化工厂设计与装置.ppt

第第8章章化工厂设计与装置安全化工厂设计与装置安全丁金城丁金城山东理工大学化学化工学院山东理工大学化学化工学院第第8 8章章 化工厂设计与装置安全化工厂设计与装置安全8.1 化工厂设计安全化工厂设计安全8.2 化工工艺设计安全化工工艺设计安全8.3 化工过程装置与设备设计安全化工过程装置与设备设计安全8.4 储存设备安全设计储存设备安全设计8.5 化工厂其他安全附属装置设计化工厂其他安全附属装置设计8.6 化工设计安全校核、安全评价及环境评价化工设计安全校核、安全评价及环境评价8.7 危险与可操作（危险与可操作（HAZOP）分析）分析第第8 8章章 化工厂设计与装置安全化工厂设计与装置安全化化工工厂厂的的安安全全问问题题贯贯穿穿于于规规划划、设设计计、建建设设、试试车车、投投产产、运运行行维维护护的的全全过过程程。任任何何一一个个环环节节的的微微小小失失误误都都有有可可能能导导致致不不堪堪设设想想的严重后果。的严重后果。目目前前，系系统统工工程程学学的的理理论论和和方方法法已已经经成成功功应应用用于于化化工工生生产产的的安安全全管管理理，新新的的学学科科分分支支安安全全系系统统工工程程学学已已经经日日趋趋成成熟熟，并并得得到到广泛应用。广泛应用。8.1 8.1 化工厂设计安全化工厂设计安全重点考虑从安全的角度如何进行化工厂设计。重点考虑从安全的角度如何进行化工厂设计。新建项目设计新建项目设计新新产产品品的的生生产产工工艺艺设设计计和和采采用用新新工工艺艺或或新新技技术术的的原原有有产产品品的的设设计计，必须由具有资质的设计单位完成。必须由具有资质的设计单位完成。这这种种情情况况下下由由于于没没有有可可以以借借鉴鉴的的经经验验，需需要要充充分分考考虑虑安安全全问问题题并并进行充分论证。进行充分论证。重复建设项目设计重复建设项目设计已有装置的改造设计已有装置的改造设计8.1.1 8.1.1 危险和防护的一般考虑危险和防护的一般考虑8.1.1.1 两级危险两级危险在工厂的定位、选址和布局中有各种各样的危险。为便于讨论，在工厂的定位、选址和布局中有各种各样的危险。为便于讨论，将其划分两种类型：将其划分两种类型：潜在危险潜在危险一级危险一级危险直接危险直接危险二级危险二级危险（1）一级危险）一级危险典型的一级危险典型的一级危险有：有：有易燃物质存在；有易燃物质存在；有热源存在；有热源存在；8.1.1 8.1.1 危险和防护的一般考虑危险和防护的一般考虑8.1.1.1 两级危险两级危险（1）一级危险）一级危险有火源存在；有火源存在；有富氧存在；有富氧存在；有压缩物质存在；有压缩物质存在；有毒性物质存在；有毒性物质存在；人员失误的可能性；人员失误的可能性；机械故障的可能性；机械故障的可能性；人员、物料和车辆在厂区的流动；人员、物料和车辆在厂区的流动；由于蒸气云降低能见度等。由于蒸气云降低能见度等。对对一一级级危危险险，在在正正常常条条件件下下不不会会造造成成人人身身或或财财产产的的损损害害，只只有有触触发事故时才会引起损伤、火灾或爆炸。发事故时才会引起损伤、火灾或爆炸。8.1.1 8.1.1 危险和防护的一般考虑危险和防护的一般考虑8.1.1.1 两级危险两级危险（2）二级危险）二级危险火灾；火灾；爆炸；爆炸；游离毒性物质的释放；游离毒性物质的释放；跌伤；跌伤；倒塌；倒塌；碰撞。碰撞。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。直接损害。8.1.1 8.1.1 危险和防护的一般考虑危险和防护的一般考虑8.1.1.2 8.1.1.2 三道防护线三道防护线对于上述两级危险，可以设置对于上述两级危险，可以设置三道防护线三道防护线。（1 1）第一道防护线）第一道防护线第第一一道道防防护护线线是是为为了了应应对对和和控控制制一一级级危危险险，并并防防止止二二级级危危险险的的发发生。生。工厂的工厂的布局和规划中构筑的第一道线布局和规划中构筑的第一道线主要有：主要有：(1)(1)根据主导风的风向，把火源置于易燃物质可能释放点的上风根据主导风的风向，把火源置于易燃物质可能释放点的上风侧；侧；(2)(2)为人员、物料和车辆的流动提供充分的通道。为人员、物料和车辆的流动提供充分的通道。8.1.1 8.1.1 危险和防护的一般考虑危险和防护的一般考虑8.1.1.2 8.1.1.2 三道防护线三道防护线（2 2）第二道防护线）第二道防护线尽管做出以上努力，但仍时有二级危险例如火灾发生。