23,三、工厂选址的安全问题,毗邻的工厂定位与间距。,可能会释放出毒性或易燃气体飘入工厂，引起人员中毒或由于火花或加热面而起火。,社区与企业的关系。,社区,对工厂及其工作人员可能会构成某些确定的危险，即使没有危险，也可能不具有强化工厂安全所必要的设施。,综上可以看出，在工厂选址中,很难找到保证最大安全的恰当的地址。,需要全面审核提出的带有管线、公路、铁路和电力线路敷设权的各种选址方案，,综合评定,其对工厂存在的或潜在的危险，择优确定较佳的方案。,2.1,化工厂的选址、布局与安全,2023/9/823三、工厂选址的安全问题2.1 化工厂的选,2024/9/3,24,四、工厂布局的安全问题,工厂布局也是一种,工厂内部组件之间相对位置的定位问,题,，其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留有一定间距的区块化的方法。,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。,2.1,化工厂的选址、布局与安全,2023/9/824四、工厂布局的安全问题2.1 化工厂的选,2024/9/3,25,四、工厂布局的安全问题,1,、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,。,其次机械设备，容易发生故障，加上人员可能的失误而使其充满危险。,在,安全方面惟一可取之处,是通常过程单元人员较少。,2.1,化工厂的选址、布局与安全,2023/9/825四、工厂布局的安全问题2.1 化工厂的选,2024/9/3,26,四、工厂布局的安全问题,1,、工艺装置区,加工单元应该离开工厂边界一定的距离且集中分布。,有助于加工单元作为危险区的识别，杜绝或减少无关车辆的通过。,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，加工单元应该置于其下风区。,过程单元和主要罐区有交互危险性，两者最好保持相当的距离。,加工单元区域不宜太拥挤。,因为不同过程单元间可能会有交互危险性。加工单元,间距,是安全评价的重要内容。,危险区的火源、大型作业、机器的移动、人员的密集等都是应该特别注意的事项。,2.1,化工厂的选址、布局与安全,2023/9/826四、工厂布局的安全问题2.1 化工厂的选,2024/9/3,27,四、工厂布局的安全问题,1,、工艺装置区,过程单元安全评价,，应考虑的重要因素有：,操作温度；,操作压力；,单元中物料的类型；,单元中物料的量；,单元中设备的类型；,单元的相对投资额；,救火或其它紧急操作需要的空间。,2.1,化工厂的选址、布局与安全,2023/9/827四、工厂布局的安全问题2.1 化工厂的选,2024/9/3,28,2,、罐区,-,贮存容器,（,储罐区防火堤设计规范,GB50351-2005,）,如贮罐，都是巨大的能量或毒性物质的贮存器。,能够释放出大量的,毒性或易燃性的物质,，应置于工厂的,下风区域,。,贮罐应该安置在工厂中的专用区域，加强其作为危险区的标识，使通过该区域的无关车辆降至最低限度。,罐区布局,罐与罐之间的间距,罐与其他装置的间距,设置拦液堤所需要的面积,四、工厂布局的安全问题,2023/9/8282、罐区- 贮存容器（储罐区防火堤设,2024/9/3,29,2,、罐区,-,贮存容器,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。,四、工厂布局的安全问题,2023/9/8292、罐区- 贮存容器四、工厂,2024/9/3,30,3,、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能保证水、电、汽等的正常供应。,由厂外进入厂区的公用工程主管，也不应该通过危险区,，如果难以避免，则应该采取必要的保护措施。,工厂布局应该尽量减少地面管线穿越道路,。,配置回路管线,。回路系统的任何一点出现故障即可关闭阀门将其隔离开。并把装置与系统的其余部分接通。要做到这一点，就必须保证这些装置至少能从两个方向接近工厂的关节点。为了加强安全。特别是在紧急情况下，这些装置的管线对于如,消防用水、电力或加热用蒸汽等的传输必须是回路,的。,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,。