化工装置安全设计

A. 球罐的危险性有哪些设计时如何考虑避免这些危险的发现

一、防止事故发生的安全技术
防止事故发生的安全技术的基本出发点是采取措施约束、限制能量或危险物质，防止其意外释放。常用的防止事故发生的安全技术有消除危险源、限制能量或危险物质、隔离等。

消除危险源</ol>消除系统中的危险源可以从根本上防止事故发生。但是，系统安全的一个重要观点是，人们不可能彻底消除所有的危险源，人们只能有选择地消除几种特定的危险源。一般来说，当某种危险源的危险性较高时，应该首先考虑能否采取措施消除它。

可以通过选择恰当的生产工艺、技术、设备，合理的设计、结构形式或合适的原材料来彻底消除某种危险源。例如：
① 用压气或液压系统代替电力系统，防止发生电气事故；
② 用液压系统代替压气系统，避免压力容器、管路破裂造成冲击波；
③ 用不燃性材料代替可燃性材料，防止发生火灾。
应该注意，有时采取措施消除了某种危险源，却又可能带来新的危险源。例如，用压气系统代替电力系统可以防止电气事故，但是压气系统却可能发生物理爆炸事故。
2. 限制能量或危险物质
受实际技术、经济条件的限制，有些危险源不能被彻底根除，这时应该设法限制它们拥有的能量或危险物质的量，降低其危险性。
（1） 减少能量或危险物质的量。例如：
① 必须使用电力时，采用低电压防止触电；
② 限制可燃性气体浓度，使其不达到爆炸极限；
③ 控制化学反应速度，防止产生过多的热或过高的压力。
（2） 防止能量蓄积。能量蓄积会使危险源拥有的能量增加，从而增加发生事故和造成损失的危险性。采取措施防止能量蓄积，可以避免能量意外的突然释放。例如：
① 利用金属喷层或导电涂层防止静电蓄积；
② 控制工艺参数，如温度、压力、流量等。
（3） 安全地释放能量。在可能发生能量蓄积或能量意外释放的场合，人为地开辟能量泄放渠道，安全地释放能量。例如：
① 压力容器上安装安全阀、破裂片等，防止容器内部能量蓄积；
② 在有爆炸危险的建筑物上设置泄压窗，防止爆炸摧毁建筑物；
③ 电气系统设置接地保护；
④ 设施、建筑物安装避雷保护装置。
3. 隔离
隔离是一种常用的控制能量或危险物质的安全技术措施，既可用于防止事故发生，也可用于避免或减少事故损失。
预防事故发生的隔离措施有分离和屏蔽两种。前者是指时间上或空间上的分离，防止一旦相遇则可能产生或释放能量或危险物质的物质相遇；后者是指利用物理的屏蔽措施局限、约束能量或危险物质。一般说来，屏蔽较分离更可靠，因而得到广泛应用。
隔离措施的主要作用如下：
（1） 把不能共存的物质分开，防止产生新的能量或危险物质。例如把燃烧三要素中的任何一种要素与其余的要素分开，防止发生火灾。
（2） 局限、约束能量或危险物质在某一范围，防止其意外释放。例如在带电体外部加上绝缘物，防止漏电。
（3） 防止人员接触危险源。通常把这些措施称为安全防护装置。例如利用防护罩、防护栅等把设备的转动部件、高温热源或危险区域屏蔽起来。
4. 故障——安全设计
在系统、设备的一部分发生故障或破坏的情况下，在一定时间内也能保证安全的安全技术措施称为故障——安全设计 。一般来说，通过精心地技术设计，使得系统、设备发生故障时处于低能量状态，防止能量意外释放。例如，电气系统中的熔断器就是典型的故障——安全设计，当系统过负荷时熔断器熔断，把电路断开而保证安全。
尽管故障——安全设计是一种有效的安全技术措施，但考虑到故障——安全设计本身可能因故障而不起作用，所以选择安全技术措施时不应该优先采用。
5. 减少故障和失误
物的故障和人失误在事故致因中占有重要位置，因此应该努力减少故障和失误的发生。
一般来说，可以通过增加安全系数、增加可靠性或设置安全监控系统来减少物的故障。可以从技术措施和管理措施两方面采取防止人失误措施，一般地，技术措施比管理措施更有效。
常用的防止人失误的技术措施有用机器代替人操作、采用冗余系统、耐失误设计、警告以及良好的人、机、环境匹配等。
（1） 用机器代替人。用机器代替人操作是防止人失误发生的最可靠的措施。由于机器在人们规定的约束条件下运转，自由度较少，不像人那样有行为自由性，所以很容易实现人们的意图。与人相比，机器运转的可靠性较高。机器的故障率一般在10-4～10-6‘之间，而人失误率一般在10-2～10-3之间。因此，用机器代替人操作，不仅可以减轻人的劳动强度、提高工作效率，而且可以有效地避免或减少人失误。应该注意到，尽管用机器代替人可以有效地防止人失误，然而并非任何场合都可以用机器取代人。这是因为人具有机器无法比拟的优点，许多功能是无法用机器取代的。
（2） 冗余系统，可以采取2人操作、人机并行的方式构成冗余系统。2人操作方式是，本来由l个人可以完成的操作由2个人来完成。一般地，1人操作另1人监视，组成核对系统。如果 1个人操作发生失误，另 l个人可以纠正失误。人机并行方式是，由人员和机器共同操作组成的人权并联系统，人的缺点由机器来弥补，机器发生故障时由人员发现并采取适当措施来处理。各种审查也可以看作冗余措施。在时间比较充裕的场合，通过审查可以发现失误的结果而采取措施纠正失误。
（3） 耐失误设计 。通过精心地设计，使得人员不能发生失误或者发生失误也不会带来事故等严重后果的设计。耐失误设计一般采用如下几种方式：
① 利用不同的形状或尺寸防止安装、连接操作失误。
② 采用联锁装置防止人员误操作。
（4） 警告。警告是提醒人们注意的主要方法，它让人把注意力集中于可能会被漏掉的信息，也可以提示人调用自己的知识和经验。可以通过人的各种感官实现警告，相应地有视觉警告、听觉警告、触觉警告和味觉警告。其中，视觉警告、听觉警告应用得最多。
防止人失误的管理措施很多，主要有根据工作任务的要求选择合适的人员；推行标准化作业，通过教育、训练提高人员的知识、技能水平；合理地安排工作任务，防止发生疲劳，使人员的心理紧张度最优；树立良好的风气，建立和谐的人际关系，调动职工的安全生产积极性等。
二、避免或减少事故损失的安全技术
避免或减少事故损失的安全技术的基本出发点是防止意外释放的能量达及人或物，或者减轻其对人和物的作用。事故后如果不能迅速控制局面，则事故规模有可能进一步扩大，甚至引起二次事故而释放出更多的能量或危险物质。在事故发生前就应该考虑到采取避免或减少事故损失的技术措施。
常用的避免或减少事故损失的安全技术有隔离、个体防护、薄弱环节、避难与援救等。