对于二级尽管做出以上努力，但仍时有二级危险例如火灾发生。对于二级危险，为了把生命和财产的损失降至最小程度，需要实施危险，为了把生命和财产的损失降至最小程度，需要实施第二道第二道防护线防护线。第二道防护线第二道防护线是为了把生命和财产的损失降至最小程度。在工厂是为了把生命和财产的损失降至最小程度。在工厂的选址和规划方面实施的第二道防护线有：的选址和规划方面实施的第二道防护线有：(1)(1)把最危险的区域与人员最常在的区域隔离开；把最危险的区域与人员最常在的区域隔离开；(2)(2)在关键部位安放灭火器材。在关键部位安放灭火器材。8.1.1 8.1.1 危险和防护的一般考虑危险和防护的一般考虑8.1.1.2 8.1.1.2 三道防护线三道防护线（3 3）第三道防护线）第三道防护线不管预防措施如何完善，但仍时有人身伤害事故发生。不管预防措施如何完善，但仍时有人身伤害事故发生。第三道防第三道防护线护线是提供有效的急救和医疗设施，使受到伤害的人员得到迅速是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。救治。最后一道防护线的意义是迅速救治未能防止住的伤害。最后一道防护线的意义是迅速救治未能防止住的伤害。8.1.1 8.1.1 危险和防护的一般考虑危险和防护的一般考虑8.1.1.2 8.1.1.2 三道防护线三道防护线完成三道防护线的具体内容，自然界可以提供的方法。完成三道防护线的具体内容，自然界可以提供的方法。地形地形 充分利用地形（如：液体向下流，毒气易扩散）充分利用地形（如：液体向下流，毒气易扩散）水源水源 水源充足（灭火、稀释）水源充足（灭火、稀释）风向风向 主导风向（处于城市下风口）主导风向（处于城市下风口）主导风向和最小风频定义主导风向和最小风频定义主导风向主导风向是一个是一个地区出现次数比较多的风向。地区出现次数比较多的风向。最小最小风风频是一个地区一年中出现次数最少的风向。频是一个地区一年中出现次数最少的风向。8.1.2 8.1.2 化工厂的定位化工厂的定位工工厂厂定定位位，面面对对的的是是一一个个计计划划中中的的工工厂厂和和一一个个现现实实的的环环境境，要要解解决的问题是把工厂建于何处。决的问题是把工厂建于何处。化工厂定位，一般遵循以下基本原则：化工厂定位，一般遵循以下基本原则：(1)(1)有原料、燃料供应和产品销售的良好的流通条件；有原料、燃料供应和产品销售的良好的流通条件；(2)(2)有储运、公用工程和生活设施等方面良好的协作环境；有储运、公用工程和生活设施等方面良好的协作环境；(3)(3)靠近水量充足，水质优良的水源；靠近水量充足，水质优良的水源；(4)(4)有便利的交通条件；有便利的交通条件；(5)(5)有良好的工程地址和水文气象条件。有良好的工程地址和水文气象条件。8.1.2 8.1.2 化工厂的定位化工厂的定位工厂应避免定位在下列地区：工厂应避免定位在下列地区：(1)(1)易发生强度地震区域；易发生强度地震区域；(2)(2)易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山区；易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山区；(3)(3)有开采价值的矿藏地区；有开采价值的矿藏地区；(4)(4)对机场、电台等使用有影响的地区；对机场、电台等使用有影响的地区；(5)(5)国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区；国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区；(6)(6)城镇等人口密集的地区。城镇等人口密集的地区。8.1.2 8.1.2 化工厂的定位化工厂的定位从从经经济济和和安安全全性性两两方方面面考考虑虑，影影响响工工业业区区位位选选择择的的因因素素很很多多，主主要包括：要包括：自然因素自然因素社会经济因素社会经济因素工工厂厂定定位位时时除除了了谨谨遵遵以以上上禁禁忌忌外外，考考虑虑得得更更多多的的是是经经济济问问题题。固固然然，高高风风速速、地地震震、雨雨雪雪量量、雷雷电电频频发发率率等等不不安安全全因因素素，在在工工厂定位时会给予适度考虑，但这些往往会淹没在经济考虑之中。