石油化工裝置的安全設(shè)計

石油化工裝置的安全設(shè)計針對石油化工裝置中存在的危險因素，從工藝路線的選擇、工程設(shè)計(包括工藝系統(tǒng)設(shè)計、儀表及自動控制設(shè)計、設(shè)備設(shè)計、裝置布置設(shè)計、管道設(shè)計、土建設(shè)計、供排水設(shè)計、通風(fēng)設(shè)計、消防設(shè)計)多方面保證石油化工裝置安全的設(shè)計方法和措施，強(qiáng)調(diào)了安全設(shè)計的重要性。石油化工裝置多以石油、天然氣，煤及其產(chǎn)品為原料進(jìn)行加工處理，以得到社會各種產(chǎn)品。裝置的原料和產(chǎn)品多屬可燃、易爆、有毒物質(zhì)，裝置必然存在著潛在的火災(zāi)、爆炸和中毒危險。據(jù)美國化學(xué)工程師協(xié)會(AICHE)1992年休斯頓工藝裝置安全論壇資料報導(dǎo)：近30年來，烴加工業(yè)火災(zāi)的頻率和火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失，一直呈增長趨勢。另據(jù)統(tǒng)計：世界石油化工業(yè)近 30年100起損失超過10000X103US$F特大事故中，裝置的比例近六成。象1974年英國Fliborough的卡普綸裝置、1989年法國LaMede煉油廠、1994年英國MilfordHaven煉油廠的火災(zāi)爆炸事故，都是觸目驚心的。這不只是由于石油化工裝置較其它設(shè)施有過程復(fù)雜、條件苛刻、制約因素多、設(shè)備集中等特點(diǎn)，還有社會的、經(jīng)濟(jì)的、管理的原因，綜合如下：強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)規(guī)模，工廠(裝置)日趨大型化；減少建設(shè)用地，設(shè)備布置變得擁擠，資產(chǎn)密度加大；為消除瓶頸、擴(kuò)能增效、節(jié)能、改善環(huán)境，在現(xiàn)有裝置內(nèi)增加設(shè)備或設(shè)施；增加生產(chǎn)工日，長周期運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備得不到及時維修和更新；人員減少，操作管理人員流動性大。此外，技術(shù)、裝備、培訓(xùn)是否及時跟進(jìn)也是原因之一。如何做到設(shè)計安全，如何對石油化工過程潛在的各種危險進(jìn)行識別，如何對偏離過程條件做出估計，并在工程建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)(設(shè)計)上采取措施，防患于末然，已為人們廣泛關(guān)注。國外現(xiàn)在較為通行的做法是，除強(qiáng)調(diào)本質(zhì)安全設(shè)計外，在項目設(shè)計中推行(危險性和可操作性研究)(HazardandOperabilityStudy,縮略為HAZOP，)用一系列對過程偏離研究提示，系統(tǒng)地、定性地去認(rèn)識過程危險和潛在的后果，并采取措施。在項目管理上，推行(安全衛(wèi)生執(zhí)行程序)(HealthandSafetyExecutive縮略為HSE),對項目各階段的安全、衛(wèi)生和環(huán)保內(nèi)容進(jìn)行審查、確認(rèn)。此外，還可以應(yīng)業(yè)主要求，對項目進(jìn)行安全評估。我國石油化工裝置設(shè)計，目前尚無一套完整的安全分析方法和管理體系。有關(guān)安全、衛(wèi)生和環(huán)保要求，多分散在有關(guān)政府法規(guī)和各級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)笵中，執(zhí)行管理諸多不便，加之設(shè)計中很多關(guān)于安全、衛(wèi)生和環(huán)保的要求，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)笵沒有或無法納入。在項目管理上更是只重視“前期”審查，忽視“后期”實(shí)施，往往事倍功半。如何保證裝置設(shè)計安全，首先要嚴(yán)格、正確地執(zhí)行政府法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)笵（特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)）。設(shè)計人員還該做些什么？本人根據(jù)自已的學(xué)習(xí)和體會，供石油化工裝置設(shè)計和生產(chǎn)安全的同行探討。1.裝置危險因素石油化工裝置類型甚多，由于技術(shù)路線、原料、產(chǎn)品、工藝條件的差異，存在的危險因素不盡相同，大致歸納如下：1.1中毒危險石油化工生產(chǎn)過程中，以原料、成品、半成品、中間體、反應(yīng)副產(chǎn)物和雜質(zhì)等形式存在的職業(yè)性接觸毒物，工人在操作時，可經(jīng)過口、鼻、皮膚進(jìn)入人體生理功能和正常結(jié)構(gòu)的病理改變，輕則擾亂人體的正常反應(yīng)，降低人在生產(chǎn)中作出正確判斷、采取恰當(dāng)措施的能力，重則致人死亡。1.2火災(zāi)爆炸危險可燃?xì)怏w、油氣、粉塵與空氣形成的混合物，當(dāng)其濃度達(dá)到爆炸極限時，一旦被引燃，就會發(fā)生火災(zāi)爆炸，火災(zāi)的輻射熱和爆炸產(chǎn)生的沖擊波可能對人、設(shè)備和建筑物造成殺傷和破壞。尤其大量可燃?xì)怏w或油氣泄漏形成的蒸汽云爆炸，往往是毀滅性的。如2001年撫順石化公司的乙烯空分裝置的爆炸、2000年北京燕山石化的高壓聚乙烯裝置的爆炸、1967年大慶石化公司的高壓加氫裝置的氫氣的爆炸這樣的例子還有很多，損失是十分慘重的。1．3反應(yīng)性危險化學(xué)反應(yīng)過程分吸熱和放熱兩類。通常，放熱反應(yīng)較吸熱反應(yīng)更具危險性，特別是使用強(qiáng)氧化劑的氧化反應(yīng)；有機(jī)分子上引入鹵原子的鹵化反應(yīng)；用硝基取代化合物中氫原子的硝化反應(yīng)；一旦失控可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果。此外，石油化工過程中使用的某些原材料具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性，稍有不慎同樣會對安全造成威協(xié)。1.4負(fù)壓操作負(fù)壓操作易使空氣和濕氣進(jìn)入系統(tǒng)，或是形成爆炸性氣體混合物，或是空氣中的氧和水蒸汽引發(fā)對氧、水敏感物料的危險反應(yīng)。如煉油的常減壓裝置中的減壓塔系統(tǒng)。高溫操作可燃液體操作溫度超過其閃點(diǎn)或沸點(diǎn)，一旦泄漏會形成爆炸性油氣蒸汽云；可燃液體操作溫度等于或超過其自燃點(diǎn)，一旦泄漏即能自燃著火或成為引燃源；高溫表面也是一個引燃源，可燃液體濺落其上可能引起火災(zāi)。如茂名焦化裝置2001年由于用錯管線材料，高溫渣油沖出形成大火災(zāi)，發(fā)生重大人身傷亡事故。低溫操作沒有按低溫條件設(shè)計，由于低溫介質(zhì)的竄入，而引起設(shè)備和管道的低溫脆性破壞。如空分的低溫設(shè)備的損壞，大化肥渣油氣化流程的低溫甲醇洗-195C的低溫脆性斷裂。腐蝕腐蝕是導(dǎo)致設(shè)備和管道破壞引發(fā)火災(zāi)的常見因素。材料的抗腐蝕性能的重要性，在材料優(yōu)化性能方面，僅次于材料