隔离</ol>作为避免或减少事故损失的隔离，其作用在于把被保护的人或物与意外释放的能量或危险物质隔开。隔离措施有远离、封闭和缓冲三种。

（1） 远离。把可能发生事故而释放出大量能量或危险物质的工艺、设备或工厂等布置在远离人群或被保护物的地方。例如，把爆破材料的加工制造、储存设施安排在远离居民区和建筑物的地方；一些危险性高的化工远离市区等。
（2） 封闭。利用封闭措施可以控制事故造成的危险局面，限制事故的影响。
② 限制事故影响，避免伤害和破坏。例如，防火密闭可以防止有毒、有害气体蔓延；高速公路两侧的围栏防止失控的汽车冲到公路两侧的沟里去。
③ 为人员提供保护。把某一区域封闭起来作为安全区，保护人员。例如，矿井里设置的避难室。
④ 为物质、设备提供保护。
（3） 缓冲。缓冲可以吸收能量，减轻能量的破坏作用。例如，安全帽可以吸收冲击能量，防止人员头部受伤。
2. 个体防护
实际上，个体防护也是一种隔离措施，它把人体与意外释放的能量或危险物质隔离开。
3. 薄弱环节
利用事先设计好的薄弱环节使事故能量按人们的意图释放，防止能量作用于被保护的人或物。一般地，设计的薄弱部分即使破坏了，却以较小的损失避免了大的损失。因此，这种安全技术又称接受微小损失。常见的薄弱环节的例子如下：
① 锅炉上的易熔塞。当锅炉里的水降低到一定水平时，易熔塞温度升高并熔化，锅炉内的蒸汽泄放而防止锅炉爆炸。
② 电路中的熔断器、驱动设备上的安全连接律等。
4. 避难与救援
事故发生后应该努力采取措施控制事态的发展，但是，当判明事态已经发展到不可控制的地步时，则应迅速避难，撤离危险区。
为了满足事故发生时的应急需要，在厂区布置、建筑物设计和交通设施设计中，要充分考虑一旦发生事故时的人员避难和救援问题。具体地，要考虑如下问题：
① 采取隔离措施保护人员，如设置避难空间等；
② 使人员能迅速撤离危险区域，如规定撤退路线、设置安全出D和应急输送等；
③ 如果危险区域里的人员无法逃脱的话，能够被援救人员搭救。
为了在一旦发生事故时人员能够迅速地脱离危险区域，事前应该做好应急计划，并且平时应该进行避难、援救演习。
三、安全监控系统
在生产过程中经常利用安全监控系统监测与安全有关的状态参数，发现故障、异常，及时采取措施控制这些参数不达到危险水平，消除故障、异常，以仿止事故发生。

安全监控系统的构成</ol>安全监控系统种类繁多，图2—3是典型的生产过程安全监控系统示意图。图中虚线围起的部分是安全监控系统，它由检知部分、判断部分和驱动部分三个部分组成。