厂定位时会给予适度考虑，但这些往往会淹没在经济考虑之中。比比如如，世世界界上上多多数数大大型型石石油油化化工工企企业业 都都建建立立在在原原料料产产地地附附近近，就是出于原料流通经济上的考虑。就是出于原料流通经济上的考虑。8.1.3 8.1.3 化工厂选址化工厂选址化化工工厂厂可可能能会会给给其其周周围围带带来来多多种种危危险险，因因此此选选址址时时除除了了需需要要考考虑虑管线、公路、铁路和电力线路外，还应注意：管线、公路、铁路和电力线路外，还应注意：(1)(1)相相对对隔隔离离或或主主导导风风向向 从从工工厂厂飘飘出出的的有有毒毒、有有害害气气体体会会进进入入居居民民区区；易易燃燃气气体体会会飘飘过过他他工工厂厂的的火火源源；冷冷却却塔塔的的水水雾雾会会飘飘过过高高速速公公路路或或道道路路因因此此应应尽尽量量将将厂厂址址选选择择在在一一个个孤孤立立地地区区。如如果果客客观观条条件件不不允允许许，可可依依据据主主导导风风，将将工工厂厂置置于于社社区区的的下下风风区区域。域。(2)(2)高高大大构构筑筑物物可可能能的的坍坍塌塌是是对对社社区区的的另另一一种种潜潜在在的的危危险险。在在许许多多城城市市，建建筑筑法法规规要要求求，高高大大建建筑筑物物或或构构筑筑物物都都要要留留有有一一定定的的间间距，防止落体砸伤行人、汽车司乘人员或砸坏邻近的设施距，防止落体砸伤行人、汽车司乘人员或砸坏邻近的设施。8.1.3 8.1.3 化工厂选址化工厂选址(3)(3)废废液液排排放放工工厂厂都都会会有有不不同同程程度度的的废废液液排排放放，应应确确保保不不会会污污染染社社区区的的饮饮用用水水，不不会会对对养养殖殖、海海洋洋生生物物造造成成影影响响。可可能能含含有有爆炸混合物的排污管道不可穿越公共场所或私人地界爆炸混合物的排污管道不可穿越公共场所或私人地界。(4)(4)进进出出口口道道路路工工厂厂的的主主要要进进出出口口道道路路应应考考虑虑高高峰峰流流量量。上上下下班班时时进进、出出厂厂的的交交通通流流量量剧剧增增，如如果果不不妥妥善善安安排排或或疏疏散散，会会引引起严重的交通拥堵，甚至发生事故。起严重的交通拥堵，甚至发生事故。如果工厂邻近高速公路，可能会有车辆离开公路冲入工厂的危险。如果工厂邻近高速公路，可能会有车辆离开公路冲入工厂的危险。(5)(5)毗毗邻邻工工厂厂 毗毗邻邻的的工工厂厂可可能能会会释释放放出出毒毒性性或或易易燃燃气气体体飘飘入入工工厂厂，引引起起人人员员中中毒毒或或由由于于火火花花或或加加热热面面而而起起火火。这这种种情情况况下下应将工厂建于上风区，或者隔开一定的距离应将工厂建于上风区，或者隔开一定的距离。8.1.3 8.1.3 化工厂选址化工厂选址(6(6)水水源源 充充足足的的水水源源可可以以保保障障消消防防能能力力。最最好好工工厂厂附附近近有有河河流流或或湖湖泊泊可可用用作作水水源源，也也可可考考虑虑城城市市供供水水系系统统用用作作救救火火水水源源的的可能性。可能性。但但应应同时考虑同时考虑工厂排污对环境的影响工厂排污对环境的影响。(7)(7)救救援援力力量量 工工厂厂救救火火时时往往往往需需要要社社区区的的协协助助，社社区区协协助助的的有有效效与与否否，有有时时对对救救火火的的成成败败起起着着决决定定作作用用。在在急急救救和和医医疗疗设设施方面，社区也能提供一些协助。施方面，社区也能提供一些协助。综综合合以以上上因因素素可可以以看看出出，在在工工厂厂选选址址中中很很多多因因素素有有时时互互相相矛矛盾盾，很很难难找找到到保保证证最最大大安安全全的的恰恰当当的的地地址址。因因此此需需要要全全面面审审核核选选址址方方案，综合评定其对工厂存在的潜在危险，择优确定较佳的方案案，综合评定其对工厂存在的潜在危险，择优确定较佳的方案。8.1.4 8.1.4 化工厂布局化工厂布局工工厂厂布布局局就就是是确确定定工工厂厂内内部部各各单单元元之之间间相相对对位位置置，其其基基本本任任务务是是结结合合厂厂区区的的内内外外条条件件确确定定生生产产过过程程中中各各种种机机器器设设备备的的空空间间位位置置，获得最合理的物料和人员的流动路线。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式。化工厂布局普遍采用留有一定间距的区块化的方式。