,四、工厂布局的安全问题,2023/9/8303、公用设施区四、工厂布局的安全问题,2024/9/3,31,3,、公用设施区,锅炉房和泵站应该设置在工厂中其他设施的火灾或爆炸不会危及的地区。,管线在道路上方穿过要引起特别注意。高架的间隙应留有如起重机等重型设备的方便通路，减少碰到的危险。,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，冷却塔不宜靠近铁路、公路或其他公用设施。大型冷却塔会产生很大噪声，应该与居民区有较大的距离。,四、工厂布局的安全问题,2023/9/8313、公用设施区四、工厂布局的安全问题,2024/9/3,32,4,、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，与居民区、公路和铁路要保持一定的安全距离。,四、工厂布局的安全问题,2023/9/8324、运输装卸区四、工厂布局的安全问题,2024/9/3,33,5,、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,。,研究室,与其他管理机构，,直接连接,是不恰当的。,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呈现出矛盾。,作为火源，应将其置于工厂的上风区，但是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,。,作为折中方案，可以把煅烧炉置于工厂的,侧面风区域,。与其他设施隔开一定的距离也是可行的方案。,四、工厂布局的安全问题,2023/9/8335、辅助生产区四、工厂布局的安全问题,2024/9/3,34,6,、管理区,行政区设置在工厂的边缘区域，并尽可能与工厂的危险区隔离。,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。通常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烟，就有可能危及工厂的安全。,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。,四、工厂布局的安全问题,2023/9/8346、管理区四、工厂布局的安全问题,2024/9/3,35,一、化工工艺设计与安全,1,、化工工艺设计必备资料（安全评价）,1,）工艺流程图,2,）管道仪表流程图（,PID,）,3,）过程物料应考虑的安全问题,4,）工艺路线的选择应考虑的安全问题,2.2,化工单元区域规划与安全,2023/9/835一、化工工艺设计与安全2.2 化工单元区,2024/9/3,36,工艺流程图绘制是化工厂,初步设计阶段,的工作。它表示出了主要设备、主要物流路线和控制点，对于正常操作预期的主要温度和压力，物料的流动和组成以及主要设备的设计能力等。是为绘制,PID,、设备平面布置图等的基础。在流程图绘制中始终都要,对安全给予充分注意,。,由于过程是高度整体化的，过程的每一步骤都影响着其他步骤的操作。所以，过程可以划分为,若干个子区间,，对每一子区间内部的,安全操作及其对其他子区间安全的影响,都要进行分析。,子区间划分,反应,(,决定整个系统的动力学,),；,分离，如蒸馏、吸收、吸附、液体萃取、 过滤、干燥、粉碎等；,贮存，如固体、液体和气体物料的贮存。,1,）工艺流程图,2023/9/836工艺流程图绘制是化工厂初步设计阶段的工作,2024/9/3,37,开启、关闭、紧急和普通操作需要的所有过程设施 ，如,阀门、盲板、可移动的柱塞,等；,施工材料的鉴定序号和鉴定人，每条管路的直径和绝热要求,物流的方向；,主要过程和起始管路的识别；,所有仪表、控制点和有仪表失灵显示功能的,连锁装置,；,所有设备的主要尺寸和负荷；,容器、反应器的操作和设计温度,装置的标高；,释放阀、安全膜,等的设定压力；,排水要求；,必要时要有管路配置的特殊备忘录。,2,）管道仪表流程图,2023/9/837开启、关闭、紧急和普通操作需要的所有过程,2024/9/3,38,过程物料,的选择，应该就物料的物性和危险性进行详细地评估，对一切可能的过程物料做总体考虑。