典型的安全监控系统
检知部分主要由传感元件构成，用以感知特定物理量的变化。一般地，传感元件的灵敏度较人的感官的灵敏度高得多，所以能够发现人员难以直接察觉的潜在的变化。
判断部分把检知部分感知的参数值与规定的参数值相比较，判断被监控对象的状态是否正常。
驱动部分的功能在于判断部分已经判明存在故障、异常，有可能出现危险时，实施恰当的安全措施。所谓恰当的安全措施，根据具体情况可能是停止设备、装置的运转，即紧急停，或者启动安全装置，或者向人员发出警告，让人员采取措施处理或回避危险。
根据被监控对象的具体情况，安全监控系统的实际构成有如下几种：
（1） 检测仪表。安全监控系统只有检知部分由仪器、设备承担。检测仪表检测的参数值由人员与规定的参数值比较，判断监控对象是否处于正常状态。如果发现异常需要处理时，由人员采取措施。
（2） 监测报警系统。安全监控系统的检知部分和判断部分由仪器、设备承担，驱动部分的功能由人员实现。系统监测到故障、异常时发出声、光报警信号，提醒人员采取措施。在这种场合，往往把作为判定正常或异常标准的规定参数值定得低些，以保证人员有充裕的时间做出恰当的决策和采取恰当的行动。
（3） 监控联锁系统。安全监控系统的三个部分全部由仪器、设备构成。在检知、判断部分发现故障或异常时，驱动完成紧急停车或启动安全装置，不必人员介入。这是一种高度自动化的系统，适用于若不立即采取措施就可能发生事故，造成严重后果的情况。
2. 安全监控系统可靠性
安全监控系统的任务是及时发现故障或异常，及早采取措施防患于未然。然而，安全监控系统本身也可能发生故障而不可靠。安全监控系统可能发生两种类型的故障，即漏报和误报。
（1） 漏报。在监控对象出现故障或异常时，安全监控系统没有做出恰当的反应（例如报警或紧急停车等） 。漏报型故障使安全监控系统丧失其安全功能，不能阻止事故的发生，其结果可能带来巨大损失。
为了防止漏报型故障，应该选用高灵敏度的传感元件，规定较低的规定参数值，以及保证驱动动作可靠等。
（2） 误报。在监控对象没有出现故障或异常的情况下，安全监控系统误动作（例如误报警或误停车等）。误报不会导致事故发生，故属于“安全故障”型故障。但是，误报可能带来不必要的生产停顿或经济损失，最严重的是会因此而失去人们的信任。为了防止误报型故障，安全监控系统应该有较强的抗干扰能力。
安全监控系统的漏报和误报是性质完全相反的两种类型故障，提高安全监控系统可靠性是一件困难的工作。一般来说，表决系统既可以提高防止漏报型故障性能，又可以提高防止误报型故障的性能，可以有效地提高安全监控系统的可靠性。

B. 漫谈LNG装置中控室抗爆改造问题

近些年随石化、化工装置安全事故频发引发了人们对安全问题的关注，其中石油化工装置中控制室抗爆问题近年来格外引人注目。如《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》中提出“涉及甲乙类火灾危险性的生产装置控制室、交接班室原则上不得布置在装置区内，确需布置的，应按照《石油化工控制室抗爆设计规范》（GB50779-2012），在2020年底前完成抗爆设计、建设和加固”。由于LNG装置中的烃类等可燃物质具有爆炸风险，因而这一规定也适用于LNG装置。本文结合作者服务过的LNG装置控制室改造的实际案例就相关标准、规范对LNG控制室抗爆设计的要求及对已建成的LNG装置如何进行抗爆改造等进行简单汇总，希望可以帮助行业从业人员加深对控制室抗爆要求的理解，理清整改及新建中控室的抗爆设计的工作思路。

一、LNG中控室抗爆设计的必要性

纵观国内LNG厂站设施，目前新建装置的中控室一般布置在装置区外（是否需要抗爆应根据爆炸风险评估结果确定）；而前些年建设的小型LNG工厂项目，有大量的工厂中控室是建在装置区内的，作为全厂重要设施及人员集中场所，且其距离火灾危险设备相对较近，按照《危险化学品安全专项整治三年行动实施方案》的条文要求，该类装置的中控室抗爆设计建设整改将成为必然面对的课题。具体说来，实施方案对抗爆控制室的整改要求如下：

（1）涉及爆炸危险性化学品的生产装置控制室、交接班室不得布置在装置区内，已建成投用的必须于2020年底前完成整改。

（2）涉及甲乙类火灾危险性的生产装置控制室、交接班室原则上不得布置在装置区内，确需布置的应按照《石油化工控制室抗爆设计规范》（GB50779-2012），在2020年底前完成抗爆设计、建设和加固。

（3）具有甲乙类火灾危险性、粉尘爆炸危险性、中毒危险性的厂房（含装置或车间）和仓库内的办公室、休息室、外操室、巡检室，2020年8月前必须予以拆除。

对照上述条文（2），LNG工厂内的中控室应参照GB50779（注意该规范目前正在修订升版，修订后的标准GB/T 50779预计将在今年颁布，与2012版比较，GB修订为GB/T，名称由《石油化工控制室抗爆设计规范》修订为《石油化工建筑物抗爆设计标准》）。此外，除中控室之外，一些LNG工厂同时还有现场机柜间，上述三条要求中并未提及现场机柜间，尤其是无人值守的现场机柜间问题，对此可以参照SH/T 3006-2012《石油化工控制室设计规范》及HG/T20508-2014《控制室设计规范》等相关标准。概括的说，建筑物是否需要考虑抗爆性能主要取决于建筑物是否位于爆炸风险的区域内和建筑物内是否有人员长期停留。目前新建的中央控制室等重要建筑一般布置在远离装置区的位置，其是否需要抗爆应根据爆炸风险评估确定。LNG工艺装置区内的控制室、有人值守的机柜间等建筑物是重要设施，同时还是人员集中场所，距离火灾危险设备相对较近，为防止装置区发生火灾、爆炸等事故时对其造成损害，故规定其宜进行抗爆设计。

二、新建LNG装置中控室的抗爆设计

抗爆控制室的设计需要在布置、建筑结构及暖通空调等三方面的加以注意。对此稍许展开说明如下。

应符合现行国标《石油化工企业设计防火规范》GB50160的有关规定，应布置在非爆炸危险区域内，并可根据安全分析（评估）报告的结果进行调整，同时应符合下列要求：

1）抗爆控制室宜布置在工艺装置的一侧，四周不应同时布置甲、乙类装置，且布置控制室的场地不应低于相邻装置区的地坪。（基于防止可燃气体在控制室周围聚集的考虑）

2）抗爆控制室应独立设置，不得与非抗爆建筑物合并建造。（基于避免在装置爆炸状态下，非抗爆建筑物可能产生的碎块阻塞控制室内人员疏散通道的考虑）

3）抗爆控制室应至少在两个方向设置人员的安全出口，且不得直接面向甲、乙类工艺装置。（现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）的要求；基于提高人员疏散可能性的考虑，要求在建筑物不同的方向设置疏散口）