化工厂厂区一般可划分为以下六个区块：化工厂厂区一般可划分为以下六个区块：（1 1）工艺装置工艺装置区区 （2 2）罐区罐区（3 3）公用设施公用设施区区 （4 4）运输装卸区运输装卸区（5 5）辅助生产区辅助生产区 （6 6）管理区管理区8.1.4 8.1.4 化工厂布局化工厂布局(1)(1)工艺装置区工艺装置区装置区设备多、易发故障，加上人员可能的失误而使其充满危险，装置区设备多、易发故障，加上人员可能的失误而使其充满危险，一般都是工厂中最危险的区域。一般都是工厂中最危险的区域。在安全方面惟一可取之处是通常装置区人员较少。在安全方面惟一可取之处是通常装置区人员较少。对于对于过程单元本身的安全评价，较重要的因素有：过程单元本身的安全评价，较重要的因素有：操作温度；操作温度；操作压力；操作压力；单元中物料的类型；单元中物料的类型；单元中物料的量；单元中物料的量；单元中设备的类型；单元中设备的类型；单元的相对投资额；单元的相对投资额；救火或其他紧急操作需要的空间。救火或其他紧急操作需要的空间。8.1.4 8.1.4 化工厂布局化工厂布局(2)2)罐罐区区每个贮存容器都是巨大的能量或毒性物质的贮存器，需要特别重每个贮存容器都是巨大的能量或毒性物质的贮存器，需要特别重视。视。贮贮罐的两个主要危险因素：罐的两个主要危险因素：罐体有可能破裂罐体有可能破裂；温度过高时物料的过沸。温度过高时物料的过沸。罐罐区布局的基本要求：区布局的基本要求：罐与罐之间的间距罐与罐之间的间距；罐与其他装置的间距；罐与其他装置的间距；设置拦液堤所需要的面积设置拦液堤所需要的面积。8.1.4 8.1.4 化工厂布局化工厂布局罐罐区布局设计需要遵循的原则：区布局设计需要遵循的原则：罐区和主操作控制室、办公室、辅助生产区之间要保持足够罐区和主操作控制室、办公室、辅助生产区之间要保持足够的安全距离。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。上。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两边由通路到达。8.1.4 8.1.4 化工厂布局化工厂布局罐罐区布局设计需要遵循的原则：区布局设计需要遵循的原则：容器可能释放出大量的毒性或易燃物质，应处于工厂的下风容器可能释放出大量的毒性或易燃物质，应处于工厂的下风区域；区域；贮罐应安置在工厂的专用区域，加强危险区域标识和管理，贮罐应安置在工厂的专用区域，加强危险区域标识和管理，使使通过通过的无关车辆降至最低限度的无关车辆降至最低限度。（3 3）公用）公用设施区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，以便遇到紧急情紧急情 况时仍能保证水、电、汽等的正常供应。由厂外进入厂况时仍能保证水、电、汽等的正常供应。由厂外进入厂区的公用工程干管，区的公用工程干管，也不应该通过危险区，如果难以避免，则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。应该采取必要的保护措施。8.1.4 8.1.4 化工厂布局化工厂布局工厂布局应该尽量减少地面管线穿越道路。管线配置的一个重要工厂布局应该尽量减少地面管线穿越道路。管线配置的一个重要特点是在一些装置中配置回路管线。回路系统的任何一点出现故特点是在一些装置中配置回路管线。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。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，的关节点。为了加强安全。特别是在紧急情况下，这些装置的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。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。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。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的 地区地区。8.1.4 8.1.4 化工厂布局化工厂布局管线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机等重型等重型设备的方便通路，减少碰到的危险。