,过程内物料,是指,从原料到产品的整个工艺流程线上的物料,，如 原料、催化剂、中间体、产物、副产物、溶剂、添加剂等。,过程辅助物料,是指,实现过程条件所用的物料,，如传热流体、重复循环物、冷冻剂、灭火剂等。,在过程设计中，需要,汇编出过程物料的目录,，记录下过程物料在全部过程条件范围内的有关性质资料，作为,过程危险评价和安全设计,的重要依据。,3,）过程物料应考虑的安全问题,2023/9/838过程物料的选择，应该就物料的物性和危险性,2024/9/3,39,一般性说明资料,物料名称和别名、分子结构式和相对分子质量、物理状态、纯度、外观、气味或味道、腐蚀性、主要用途、危险性和防护措施、污染因素等,基础物性资料,蒸气密度、相对密度、熔点、沸点、溶解度和互溶性、粘度、粒度及其分布、临界参数、膨胀系数、表面张力 、,Joule-Thompson,系数等,易燃性资料,闪点、着火点、燃烧极限、自热、蒸气压、介电常数、电阻、粉尘爆炸 性质、火灾中的毒性热分解产物等,反应性资料,高速量热、差热分析、撞击实验、热稳定性、热分析试验、爆炸引起的爆炸扩散、自燃性等。,毒性资料,毒性危险等级、卫生标准、最大允许浓度、半致死浓度或半致死剂量等,暴露作用,吸入或食入危险、呼吸刺激、皮肤刺激、眼睛刺激、皮肤或呼吸的敏感度等,放射性资料,放射性测试。,、,、,、中子射线暴露及其危害等,3,）过程物料应考虑的安全问题,2023/9/839一般性说明资料 3）过程物料应考虑的安全,2024/9/3,40,（,1,）有潜在危险的过程,一旦失去控制就有可能造成灾难性的后果，如发生火灾、爆炸或毒性物质的释放等。有潜在危险的过程有：,爆炸、爆燃或强放热过程；,有粉尘或烟雾生成的过程；,在物料的爆炸范围或近区操作的过程；,在高温、高压或冷冻条件下操作的过程 ；,含有易燃物料的过程；,含有不稳定化合物的过程；,含有高毒性物料的过程；,有大量贮存压力负荷能的过程。,4,）工艺路线选择应考虑的安全问题,2023/9/840（1）有潜在危险的过程 4）工艺路线选择,2024/9/3,41,（,2,）反应过程的安全分析,对潜在的不稳定的反应和副反应，如自燃或聚合等进行考察，考虑 改变反应物的相对浓度或其他操作条件是否会使反应的危险程度减小。,考虑混合、反应物和热源的低效配置、操作故障、设计失误、发生不需要的副反应、热量、反应器失控、结垢等引起的危险。,评价副反应是否生成毒性或爆炸性物质，是否会有危险垢层形成。,考察物料是否吸收空气中的水分变潮，表面粘附形成毒性或腐蚀性液体或气体。,确定所有杂质对化学反应和过程混合物性质的影响。,确保结构材料彼此相容并与过程物料相容。,考虑过程中危险物质的积累，如可燃物、毒性中间体。,考虑催化剂行为的各个方面，如老化、中毒、粉碎、活化、再生等。,4,）工艺路线选择应考虑的安全问题,2023/9/841（2）反应过程的安全分析 4）工艺路线选,2024/9/3,42,（,3,）,间歇过程和连续过程比较,间歇过程,各操作单元之间易于隔绝，单元设备过程物料持有量较大。,连续过程,各操作单元连通，过程物料持有量较少。,间歇过程,劳动强度较大，紧急情况下操作者有较多的机会介入。,连续过程,更多地依靠自动控制。,间歇过程,产物纯度容易控制，过程物料易于识别。,连续过程,不稳状态或周期性波动（如开车或停车）较少。,间歇过程,有详尽的指令和操作规程，可以减少操作失误或设备的损坏。,连续过程,的容器或设备很少需要清洗，不稳态的物料输入也较少。,间歇过程,有较长的暴露时间。在,连续过程,中，有潜在危险的中间体无须贮存加工。,4,）工艺路线选择应考虑的安全问题,2023/9/842（3）间歇过程和连续过程比较 4）工艺路,2024/9/3,43,一、化工工艺设计与安全,2,、工艺设计安全校核,1,）物料和反应的安全校核（,12,项）,2,）过程安全的总体规范（,10,项）,3,）非正常操作的安全问题 （,11,项）,2.2,化工单元区域规划与安全,2023/9/843一、化工工艺设计与安全2.2 化工单元区,2024/9/3,44,1,）物料和反应的安全校核,如查询过程物料的毒性，确定过程物料在所有过程条件下的有关物性，鉴别一切可能的化学反应，对预期的和意外的化学反应都要考虑。,2,）过程安全的总体规范,如过程的规模、类型和整体性是否恰当。过程的放大是否正确。,3,）非正常操作的安全问题,如考虑偏离正常操作会发生什么情况，对于这些情况是否采取了适当 的预防措施。