（1）建筑设计

1）抗爆控制室的建筑层面不得采用装配式架空隔热构造，女儿墙高度应在满足屋面防水构造要求的情况下取最小值，并宜采用钢筋混凝土结构。

2）建筑物外墙不应设置雨篷、挑檐等附属结构。

3）建筑物不得设置变形缝。

4）面向甲、乙类工艺装置的外墙应采用抗爆实体墙。需在该墙体上开洞时，应经过抗爆验算。

5）在人员通道外门的室内侧，应设置隔离前室。（设置隔离前室主要是为了有效地保持室内的正压（防爆措施）环境；同时，当外门在爆炸荷载的作用下损坏时，成为第二道防护体系。）

6）活动地板下底面以上的外墙上不得开设电缆进线洞口。基础墙体洞口应采取封堵措施，并满足抗爆要求。（主要是为了防止装置爆炸产生的超压通过电缆槽盒及建筑外墙上的开洞进入室内。）

7）操作室内、外地面高差不应小于600mm，其中活动地板下地面与室外地面的高度差不应小于300mm。空气调节设备机房室内、外高差不应小于300mm。

（2）建筑门窗

控制室外门、隔离前室内门、计算荷载、开启方向、自动闭门器、配置逃生门锁及抗爆门镜、密封要求、联锁要求、内外窗选型等均有明确要求。

（3）结构设计

混凝土的强度等级、钢筋的抗拉强度、屈服强度、最大拉力下的总伸长率及抗爆结构件的钢筋强度等级以及配筋面积等都作了明确规定。

抗爆控制室的重要房间、一般房间的空调系统、通风空调设备联锁、新风及回风过滤要求、备用空调机要求、抗爆控制室的排烟系统要求等均有明确规定，具体可以查阅上述的规范。

三、已有LNG装置中控室改造思路

为了提升爆炸冲击波危险区域内不满足抗爆要求的工厂内部既有建筑物的抗爆能力，防止重大人员伤害，宜对其进行抗爆治理，现根据以上所列的现行规范对相关治理原则要求整理如下：

1）当建筑物受到的爆炸冲击波超压≥6.9kPa或冲量≥207kPa•ms，且未进行抗爆设计时，建筑物宜进行抗爆治理。

2）建筑物抗爆治理应优先考虑撤出建筑物内人员的方案。无法实现无人值守时，应对建筑物进行抗爆治理。抗爆加固的工程成本过高或抗爆加固改造后建筑物难以满足GB50016、GB50160及其他现行国家标准要求的，应考虑将建筑物迁至爆炸冲击危险等级为低级的区域。

3）对于其他抗爆能力不足的既有建筑物，应根据建筑物内的人员数量、建筑物的重要性、建筑物结构类型、爆炸冲击波大小及建筑物损坏程度等，分批进行抗爆治理。

4）当既有建筑物的一部分需要抗爆加固时，应对建筑物整体进行结构安全核算，核算时应考虑非抗爆部分在爆炸中破坏后对抗爆加固部分的作用和影响。

5）应根据建筑物结构安全性核算结果、生产操作环节的制约、建筑物的现状及场地状况，综合权衡适用性、可实施性及经济性等因素，制定全面完整的抗爆治理方案。可选择新建抗爆建筑物或对既有建筑物进行抗爆加固。

6）对既有建筑物进行抗爆加固时，可采用直接加固法（例如各类结构加固法、抗爆涂层法等）或间接加固法（例如增设支点加固法、抗爆庇护罩法等），加固方法的相关要求应满足GB/T50779（最新）的规定。

7）当建筑物钢筋混凝土构件（钢筋混凝土柱、梁、板）不满足抗爆安全要求时，可采用各类结构加固法或间接加固法，例如增设支点加固法、加大截面加固法、外包型钢加固法、粘贴符合材料加固法和增设剪力墙法等。

8）对既有建筑物的墙体进行抗爆加固时，宜选择抗爆涂层法。抗爆涂层法加固时，宜在建筑物内侧喷涂抗爆涂层，喷涂厚度应根据计算结果确定。

9）抗爆涂层动态性能应通过其他爆炸冲击波测试的验证（作用在抗爆涂层上的峰值反射压力不得低于300kPa，正压作用时间不得低于150ms），并提供爆炸冲击波测试报告。未通过气体爆炸冲击测试验证的抗爆涂层不得用于石油化工建筑物的抗爆治理。

10）对于采用直接加固方法无法满足抗爆要求的建筑物，可采用抗爆庇护罩法。普通的砖混结构建筑物宜采用抗爆庇护罩法进行抗爆加固。

11）对于面积较小、改造难度大的建筑物，可选用模块化的可移动式抗爆庇护设施。

12）谨慎使用在建筑物与爆炸源之间增设抗爆墙的抗爆加固方法。如果确需使用该方法，应通过CFD方法详细模拟爆炸冲击波传播过程，并进行专项论证。

四、已有LNG工厂中控室改造实例

华北某LNG工程于2008年建成投产，并于2010年进行技术改造，增加二期液化装置的设计和施工，二期装置于2012年建成投产。结合《全国安全专项整治三年行动计划》（国务院安委【2020】3号）、二级标准化复查及安全生产经营许可证换证对控制室的相关要求，需将该LNG工厂原控制室改造为抗爆控制室。