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管路一定不能穿过围堰区，围堰，围堰区的火灾有可能毁坏管路。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、公路路或其他或其他公用设施。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有较大的距离的距离。（4 4）运输装卸区）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类似的考虑。8.1.4 8.1.4 化工厂布局化工厂布局在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在工厂的下风区域区域，最好是在边缘地区。，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，不得设在必须必须通过通过工艺装置区和罐区的地带，与居民区、公路和铁路要保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持一定的安全距离安全距离。（5 5）辅助生产区）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维修车间是重要的火源，同时，同时人员密集，应该置于工厂的上风区人员密集，应该置于工厂的上风区域。域。8.1.4 8.1.4 化工厂布局化工厂布局研究室研究室与其他管理与其他管理 机构，直接连接是不恰当的。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，应该置于工置于工 厂的下风远程区域。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，对此则应将其燃物，对此则应将其 置于工厂的下风区。作为折中方案，可以置于工厂的下风区。作为折中方案，可以把锻烧炉置于工厂的侧面风区域。把锻烧炉置于工厂的侧面风区域。与其他设施隔开一定的距离与其他设施隔开一定的距离也是可行的方案也是可行的方案。8.1.4 8.1.4 化工厂布局化工厂布局（6 6）管理）管理区区主要办事机构应该设置在工厂的边缘区域，并尽可能与工厂的危主要办事机构应该设置在工厂的边缘区域，并尽可能与工厂的危险区隔离险区隔离。这样这样做有以下理由做有以下理由：首先首先，销售和供应人员以及必须到工厂办理业务的其他人员，没，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。因为这些人员不熟悉工厂危险的性质和区域，有必要进入厂区。因为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安全。其次其次，办公室人员的密度在全厂可能是最大的，把这些人员和危，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。险分开会改善工厂的安全状况。8.1.5 8.1.5 化工厂单元区域规划化工厂单元区域规划化工单元区域规划化工单元区域规划:是定出各单元边界内不同设备的相对物理位是定出各单元边界内不同设备的相对物理位置。置。一般来说一般来说，单元排列越紧密，配管、泵送和地皮不动产的费用越，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，同时也为救火或散，同时也为救火或其他紧急其他紧急操作留有充分的空间。综合考虑表操作留有充分的空间。综合考虑表明，留有自由活动空间的开放的区域明，留有自由活动空间的开放的区域 规划更合理一些。过分拥规划更合理一些。过分拥挤严重影响施工和维修效率，会增加初始的和继续的投资费用。挤严重影响施工和维修效率，会增加初始的和继续的投资费用。（1 1）基本形式选择）基本形式选择流程线状布置流程线状布置分组布置分组布置8.1.5 8.1.5 化工厂单元区域规划化工厂单元区域规划（2 2）设备的平面布置）设备的平面布置装置内的装置内的设备：设备：质量质量大的设备在地基最好的地方；大的设备在地基最好的地方；换热器尽量在地上；换热器尽量在地上；留出施工所需的道路和安装所需要的空间；留出施工所需的道路和安装所需要的空间；考虑运转或维修中可能有化学危险物流出，应对泵、换热器、考虑运转或维修中可能有化学危险物流出，应对泵、换热器、塔、槽等用高于塔、槽等用高于15cm15cm的围堰围住。