,一、化工工艺设计与安全,2023/9/844 1）物料和反应的安全校核一、化工工艺,2024/9/3,45,二、化工单元区域规划类型,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。,流程线状布置,分组布置,架空布置,2.2,化工单元区域规划与安全,2023/9/845二、化工单元区域规划类型2.2 化工单元,2024/9/3,46,1,、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,三、加工单元区域的规划,2023/9/8461、设备配置的直线排列 三、加工单元区域,2024/9/3,47,1,、设备配置的直线排列,-,特征,设备配置直线的两边都与厂区道路连接。,钢制框架与道路邻接。,设备配置直线上的精馏塔、热交换器、馏出液接受器、回流筒等装置，一般采用框架结构平坡式布局方式。,管架也设置在设备配置直线上。,泵排设置在设备配置直线的旁边，与道路邻接。,筒体、泵、装配有观测平台的蒸馏塔以及需要桥式吊车钢梁导轨调入的设备，按序定在设备配置线上，从而把相关的危险操作集中在一起。,三、加工单元区域的规划,2023/9/8471、设备配置的直线排列-特征 三、,2024/9/3,48,2,、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。,三、加工单元区域的规划,2023/9/8482、非直线排列设施的配置三、加工单元区域,2024/9/3,49,控制室是单元的神经中枢，是单元中最重要的部位。,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。,控制室应该和高温或高压容器、盛有相当量的易燃或毒性液体的容器隔离。,2,、非直线排列设施的配置,2023/9/849控制室是单元的神经中枢，是单元中最重要,2024/9/3,50,加热炉,作为明显的火源，加热炉应该设置在单元其余部分的,上风区域,，但是这会引起烟道气飘过塔器的高架平台或其他建筑物的问题。,加热炉设置在侧面风区域,。,尽量保持加热炉与其他危险设备的适度分离,。,压缩机,与其他危险设备适当隔离,。,容易泄漏气体，应该,置于单元的下风区域,。,压缩机或泵一般,安装在室外,。,2,、非直线排列设施的配置,2023/9/850加热炉2、非直线排列设施的配置,2024/9/3,51,反应器,提供充分的空间、反应器内件安全操作的设施以及有关的催化剂,。,高热运转的反应器，可以作为,火源,来处理。,2,、非直线排列设施的配置,2023/9/851反应器2、非直线排列设施的配置,2024/9/3,52,公用工程设施,电力线路,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。,紧急释放阀或烟气管线,，应靠近控制室远离火险或其他危险区域。,消防火栓或监控器,必须与危险点足够近。注意可能会阻止水流到达危险点的随碍物检查有无必要时迅速撤退的通路。水龙带拖车或安全喷射器也作类似的配置。,除非绝对必要，铁路支线才引入单元区。提供货车可能脱轨的充分的空间。,不宜把装卸设备设置在铁路支线终点的延伸方向，以避免货车的过冲、扯脱货车挡与装卸设备碰撞。,在完成区域规划时，应该充分考虑将来,发展扩建添加设备,的可能性。,2,、非直线排列设施的配置,2023/9/852公用工程设施2、非直线排列设施的配置,2024/9/3,53,对于需要精确的温度控制或需要操作者经常观察的加工单元，把部分或全部置于室内。,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。并与像控制中心这样的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，以便在避开入员或其他设施的方向卸掉爆炸力。,多层或阶梯式建筑有本身持有的地势问题。,易燃或毒性液体源不应该设置在火源或人员之上。如果包含蒸气，火源或人员的位置则取决于蒸气的密度比空气大还是比空气小。,3,、室内装置的配置,2023/9/853 对于需要精确的温度控制或需要操作,2024/9/3,54,安全设施,高容量的通风系统；,高容量的排水系统；,遥控操作加工装置；,自动灭火装置；,严格地规范从室内装置撤退的通路。