石油化工装置设计与安全分析

石油化工装置设计与安全分析

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。

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。

标签：石油化工装置；设计；安全；管道

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。