的围堰围住。设备与设备间的通道宽度在设备与设备间的通道宽度在0.8m0.8m以上；以上；装置内道路两个方向都是通路，不能有死路，以免发生火灾时装置内道路两个方向都是通路，不能有死路，以免发生火灾时消防车的进出；消防车的进出；8.1.5 8.1.5 化工厂单元区域规划化工厂单元区域规划装置内设施应通风良好，不能有滞留气体的地方。装置内设施应通风良好，不能有滞留气体的地方。加热炉、换热器、泵及压缩机、塔、槽、钢结构及管架等一般置加热炉、换热器、泵及压缩机、塔、槽、钢结构及管架等一般置于主要设备的两端。于主要设备的两端。（3 3）各设备的间距和基础高度）各设备的间距和基础高度表表8-1 8-1 设备间距的一般考虑设备间距的一般考虑工艺工艺单元单元-工艺单元工艺单元 30m30m；塔塔-泵泵 4.5m4.5m；泵泵-换热器换热器 4.5m4.5m；压力容器压力容器-所有设备所有设备 23m23m；变电变电室室-所有设备所有设备 15m15m；塔塔-塔塔 （7-87-8）d d平均平均；加热炉加热炉-塔、槽、泵、加热炉等塔、槽、泵、加热炉等 15-23m15-23m；8.1.5 8.1.5 化工厂单元区域规划化工厂单元区域规划（4 4）配管设计方面应考虑的事项）配管设计方面应考虑的事项防泄漏设计防泄漏设计软管系统的软管系统的配置配置管线配置的安全管线配置的安全考虑考虑管线配置图是指管路和仪表的线路图，又称工程线路图，是设计管线配置图是指管路和仪表的线路图，又称工程线路图，是设计和施工的基本工作文件，一般包括：和施工的基本工作文件，一般包括：开启开启、关闭、紧急和普通操作需要的所有过程设施、关闭、紧急和普通操作需要的所有过程设施 ，如阀门、，如阀门、盲板、可移动的柱塞等；盲板、可移动的柱塞等；施工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；材料的鉴定序号和鉴定人，每条管路的直径和绝热要求；物流物流的的方向方向8.1.5 8.1.5 化工厂单元区域规划化工厂单元区域规划（4 4）配管设计方面应考虑的事项）配管设计方面应考虑的事项主要主要过程和起始管路的识别过程和起始管路的识别；所有所有仪表、控制点和有仪表失灵显示功能的连锁装置；仪表、控制点和有仪表失灵显示功能的连锁装置；所有所有设备的主要尺寸和负荷；设备的主要尺寸和负荷；容器容器、反应器的操作和设计温度、压力；、反应器的操作和设计温度、压力；装置装置的标高；的标高；释放释放阀、安全膜等的设定压力；阀、安全膜等的设定压力；排水排水要求；要求；*必要必要时要有管路配置的特殊备忘录。时要有管路配置的特殊备忘录。（5 5）电气配管；仪表配管、配线）电气配管；仪表配管、配线8.2 8.2 化工工艺设计安全化工工艺设计安全化工工艺设计是指化学工程师依据单一或数个化学反应（或过程）化工工艺设计是指化学工程师依据单一或数个化学反应（或过程），设计出一个能将原料转变为客户所需求产品的生产流程和工厂，设计出一个能将原料转变为客户所需求产品的生产流程和工厂。在设计的过程中，化学工程师会进行生产流程的经济性、操作性、在设计的过程中，化学工程师会进行生产流程的经济性、操作性、合理性、可靠性与安全性评估，根据生产流程以及条件，选择适合理性、可靠性与安全性评估，根据生产流程以及条件，选择适当的生产设备、管线、仪器等设施，并同时配合工厂的兴建工程，当的生产设备、管线、仪器等设施，并同时配合工厂的兴建工程，将厂内的布局合理化与最适化，最终使工厂完工投产。将厂内的布局合理化与最适化，最终使工厂完工投产。8.2.1 8.2.1 什么是化工工艺设计什么是化工工艺设计工艺流程图绘制是化工厂设计初始阶段的工作。这些流程图经过工艺流程图绘制是化工厂设计初始阶段的工作。这些流程图经过提炼提炼 和修改，最后成为绘制管线配置图、平面图、设备图等的和修改，最后成为绘制管线配置图、平面图、设备图等的基础。因为早期阶基础。因为早期阶 段做出的决定严重影响着后续阶段，在流程段做出的决定严重影响着后续阶段，在流程图绘制中始终都要对安全给予充图绘制中始终都要对安全给予充 分注意。分注意。在设计程序中，凭借文献、实验室实验和中试工厂模试的有关资在设计程序中，凭借文献、实验室实验和中试工厂模试的有关资料进行设计是惯常的做法。料进行设计是惯常的做法。