,3,、室内装置的配置,2023/9/854安全设施3、室内装置的配置,2024/9/3,55,1,、管线配置的防泄漏设计,影响泄漏因素,管线的长度；,排放口的数量；,管线的复杂性。,连接的,泵的数量以及再循环物流的数量,四、单元区域的管线配置,2023/9/8551、管线配置的防泄漏设计 四、单元,2024/9/3,56,1,、管线配置的防泄漏设计,减少管件泄漏的基本设计规则（,12,条）,减少分支和死角的数量。,减少小排放口的数量。,按照相同的规范设计小口径的支管，并确保小的支管在交叉点得到加强，并有充分的支撑。,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,。这些波纹管应该只是做轴向移动，还需要衬内套管以免在波纹管的褶沟中充入固体沉积物。,直接卸料的排放口，应该设在操作者能够观察到的地方。工作系统对这些排放口应该进行定期核查和报告。,保证密封垫与管内流体在最大可能的操作温度下完全互容，在最大内压下也能够紧缩密封。,四、单元区域的管线配置,2023/9/8561、管线配置的防泄漏设计 四、单元,2024/9/3,57,1,、管线配置的防泄漏设计,减少管件泄漏的基本设计规则（,12,条）,减少真空管线,(,如真空蒸馏塔上的冷凝器,),上的法兰盘数量。,在阀式取样点应该配置可移动的插头。,要有充分的管道支撑，从放料或从安全阀检验管道的作用力。,设置管道应该避免通过可能使其受到机械损伤的地方。,应该有充分的通道、扶梯等，以免攀越管件。,紧固承受高温的大法兰盘应该采用高强度的螺栓。,四、单元区域的管线配置,2023/9/8571、管线配置的防泄漏设计 四、单元,2024/9/3,58,2,、软管系统的配置,软管的适用性，并结合有关软管的标准。,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。,应该使用螺栓固定的软管夹，不宜使用侧卸式的软管夹。,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。,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。,四、单元区域的管线配置,2023/9/8582、软管系统的配置 四、单元区域的,2024/9/3,59,3,、管线配置的安全考虑,管件和阀门配置的,简单和易于识别,；,对于不稳定液体的传递，管件、阀门和控制仪表的配置应该,防止液体静止,在运转的泵中；,对于气体和液体，其设计应该考虑沿与设定,相反方向流动,的可能性；,对于常设的设备管线，应该安装,高低压报警装置,；,设备管线安装两个不同类型的,止逆阀,；,对于极有可能泄露物料的管道，安装远程操作的,紧急隔离阀、自动闭合阀,。,四、单元区域的管线配置,2023/9/8593、管线配置的安全考虑 四、单元区,2024/9/3,60,1,、装置的安全设计,故障自动保险,：当装置、仪表或过程控制回路出现故障时，系统恢复到最小危险状态。,二次概率设计,：当操作失误或设备出现故障时会启动备用设备，预防出现或降低危险的作用。,容器,-,压力释放装置,设备或建筑物,-,爆炸卸荷设施,贮罐,-,围墙防护,紧急关闭系统,过程参数,-,高低限启动的关闭装置,报警装置,五、单元装置和设施的安全设计,2023/9/8601、装置的安全设计 五、单元装置和,2024/9/3,61,2,、辅助工程设施安全,充足的供应量,设施的可靠性,关闭时备用设备或紧急贮存器的提供,排水系统,的恰当设计。一旦易燃液体泄漏出来，就立即排离加工单元，导入蓄污池。,装置的,抗污染,。如消防蒸汽供应线应该与正常蒸汽供应线隔离开。压缩空气可用物理隔离的方法避免。,地面水和污水,必须隔离排放。对于惰性气体，既要保证日常操作和紧急状态下充足的供应量，又要防止被污染。,对于加工,易燃液体或气体,的区域，尽可能采用敞开结构。既有助于气体或蒸气泄漏物的扩散通风，又可提供最大可能的爆炸排放面积，而且还有利于救火。,粉尘捕集装置和过滤器,也应该设置于没有其他过程的敞开区域。,五、单元装置和设施的安全设计,2023/9/8612、辅助工程设施安全 五、单元装置,2024/9/3,62,一、压力容器概述,1,、压力容器规范化,20,世纪最初的十年，发生了近一万起锅炉爆炸，造成了约一万人的死亡和约一万五千人的伤残。