结合安委办3号文的要求，改造前该中控室存在的问题有（见上图1所示平面图）：

（1）原控制室与电容室、配电室为合并建筑，未独立设置；

（2）原控制室采用钢结构，且朝向危险区域方向存在非防爆窗；

（3）原控制室在生产区内且墙体不是抗爆实体墙、未设置隔离前室、且门上部设有挑檐，为非防爆建筑。

经过讨论，改造的备选方案有：

（1）在原中控室与危险区域之间增设抗爆墙；

（2）选址重建抗爆控制室；

（3）在原址上改建抗爆控制室。

当地应急管理厅不认可增设抗爆墙的做法，故而方案1无法实施。因场内其他位置无法满足新抗爆控制室的大小及位置要求，所以方案2也无法实施。最终仅有原址改建的方案可行。

1）将控制室与配电室分离成单独的建筑；

2）将控制室结构由钢结构改为钢筋混凝土结构；

3）将控制室墙体由岩棉板改为钢筋混凝土实体墙；

4）在门口增加隔离前室；

5）将控制室门改为防爆门，未设置窗户；

6）增加冗余的空调、新风、消防排烟等系统。

    控制室改造工期较长，需考虑在工厂正常运行的情况下进行改造。因而提前建立了临时中控室，改造前将系统搬迁至临时中控室（年度停机检修时进行）；且在改造前对控制柜及相关控制电缆做硬性防护（临时隔离间），并安装临时空调以保证控制柜处于恒温恒湿的状态；对涉及到的控制柜及相关控制回路逐个进行工艺安全性分析，确定每一个控制回路出问题时所造成的影响及应对措施，制订《工艺防控方案》，并在改造正式开始前对所有人员进行培训。又通过对各系统的控制逻辑及通讯中断对现场的影响进行分析后，制定了不停机回迁方案，保证了整个改造期间LNG工厂的正常运行。

五、结语

当前国家高度重视石化等行业的安全生产问题。本文作者结合服务过的LNG装置控制室改造的实际案例就相关规范对LNG控制室抗爆设计的要求及对已建成的现有LNG装置如何进行抗爆改造等进行了汇总，文中引用的案例来自于团队真实的整改案例，考虑到各地LNG装置实际运行的差异性，这些汇总难以面面俱到，目的在于抛砖引玉，引起行业同仁们的探讨交流及重视，不当之处还请指正。

C. 在化工设计中应考虑哪些防火防爆问题

化工管道设计应考虑哪些问题

浅谈石油化工管道设计中常见的问题以及注意事项
摘要：管道设计属于一门综合性技术，要求设计人员具有生产操作、工艺、设备、施工与检修等方面的知识，并且了解管道设计中常见问题，本文从管道布置、支吊架选择、材料采购、材料选用等多个方面探讨了管道设计中常见的问题以及注意事项。
关键词：管道；安全；布置；材料；采购； 1前言

在石油化工装置中，管道作为物料输送的一种特种设备在装置中起着非常重要的作用。由于管道种类繁多，使用工况千差万别，影响因素和环节比较多。因此，一个好的管道设计涉及到多个方面，它不仅包括管道布置、支吊架选择、应力分析，材料选用，而且还会涉及到材料的采购。对于化工工艺设计初学者来说，总会遇到一些基本问题，比如说管道设计温度和设计压力如何确定，笔者发现一些初学者根据已知的工作温度和工作压力很随意地确定设计温度和设计压力，过小会造成安全隐患，导致事故，过大则会造成材料浪费。下面就针对化工工艺设计过程中的一些常见问题以及注意事项分别阐述。
2管道设计压力和设计温度的确定
2.1管道设计压力
管道设计压力是指工作条件下，管系中可能遇到的工作压力和工作温度组合中最苛刻条件下的压力。
（1）管道设计压力的确定原则：
① 管道设计压力不低于最大工作压力。
② 装有安全泄放装置的管道其设计压力不得低于安全泄放装置的开启压力（或爆破压力）。
③ 所有与设备相连接的管道，其设计压力应不小于所连接设备的设计压力。
④ 输送制冷剂、液化气等沸点低的介质的管道，应按阀关闭或介质不流动时介质可能达到的最大饱和蒸汽压力作为设计压力。
⑤ 离心泵出口管道的设计压力应不小于泵的关闭压力。
⑥ 往复泵出口管道的设计压力应不小于泵出口安全泄放装置的设定压力。 ⑦ 压缩机排出管道的设计压力应不小于安全泄放装置的设定压力和压缩机

D. 化工工艺设计安全问题及控制论文

化工工艺设计安全问题及控制论文

摘要： 在我们常见的化工生产中，所使用的大部分材料都是危险化学品，特别是在一些化工工艺有高温高压为反应条件的生产中，反应相对激烈，而且还会释放出大量的热量，产生气体，由此很容易引发一些安全事故，如火灾、化学材料泄露、爆炸等事故，所以在化学生产中，我们需要一些措施来尽可能的避免安全事故的发生，在本文中，我们对各种有可能出现的事故的安全问题进行分析。

关键词： 化工工艺；安全问题；工艺设计

我们目前很多化工工艺的设计在生产过程中都存在着安全问题，而化工生产的工艺设计中，化工工艺是影响的安全的关键因素，所以在化工工艺设计中应该对生产中的安全问题进行有效的控制，在化工工艺设计与生产过程中一定要按照相关政策严格执行，对化工工艺设计中可能存在的安全问题进行有效的控制，并且对化工工艺设计要严格控制，这样才能保证化工工艺设计的发展快速稳定。