工艺流程图的绘制是从基本的过程计算开始的。由于过程是高度工艺流程图的绘制是从基本的过程计算开始的。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。对其他子区间安全的影响都要进行分析。8.2.1 8.2.1 什么是化工工艺设计什么是化工工艺设计方便的子区间划分是：方便的子区间划分是：(1)(1)反应（决定整个系统的动力学）；反应（决定整个系统的动力学）；(2)(2)分离，如蒸馏、吸收、吸附、液体萃取、过滤、干燥、粉碎分离，如蒸馏、吸收、吸附、液体萃取、过滤、干燥、粉碎等；等；(3)(3)贮存，如固体、液体和气体物料的贮存。贮存，如固体、液体和气体物料的贮存。工艺流程图是描述过程的主要文件，它表示出了主要设备、主工艺流程图是描述过程的主要文件，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都做了说明。料的流动和组成以及主要设备的设计能力都做了说明。8.2.1 8.2.1 什么是化工工艺设计什么是化工工艺设计PIDPID图图把各个生产把各个生产单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成单元按照一定的目的要求，有机地组合在一起，形成一个完整的生产工艺过程流程图，它是描述某一生产过程的文件，一个完整的生产工艺过程流程图，它是描述某一生产过程的文件，显示出了主要生产过程、主要设备、主要物流路线和控制点。显示出了主要生产过程、主要设备、主要物流路线和控制点。主要主要工艺工艺过程；过程；主要设备；主要设备；主要主要物流物流路线；路线；控制点控制点8.2.2 8.2.2 从实验室到工业化的实验过程从实验室到工业化的实验过程（1 1）工艺软件包的完成）工艺软件包的完成（2 2）生产方法和工艺流程的选择）生产方法和工艺流程的选择（3 3）反应器设计及其安全问题）反应器设计及其安全问题讨论讨论1 1 合成氨工艺合成氨工艺讨论讨论2 2 合成甲醇工艺合成甲醇工艺8.2.3 8.2.3 装置工艺设计安全分析装置工艺设计安全分析8.2.3.1 8.2.3.1 工艺安全分析工艺安全分析（1 1）高压介质进入低压区）高压介质进入低压区（2 2）高温介质进入低温区）高温介质进入低温区（3 3）低温介质进入高温区）低温介质进入高温区（4 4）出现化学反应）出现化学反应（5 5）物料本身的性质）物料本身的性质8.2.3 8.2.3 装置工艺设计安全分析装置工艺设计安全分析8.2.3.2 8.2.3.2 工艺系统安全分析工艺系统安全分析（1 1）负荷情况）负荷情况（2 2）开、停车情况）开、停车情况两相流管道两相流管道输送易凝固物料的管道输送易凝固物料的管道重力流管道重力流管道8.2.3 8.2.3 装置工艺设计安全分析装置工艺设计安全分析8.2.3.3 PID8.2.3.3 PID图安全性分析图安全性分析PIDPID图图安全分析提纲如下：安全分析提纲如下：（1 1）操作安全分析）操作安全分析（2 2）配管安全分析）配管安全分析（3 3）仪表安全分析）仪表安全分析（4 4）紧急停车时的安全分析）紧急停车时的安全分析（5 5）维修安全分析）维修安全分析（6 6）人身安全分析）人身安全分析（7 7）其他安全分析）其他安全分析8.3 8.3 化工过程装置与设备设计安全化工过程装置与设备设计安全化工生产过程是指对原料进行化学加工，最终获得有价值产品的化工生产过程是指对原料进行化学加工，最终获得有价值产品的生产过程。由于原料、产品的多样性及生产过程的复杂性，形成生产过程。由于原料、产品的多样性及生产过程的复杂性，形成了数以万计的化工生产工艺。纵观纷杂众多的化工生产过程，都了数以万计的化工生产工艺。纵观纷杂众多的化工生产过程，都是由化学是由化学(生物生物)反应及若干物理操作有机组合而成。其中化学反应及若干物理操作有机组合而成。其中化学(生物生物)反应及反应器是化工生产的核心，物理过程则起到为化学反应及反应器是化工生产的核心，物理过程则起到为化学(生物生物)反应准备适宜的反应条件及将反应物分离提纯而获得最反应准备适宜的反应条件及将反应物分离提纯而获得最终终产品产品的作用的作用。装置与装置与设备：工艺过程是由一系列的装置、机器和设备，按一定设备：工艺过程是由一系列的装置、机器和设备，按一定流程方式用管道、阀门等连接起来的一个独立的密闭连续系统，流程方式用管道、阀门等连接起来的一个独立的密闭连续系统，再配以必要的控制仪表和设备，制造出新的化工产品的系统。