这些血的教训使人们对压力容器制造和安装的规范化有了更清醒的认识。,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一个专门委员会，后来被称为锅炉规范委员会。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,固定式压力容器安全技术监察规程,（,TSGR0004-2009),2.3,压力容器检验、化工装置维护与安全,2023/9/862一、压力容器概述2.3 压力容器检验、化,2024/9/3,63,一、压力容器概述,2,、非燃火压力容器分类,压力容器按照其工艺功能可以划分为四个类型。,反应压力容器：,主要用来完成物料的化学转化。如反应器、发生器、聚合釜、合成塔、变换炉等。,换热压力容器：,主要用来完成物料的热量交换。如热交换器、冷却器、加热器、蒸发器、废热锅炉等。,分离压力容器：,主要用来完成物料基于热力学或流体力学的组元或相的分离。如分离器、过滤器、蒸馏塔、吸收塔、干燥塔、萃取器等。,贮运压力容器：,主要用来完成流体物料的盛装、贮存或运输。如贮罐、贮槽和槽车等。,2.3,压力容器检验、化工装置维护与安全,2023/9/863一、压力容器概述2.3 压力容器检验、化,2024/9/3,64,一、压力容器概述,2,、非燃火压力容器分类,压力容器按照其设计压力,p,的大小，可以划分以下四个类型。,低压容器，,0.1MPa,p,1.6MPa,；,中压容器：,1.6MPa ,p,10 MPa,高压容器：,10 MPa ,p,100 MPa,，,超高压容器：,p,100MPa,。,2.3,压力容器检验、化工装置维护与安全,2023/9/864一、压力容器概述2.3 压力容器检验、化,2024/9/3,65,根据,固定式压力容器安全技术监察规程,，按照设计压力、容积，结合容器的工艺功能和其中物料的危险性，划分为,、,、,三个类型。,2,、非燃火压力容器分类,2023/9/865根据固定式压力容器安全技术监察规程，,2024/9/3,66,二、压力容器设计,1,、设计单位资格,是否设计许可证书，设计单位技术负责人是否批准。全国性锅炉定型设计，须经国务院主管部门和国家劳动人事部门审批。非全国性锅炉非全国性锅炉定型设计则要经过省、自治区、直辖市主管部门和同级劳动部门审批。锅炉总图上应该有劳动部门,锅炉压力容器安全监察机构,的审批标记。,2,、压力容器结构,力求结构上的形状变化平缓。能够引起应力集中或削弱强度的结构应该互相错开。,3,、材料的选用,材料的质量和规格应该符合国标、部标和有关的技术要求。,2.3,压力容器检验、化工装置维护与安全,2023/9/866二、压力容器设计2.3 压力容器检验、化,2024/9/3,67,三、压力容器定期检验,压力容器的定期检验，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,、检验周期及内容,外部检查（至少半年进行一次）,内外部检验（每三年进行一次）,全面检验（每六年进行一次）,2.3,压力容器检验、化工装置维护与安全,2023/9/867三、压力容器定期检验2.3 压力容器检验,2024/9/3,68,2,、压力试验,耐压试验,液压试验,气压试验,气液组合压力试验,气密性试验,检验容器强度、制作工艺质量等的综合性试验。,检验容器的严密性,三、压力容器定期检验,2023/9/8682、压力试验耐压试验液压试验气压试验气液,2024/9/3,69,四、压力容器安全附件,安全附件是承压设备安全运行的重要组成部分。选用安全附件应满足两个基本要求：,安全附件的压力等级和使用温度范围必须满足承压设备工作状况的要求,；,制造安全附件的材质必须适应承压设备内介质的要求,。,锅炉：安全阀、压力表和水位计,(,以上必不可少,),、高低水位报警器、引送风连锁装置、火焰监视器和紧急切断阀、防爆门和排污装置以及温度和流量测量仪表,(,可选,),。,压力容器：安全阀、爆破片、紧急放空阀、液位计、压力表、单向阀、限流阀、温度计、喷淋冷却装置、紧急切断装置、静电消除装置、防雷击装置等。