1、关于化工工艺设计

1.1化工工艺设计的内容

化工工艺设计主要包括三个方面：工艺流程、设备布置、管道布置，首先设计人员要对工艺流程有一定的了解，之后根据工艺进行计算并绘制流程图，然后通过工艺计算和流程图提出设备需要具备的条件，然后交给设备专业的人员，并且提供出设计所需的相关参数，而且还要提供工艺控制方面的参数，以此来作为自控专业仪表选型的依据，然后工艺在根据工艺流程图来进行设备的初步布置，最后在有管道专业根据设备布置图配管完成最终的管道布置。

1.2化工工艺设计的特点

化工工艺的种类有很多，而且规格更是大相径庭，这样的话对于设备的选用就提出了很高的要求，所以化工工艺设计的工作量是非常大的，但是在时间方面又不能太过拖延，这也是化工工艺设计的一个特点，一般来说，化工工艺的总体投资都是非常多的，像反应装置、设备系统等项目都是非常复杂的，热切化工工艺中所使用的材料也是非常特殊的，为了可以更快的投入生产和使用，并且在短期内就可以占领市场，化工工艺的设计必须要具有较高的工作效率，在很多化工企业为了减少设计周期，大多是采用边生产，边设计的方式，这种方式虽然减少了工作周期，往往忽视了安全问题，因此对化工生产中的各个环节埋下了很多的安全隐患，因为各种化工生产规模不同，为了减少化工工艺设计的经费，在一些设计和实际操作没能按照相关规定进行，有的时候为了获得需要的工程数据，化工工艺设计的规模也会进行一定程度的增长，化工工艺设计要考虑最多的问题就是安全问题，对平常生产过程中各个阶段存在的安全隐患都要进行严格的识别和控制，尽可能的将各种隐患都做好相应的安全预案，以此来保证化工生产的安全性。

2、化工工艺设计中的安全问题

2.1化工反应装置的安全问题

化工反应时化工产品的核心，在化工反应中，会出现各种各样的安全隐患，在生产过程中很容易产生安全事故，尤其是在化工反应装置方面，存在着很多不可控制的因素，在反应装置设计时，必须要进行准确的计算和严格的分析，化工工艺设计时要考虑到各个反应物的反应速率和化学反应时产生的热效应，为了准确的控制化学反应，在工艺设计时要严格控制各个材料的进料量，对于反应的热量要准确的控制好，对于设备的冷却能力也要有较高的要求，在控制反应速率方面我们可以设计成多级反应的.模式，然而在我们实际的生产过程中，由于各种原因，无法达到设计时的理论数据，所以在生产时经常会对设备产生一定的损害，往往会因为超压或者超温致使化工设备变形，如果这种问题不能及时的解决，那么很容易产生安全事故，针对这一问题，我们在对于化工设备的设计时应该加入适当的压力释放装置。

2.2设备管道的安全问题

在化工生产的过程中，管道运输的材料一般都是易燃易爆、腐蚀性强的物品，如果管道在运输的过程中出现泄露的话，有毒有害的化学物质将会暴露在自然环境中，对环境的危害是非常大的，而且这种情况对化工生产也是很大的安全隐患，如果因为管道泄露而造成化学反应中各成分不能按照设计比例进行反应，那么很容易就会出现一系列的不合格产品，甚至在一些关键的反应中有可能出现超高温甚至是爆炸的情况，在管道方面为了尽量保证安全性，这就对管道的材料和接头、拐弯处选用合适的直径和正确的材料，在这些容易出现泄露的地方都是应该重点关注的，在这些地方不仅材料要有针对性的选择，而且在施工的过程中也要严格按照有关规定来执行，一定不能偷工减料，而且在管道的设计中，应该加入避免出现水锤、气液共存现象而导致危害管道安全的情况出现。

3、加强化工工艺设计安全控制的措施

3.1加强化工工艺路线安全设计

化工生产的连续性是非常强的，而且施工工艺也非常复杂，所以说化工生产中各种生产环节在安全性上都应该做到最好，将危险的可能性降到最低，而且一个环节出现问题那么很可能会影响到整个生产的线路，在化工工艺设计时应尽可能地选择低危险性的物料和反应方式，在可以选择多种方案是应该以安全性最高的情况方式选择，并且在可能的情况下尽量避免危险性高的线路。

3.2化工工艺反应装置的选择

在化工生产过程中，一般都会涉及到多个化学反应类型，如置换反应、取代反应、裂解、聚合、氧化、还原、缩合反应等等，不同的反应有不同的特点，所以在设计时应该有针对性的选择材料，而且在设计时必须要考虑到高温、高压等反应时，容器可以承受的程度，所以说在材料强度和稳定性都是反应装置的设计方面必须要考虑的问题。

4、结束语

化学生产的过程中，常常会涉及到一些危险品，而且化学生产的反应过程大多是高温、高压的条件下进行的，而且在生产过程中还涉及到管道运输的问题，如果在管道的方面出现安全问题那么对整个生产线都有很大的隐患，所以在设计时因该在保证生产线安全的情况下保证设计的快速，高效以及稳定的生产线，只有更快、更稳定的发展，才能为企业创造出更多的效益，并且可以有效的推动我国化工工艺的作用。

参考文献：

[1]李跃云,董喜红.浅析化工工艺设计中安全危险的识别与控制[J].黑龙江科技信息,2010(09):23-27.