再配以必要的控制仪表和设备，制造出新的化工产品的系统。8.3 8.3 化工过程装置与设备设计安全化工过程装置与设备设计安全一、人的不安全行为一、人的不安全行为分操作失误和误入危险区分操作失误和误入危险区1.1.操作失误操作失误（1 1）噪声的影响）噪声的影响（2 2）布置与操作与习惯不一致）布置与操作与习惯不一致（3 3）操作规程不完善，检查不力）操作规程不完善，检查不力（4 4）操作者本身因素如技术、情绪等）操作者本身因素如技术、情绪等（5 5）动机械的突然异常，使操作者紧张）动机械的突然异常，使操作者紧张（6 6）缺乏危险性认识）缺乏危险性认识（7 7）取下安全罩、安全连锁装置）取下安全罩、安全连锁装置等等8.3 8.3 化工过程装置与设备设计安全化工过程装置与设备设计安全2.2.误误入危险区域原因入危险区域原因（1 1）操作状况的变化，产生心理负担）操作状况的变化，产生心理负担（2 2）图省事，走捷径）图省事，走捷径（3 3）条件反射）条件反射（4 4）疲劳）疲劳（5 5）没有看到、听到或看错、听错信号）没有看到、听到或看错、听错信号（6 6）出现错误思维）出现错误思维（7 7）指挥不当、业务不熟、联络失误、紧急状态人的紧张）指挥不当、业务不熟、联络失误、紧急状态人的紧张8.3 8.3 化工过程装置与设备设计安全化工过程装置与设备设计安全二、动机械的不安全状态二、动机械的不安全状态1.1.动机械的危险源动机械的危险源（1 1）旋转机件）旋转机件（2 2）传动部件）传动部件（3 3）滚筒）滚筒（4 4）直线往复运动的部位）直线往复运动的部位（5 5）冲压、剪切、锻压等）冲压、剪切、锻压等（6 6）操纵点、控制点、取样）操纵点、控制点、取样等等8.3 8.3 化工过程装置与设备设计安全化工过程装置与设备设计安全2.2.动机械不安全状态原因动机械不安全状态原因（1 1）设计阶段的原因）设计阶段的原因（2 2）制造、安装阶段的原因）制造、安装阶段的原因（3 3）使用、维修阶段的原因）使用、维修阶段的原因三、动机械安全防护三、动机械安全防护重点环节是防止出现人的不安全行为和动机械的不安全状态重点环节是防止出现人的不安全行为和动机械的不安全状态1.1.防止人的不安全行为防止人的不安全行为制定操作规程、经常进行安全教育和技术培训、加强劳动纪律、制定操作规程、经常进行安全教育和技术培训、加强劳动纪律、改善操作环境、优化人机匹配改善操作环境、优化人机匹配8.3 8.3 化工过程装置与设备设计安全化工过程装置与设备设计安全2.2.提高动机械的安全可靠性提高动机械的安全可靠性（1 1）零部件安全）零部件安全（2 2）控制系统的安全）控制系统的安全（3 3）操纵器安全）操纵器安全（4 4）操作人员安全防护）操作人员安全防护3.3.预防人身伤害的防护装置或设施预防人身伤害的防护装置或设施防护罩、防护栏、警示标志防护罩、防护栏、警示标志等等8.3 8.3 化工过程装置与设备设计安全化工过程装置与设备设计安全8.3.1 8.3.1 过程装置设计安全过程装置设计安全8.3.1.1 8.3.1.1 设计条件的确定设计条件的确定8.3.1.2 8.3.1.2 材料安全设计材料安全设计（1 1）确定使用条件）确定使用条件（2 2）材料的耐腐蚀性）材料的耐腐蚀性（3 3）材料的稳定性）材料的稳定性（4 4）材料的强度、刚度和加工性）材料的强度、刚度和加工性（5 5）材料的密封性）材料的密封性8.3 8.3 化工过程装置与设备设计安全化工过程装置与设备设计安全8.3.2 8.3.2 典型设备设计安全典型设备设计安全8.3.2.1 8.3.2.1 泵的安全设计和操作泵的安全设计和操作（1 1）泵的类型）泵的类型离心泵、往复泵、计量泵、旋转泵离心泵、往复泵、计量泵、旋转泵（2 2）泵的安全设计）泵的安全设计泵的泵的类型、流量和扬程、要有备用泵、类型、流量和扬程、要有备用泵、（3 3）泵的安全操作）泵的安全操作1 1）往复泵操作安全）往复泵操作安全2 2）离心泵操作安全）离心泵操作安全8.3 8.3 化工过程装置与设备设计安全化工过程装置与设备设计安全1 1）往复泵操作安全）往复泵操作安全(1)(1)泵在启动前必须进行全面检查，检查的重点是：盘根箱的密泵在启动前必须进行全面检查，检查的重点是：盘根箱的密