,2.3,压力容器检验、化工装置维护与安全,2023/9/869四、压力容器安全附件2.3 压力容器检验,2024/9/3,70,五、压力容器的安全状况,根据检验结果评定，以其中评定项目,等级最低者,为评定级别。,1,级：压力容器出厂资料齐全；设计、制造质量符合有关法规和标准要求；在设计条件下能安全使用。,2,级：出厂资料基本齐全；设计、制造质量基本符合有关法规和标准的要求；根据检验报告，存在某些不危及安全，可不修复的一般性缺陷；在法规规定的定期检验周期内，在规定的操作条件下能安全使用。,2023/9/870五、压力容器的安全状况 根据检验结果,2024/9/3,71,3,级：出厂资料不够齐全；主体材质、强度、结构,基本符合有关法规和标准的要求，存在某些不符合,有关法规或标准的问题或缺陷，根据检验报告，确,认为在法规规定的定期检验周期内，在规定的操作,条件下，能安全使用。,4,级：出厂资料不齐全；主体材质不明或不符合有关规定；结构和强度不符合有关法规和标准的要求；存在严重缺陷；根据检验报告，确认在法规规定的检验周期内，需要在规定操作条件下监控使用。,五、压力容器的安全状况,2023/9/8713级：出厂资料不够齐全；主体材质、强度、,2024/9/3,72,5,级：缺陷严重，难于或无法修复，无修复价值或修复后仍难于保证安全使用；检验报告结论为判废。,安全状况等级中所述缺陷，是指该压力容器最终存在的状态，如缺陷已消除，则以消除后的状态，确定该压力容器的安全状况等级。,2023/9/872 5级：缺陷严重，难于或无法修复，,2024/9/3,73,1,、高压管道设计,高压工艺管道的设计应由取得与高压工艺管道工作压力等级相应的、有三类压力容器设计资格的单位承担。,高压工艺管道的设计必须严格遵守工艺管道有关的国家标准和规范。,设计单位应向施工单位提供完整的设计文件、施工图和计算书，并由设计单位总工程师签发方为有效。,2、高压管道制造,-,高压工艺管道、阀门管件和紧固件,必须经过省级以上主管部门鉴定和批准的有资格的单位承担。,有与制造高压工艺管道、阀门管件相适应的技术力量、安装设备和检验手段。,有健全的制造质量保证体系和质量管理制度，并能严格执行有关规范标准，确保制造质量。,制造厂对出厂的阀门、管件和紧固件应出具产品质量合格证，并对产品质量负责。,六、高压工艺管道的安全技术管理,2023/9/8731、高压管道设计六、高压工艺管道的安全技,2024/9/3,74,3、高压管道安装,高压工艺管道的安装单位必须取得与高压工艺管道操作压,力相应的三类压力容器现场安装资格的单位承担。,高压管道,安装竣工图,；,高压钢管,检查验收记录,；,高压,阀门试验记录,；,安全阀调整试验记录,；,高压,管件检查验收记录,；,高压管道,焊缝焊接工作记录,；,高压管道,焊缝热处理及着色检验记录,；,管道系统试验记录,。,试车期间，如发现高压工艺管道振动超过标准，由设计单,位与安装单位共同研究，采取消振措施，消振合格后方可交,工。,六、高压工艺管道的安全技术管理,2023/9/8743、高压管道安装六、高压工艺管道的安全技,2024/9/3,75,3、高压管道操作与维护,高压工艺管道由机械和设备操作人员统一操作和维护。操作人员必须熟悉高压工艺管道的工艺流程、工艺参数和结构。操作人员培训教育考核必须有高压工艺管道内容，考核合格者方可操作。,高压工艺管道检查时应注意以下事项：,机械和设备出口的工艺参数不得超过高压工艺管道设计或缺陷评定后的许用工艺参数，高压管道严禁在超温、超压、强腐蚀和强振动条件下运行；,检查管道、管件，阀门和紧固件有无严重腐蚀、泄漏、变形、移位和破裂以及保温层的完好程度；,检查管道有无强烈振动，管与管、管与相邻件有无摩擦，管卡、吊架和支承有无松动或断裂；,检查管内有无异物撞击或摩擦的声响；,安全附件、指示仪表有无异常，发现缺陷及时报告，妥善处理，必要时停机处理。,六、高压工艺管道的安全技术管理,2023/9/8753、高压管道操作与维护六、高压工艺管道的,2024/9/3,76,3、高压管道操作与维护,高压工艺管道严禁下列作业：,严禁利用高压工艺管道作电焊机的接地线或吊装重物受力点；,高压管道运行中严禁带压紧固或拆卸螺栓。开停车有热紧要求者，应按设计规定热紧处理；,严禁带压补焊作业；,严禁热管线裸露运行；,严禁借用热管线做饭或烘干物品。,六、高压工艺管道的安全技术管理,2023/9/8763、高压管道操作与维护六、高压工艺管道的,2024/9/3,77,4,、高压管道技术检验,技术检验工作由企业锅炉压力容器检验部门或外委有检验资格的单位进行，并对其检验结论负责。