[2]赵强.浅谈对化工工艺设计中危险因素控制的思考[J].化工管理,2013(22):18-26.科学技术

E. 石化企业排水系统和安全措施设计

排水系统是给排水设计中的一项重要内容。石化企业排水系统因所接纳污水性质和所在区域的特殊性，必须要确保其能够安全运行。依据相关规范，同时结合工程实践经验，探讨了石化企业排水系统设计时应注意的问题及应采取的安全措施。
排水系统是每个企业正常生产运行中不可缺少的组成部分，鉴于化工生产过程中所使用的原材料、辅助材料、半成品和成品中绝大多数属于易燃或可燃物质，许多物料还具有毒性、腐蚀性，石化企业排水系统在设计时就需要考虑相应的安全措施，防止发生安全事故。本文依据相关规范，同时结合工程实践经验，探讨石化企业排水系统设计时应注意的问题及应采取的安全措施。
1石化企业排水性质及特点
石化企业通常有工艺装置区、原料及成品储存区、运输装卸区、公用设施区、辅助生产区、管理区六大区域。各区域排水性质见表1。
2导致排水系统不安全的因素
导致排水系统不安全的因素一般包括：①未分辨排水水质性质，一些本应先经过预处理或专设废水排水管的污废水，在没有得到有效处置时直接排入全厂性生产排水系统；②对突发的工况估计不足，造成污废水外流茄返迟，导致环境污染，甚至引发大面积爆炸；③对排水管道材质、敷设方式、水封等细节考虑不充分；④忽视企业生产运行后的日常维护和管理，造成安全事故。
3排水系统设计
3．1排水系统设置依据“清污分流，分质排水”原则，石化企业应设置不同的排水系统，如生活污水系统、生产废水（含初期雨水）系统、清净废水和雨水系统，也可根据不同的处理要求增加或合并其他排水系统。3．1．1生活污水系统生活污水宜采用独立的排水系统［1］。如遇门卫室等距离厂区生活排水系统较远，且排水不影响生产废水处理效果时，在化粪池后可直接排入厂区生产废水系统。汇入前必须设置水封等隔断措施［2］，避免生产废水系统中有毒有害气体、可燃气体反窜入生活设施而引发安全事故。
3．1．2生产废水（含初期雨水）系统生产废水系统要结合废水性质、浓度、水量、排水频率及排水场所特点，合理确定预处理、收集、处置方式等各环节设计方案。生产废水管中如存在能引起爆炸及火灾危险的气体，在与此管网连接的各世卖处排水出建构筑物、设备区、罐区等处；全厂支干管与干管交汇处；全厂支管、干管管长超过300m处时均应设置水封措施［1，3-4］。除在工艺装置、罐区等场所外，在丁戊厂房、公用工程等排水本身没有可燃物质的场所，为确保排水系统安全，其排水在汇入生产废水管网系统前也需设置水封井［4］，以防止危险气体反窜。一般罐区、泵区、工艺装置区、装卸站等露天区域均需考虑初期雨水。设计时要合理确定初期雨水量的受污染面积，一次降水深度按15～30mm确定［2］。消防事故状态下应采取应急措施，避免废水外排对水体环境的影响。
防火堤、围堰、初期雨水池、消防废水池等都可以用来储存消防废水。消防废水量计算时应包括消防用水量、物料泄漏量、事故时汇入消防废水收集系统的降雨量及废水量［5］。3．1．3清净废水系统公用设施区、辅助生产区等区域的清净废水虽然本身没有危险性，且排水区域危险类别多属丁戊类，但经常因为管网造价、工程占地等原因将其排入全厂生产废水管，容易忽视安全问题，引发爆炸事故。因此，上述区域排水并入全厂生产废水前应采取水封、降温等安全措施。清净废水的污染性也不能被忽略。开式循环冷却水系统排水包括系统排污水、旁流水处理过程的反冲洗排水、清洗预膜过程的置换水、水池溢流排空水等；闭式系统在试车、停车或紧急情况下会排出含有高浓度药剂的循环冷却水，处置方式需根据排颤李放标准结合水质情况确定，优先考虑回用，不能回用的超标废水经过处理达标后才能排放。
3．2排水系统布局
3.2.1合理规划排水路径排水路径应保证污废水排除顺畅，同时考虑日常维护及事故状态下对周围水体带来的影响。规范对输送易沉介质、有毒害介质、腐蚀性介质的管道、压力流污水管道建议架空敷设［1，6］，可以方便检修，并能及时发现安全隐患。含有可燃液体的生产废水管不能纵向敷设于车行道和工艺管廊下［1，3，6］，既可以降低汽车尾气带来的火灾危险，又能避免检修时开挖道路对通行造成的影响。消防废水池要结合厂内地坪高度，设置在管网末端工厂地势低洼处，否则会给事故应急响应工作带来困扰。如某些老厂改造时将消防废水池设置在管网起端，水池与管网间连通管设在现有管道标高以上，而厂内地坪整体由管网起端向管网末端降低，这样的设置非常不利于消防废水的收集。事故时，管网末端切断阀关闭后，水位抬高到连通管标高以上才能回流入废水池中。
3．2．2正确选择排放方式污废水排放方式可以是重力流管道、明沟、压力提升或以上几种形式的组合。无论采用哪种方式，都需结合排水水质特性、排水源所在位置等综合考虑后确定，并保证排水及时有效、安全合理。含可燃物质的生产废水、含油污水应用管道或暗沟方式排水［3，7］；清洁雨水可用明沟或暗管排水；对需架空敷设的管道均应采用压力提升方式排水。明沟排水时需注意：①为避免挥发性有害物质等引发的次生事故，雨水排水系统兼作消防事故水收集系统时不能使用明沟形式；②室内采用明沟排水，且明沟需控制在30m以内时，每段明沟需分别排入生产废水系统，不能使用暗管将各段明沟连通；③为防止低温液体泄漏气化时迅速膨胀引起爆炸，低温罐区装卸口30m范围内应采用明沟形式排水。
3．3排水系统设施设计
3．3．1爬梯腐蚀性污水井内不设爬梯［1，6］，类似场所：初期雨水池、事故池等。爬梯属井、池内的附属构件，往往被随意对待，给以后的检修工作带来安全隐患。如果不能确定防腐措施的效果，正确的做法是不设爬梯。3．3．2跌水井含有挥发性有毒、有害、可燃气体的污水管道系统不应设置跌水井［1］。在新建和已建管网系统连接时，应当特别注意衔接点的标高，不能使含有上述污水的排水产生跌水现象。3．3．3水封水封设置时容易忽略的几处位置：①敷设有可燃气体、液化烃、可燃液体管道的管沟［3］；②隔油池进出水管道［3］；③重力流循环水回水在工艺装置总出口处［6］。3．3．4检查井与通气管甲、乙类的罐区、装置区内的检查井，散发有毒有害气体可引起火灾、中毒事故的管道，隔油池5m以内的水封井、检查井，均要求井盖与井座间密封，且井盖不得有洞［1，3］。
为保证管道内可燃气体有组织排放，减少明火接触，甲、乙类装置区、罐区的支干管、干管最高处检查井内，隔油池内设排气管。需有通气措施的类似场所还有化粪池、降温池［8］。3．3．5管道材质与防渗管道防渗很容易在工程设计中被忽略，其做法与管道材质有着密切关联［9］。选择管道材质除根据污废水水质［10］，还应考虑管道防渗做法，需结合工程施工难度及工程造价后确定。3．3．6切断阀排水系统选用切换阀时需要注意阀门类型。很多工厂在进行管道切换时采用闸门，此种阀门有一定的泄漏量，即无法实现完全截断，会有少量过流。如果需要完全切断，选用刀闸阀较为合适。为保障人身安全及应急操作及时有效，工厂排放口处、及距罐区、装置区小于15m范围内的排水切断阀需考虑远程控制功能。
本文介绍了关于“石化企业排水系统和安全措施设计”的内容。欢迎登陆中达咨询，查询更多相关信息。