,高压工艺管道技术检验分,外部检查、探查检验和全面检验。,六、高压工艺管道的安全技术管理,2023/9/8774、高压管道技术检验六、高压工艺管道的安,2024/9/3,78,七、化工装置维护,1,、化工维护的必要性,设备的特点所决定。,流体及固体的输送，需要应用许多管线、传送设备、叉车和其他物料加工设施及罐、鼓或其他形式的封闭容器。,过程的性质所决定。,包括温度范围广泛的单元操作，设备大小不一，类型各异。化学工业中的一些问题，如高腐蚀速率、易燃液体、毒性或有害物料是典型的、特有的。,操作情况所决定。,化工事故案例记录表明，许多严重的伤亡事故都与失误有关。例如，把惰性或毒性气体接入供人员呼吸的空气管线；管路错连使不恰当物料误加至反应器引起火灾、爆炸或毒性气体的释放；,总之，化学工业中的恰当维护对安全显得格外重要。,2.3,压力容器检验、化工装置维护与安全,2023/9/878七、化工装置维护2.3 压力容器检验、化,2024/9/3,79,七、化工装置维护,2,、预防维护,预防维护实质上指的是一个系统，它的功能是确定装置或设施放障的可能频率，在其失效前就进行检验、维修或更换。,设备故障对时间的概率分布符合正态分布,，所以，在故障的可能性达,2,或其他某个选定的数值之前就采取行动。,按照明确计划的时间表检验、维修和更换设备，,可以防止许多事故。,预防维护对保护人身安全也有重要的作用。,2.3,压力容器检验、化工装置维护与安全,2023/9/879七、化工装置维护2.3 压力容器检验、化,2024/9/3,80,3,、非常规运行和有关作业的维护,（,1,）停车和开车,停车和开车的计划和执行的关键是每一步骤都要明确责任。,运行设备的停车应该由操作组而非维护或其他辅助组负责。各组必须密切协调一致。停车应尽可能提前向有关组通告。,七、化工装置维护,停车组通知,有关组,监察组监察,维修组维修,开车组通知,有关组,监察组监察,开车组开车,2023/9/8803、非常规运行和有关作业的维护七、化工装,2024/9/3,81,3,、非常规运行和有关作业的维护,（,2,）容器内作业,防护措施：,容器必须由操作人员彻底清洗。,所有连接管线必须断开并进行必要的封堵。,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。,采集空气试样检验证明其中无易燃蒸气，在某些情况下还需要证明其中不含有毒性或不卫生物质。上述两者都需要证明其中含有正常量的氧。,七、化工装置维护,2023/9/8813、非常规运行和有关作业的维护七、化工装,2024/9/3,82,3,、非常规运行和有关作业的维护,（,2,）容器内作业,操作和维护监察签发容器进入许可证，证明上述步骤已经圆满完成，并在容器边贴上标志。,进入容器的工人和观察者必须系上安全带和绳索。,在绝大多数情况下，进入容器的工人和观察者都需要空气面罩和新鲜空气的供应，还需要身体隔离的化学品防护服装。配有空气供应软管，提供新鲜呼吸空气和安全舒适的工作环境。,在容器出口要有一个观察者，一直保持与容器内工人的联系。在容器内至少还要另有一个工人，在紧急情况下负责向观察者呼救。一个工人不得单独进入容器。,七、化工装置维护,2023/9/8823、非常规运行和有关作业的维护七、化工装,2024/9/3,83,3,、非常规运行和有关作业的维护,（,2,）容器内作业,当直梯不能应用时，可以应用木制或金属横档连起来的绳梯或链梯。但是，应该避免无撤退设施时进入容器。,为防止一旦出现紧急情况无法迅速撤退，不允许工人通过挤缩进入容器。标准开口的直径为,0.56m,。工人从有限空间紧急撤退可能会遇到阻碍，也要采取类似的防护措施。任何深度大于,1.5m,的料槽、坑洞，在顶盖和塔上进行的任何工作，都存在工人吸收释放出的有毒烟雾的危险，需要采用特殊的控制程序。,七、化工装置维护,2023/9/8833、非常规运行和有关作业的维护七、化工装,2024/9/3,84,3,、非常规运行和有关作业的维护,（,3,）紧急维护,意外事故维护的,关键：,事先决定好谁应该做,什么、用什么去做，将其排成序列，一旦事故发生就按部就班地执行和完成。,紧急维护遵循的,原则：,如果通常维护的某个方法是不安全的，在,紧