更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：https://bid.lcyff.com/#/?source=bdzd

F. 平价一个设计设备工艺过程是否安全从几方面考虑

化工生产具有高温高压、深冷负压、易燃易爆、介质有毒、腐蚀性强、生产过程高度连续性等特点，对工艺操作控制的要求非常苛刻，为了确保装置建成后运行安全，特拟写《综合利用项目系统安全方案》，从工艺的安全设计和安全控制、防火防爆等几个方面去综合考虑，从源头上消除隐患，在过程中控制风险，全面实现安全生产。

第一节、工艺安全设计
安全设计就是把生产过程中潜在的不安全因素进行系统地辨识。这些不安全因素能在设计中消除的，则在设计中消除，若不能消除的，要在设计中采取相应的控制措施和事故预防措施。从设计阶段对安全问题进行科学和周密的考虑，避免设计上的“先天不足”，是化工生产中的一个至关重要的环节。
一、安全设计应考虑的因素
化工安全应考虑的因素很多，可以概括为“八防”：
1、防火防爆，如配置可燃气体报警仪、安全阀、压力表等；
2、防中毒和窒息，如配置有毒有害气体检测仪，气体泄露检测、排风连动装置；
3、防机械伤害，如旋转机械加防护罩；
4、防物体打击，如在立体作业区域加装物体坠落分隔层；
5、防高处坠落，如加装防护栏；
6、防触电，安装漏电保护器；
7、防灼烫，如将管线尽可能的设计为非正面对人的位置；
8、防职业病，如通风除尘等工业卫生措施。
二、工艺安全设计包括的内容
工艺安全设计是安全设计的主体和核心，它主要包括以下内容：
1、工艺路线的安全设计；
工艺路线的安全设计，应根据不同的生产工艺，综合考虑各种工艺危险因素进行设计，选择先进、可靠、安全的工艺路线。
2、工艺装置的安全设计；
（1）、工艺装置设计的安全要求
在工艺装置设计中，必须把生产和安全结合起来，加以妥善全面地处理，并符合以下基本要求：
①、从保障整个生产系统的安全出发，全面分析原料、成品、生产过程、设备装置等的各种危险因素，以确定安全的工艺路线，选用可靠的设备装置，并采用有效的安全装置和措施。
②、在生产运行过程中，能有效地控制和防止火灾爆炸的发生。防火方面，根据生产中存在的可燃物、助燃物、点火源的情况，对形成的火灾危险采取相应的消防措施。根据可能形成爆炸性混合物
的条件、起爆原因和传爆条件，采取相应措施，控制和消除形成爆炸的条件，阻止爆炸破坏作用的扩大。
③、有效控制化学反应中的超温、超压、和爆聚等不正常情况，并采取相应的预防措施。
④、对可能产生大量泄漏危险的设备系统，采取相应的检测和安全防护措施，避免物料泄漏造成火灾、爆炸和中毒。
（2）、工艺装置内的平面布置
从防火防爆的安全角度出发，工艺装置内布置应尽可能满足以下要求：
①、工艺装置内的设备、建筑物平面布置的防火间距应满足有关标准规定。
②、工艺装置内的设备宜布置在露天或半露天的建筑物、构筑物内，尽量缩小爆炸危险场所范围，并按生产流程、地势、风向等要求分别集中布置。
③、明火加热设备应远离可能泄露的可燃气体或蒸汽的设备。两个或两个以上的明火设备应集中布置在装置的边缘，并处于散发可燃气体或蒸汽的设备全年最小频率风向的下风侧。
④、甲、乙类生产装置的设备、建筑物、构筑物应布置在装置的边缘；高压及有爆炸危险的设备，通常布置在一侧或放在防爆构筑物内。