化工厂设计和操作安全9034.pptx
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1、第三章 化工厂设计和操作安全本章学习目的与要求:本章学习目的与要求:通过本章学习,掌握危险和防护的一般考虑。通过本章学习,掌握危险和防护的一般考虑。理解化工厂选址与布局涉及的安全问题。理解工艺理解化工厂选址与布局涉及的安全问题。理解工艺设计安全。掌握加工单元区的规划;单元区域的管设计安全。掌握加工单元区的规划;单元区域的管线配置。理解单元装置和实施的安全设计。理解预线配置。理解单元装置和实施的安全设计。理解预防维护;非常规运行维护。会设备维护应用。防维护;非常规运行维护。会设备维护应用。本章重、难点:本章重、难点:化工厂选址与布局涉及的安全问题,工艺设计安全。化工厂选址与布局涉及的安全问题,工
2、艺设计安全。第三章第三章 化工厂设计和操作安全化工厂设计和操作安全 化化工工厂厂安安全全贯贯穿穿于于规规划划、设设计计、建建厂厂、试车、投产的全过程。试车、投产的全过程。工工厂厂所所在在的的地地区区,工工厂厂和和环环境境以以及及工工厂厂内内部部组组件件之之间间的的相相对对位位置置,对对化化工工厂厂的的安安全全是是至至关关重重要要。这这是是通通过过大大量量血血的的事事实实证证明明的的,可可以以从从第第一一章章第第二二节节中中美美国国保保险险协协会会对对化化学学工工业业的的317起起火火灾灾和和爆爆炸炸事事故故调调查查后后的的结结论论中中反反映映出出来来,因因此此,其其结结论论可可以以为为化化工工
3、厂厂的的定定位位、选选址址、布布局局和和单单元元区区域域规规划划提提供供重重要要的依据。的依据。第一节工厂的定位、选址和布局第一节工厂的定位、选址和布局 一、危险和防护的一般考虑一、危险和防护的一般考虑危险按潜在或直接的危害分危险按潜在或直接的危害分一级危险和二级危险一级危险和二级危险。1典型的一级危险:典型的一级危险:有易燃物质存在;有易燃物质存在;有热源存在;有热源存在;有火源有火源存在;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;机机械故障的可能性;械故障的可能性;人员、物料和车辆在厂区人员、物料和车辆
4、在厂区的流动;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。对一级危险,在正常条件下不会造成人身对一级危险,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、或财产的损害,只有触发事故时才会引起损伤、火灾或爆炸。火灾或爆炸。第一节工厂的定位、选址和布局第一节工厂的定位、选址和布局 一、危险和防护的一般考虑一、危险和防护的一般考虑 2典型的二级危险:典型的二级危险: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。二级危险是在二级危险是在一级危险失去控制后一级危险失去控制后发展成发展成的,会造成人身或财产的直接损害。的,
5、会造成人身或财产的直接损害。3防护危险的措施防护危险的措施 对于所有上述两级危险,可设置三道防护线。对于所有上述两级危险,可设置三道防护线。(1)第一道防护线:第一道防护线:为了解决一级危险,并防止二级危险的发生。为了解决一级危险,并防止二级危险的发生。第一节工厂的定位、选址和布局第一节工厂的定位、选址和布局 3防护危险的措施防护危险的措施 在在工厂的布局和规划中工厂的布局和规划中应考虑:应考虑:根据主导风的风向,把火源置于易燃物质可能根据主导风的风向,把火源置于易燃物质可能释放点的上风侧;释放点的上风侧;为人员、物料和车辆的流动提供充分的通道等。为人员、物料和车辆的流动提供充分的通道等。(2
6、)第二道防护线:第二道防护线:当二级危险发生时,将人身当二级危险发生时,将人身和财产损失降至最小程度。和财产损失降至最小程度。在在工厂的选址和规划工厂的选址和规划方面应考虑:方面应考虑: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;在关键部位安放灭火器材等。在关键部位安放灭火器材等。第一节工厂的定位、选址和布局第一节工厂的定位、选址和布局 3防护危险的措施防护危险的措施 (3)第三道防护线:第三道防护线:发生人身伤害事故时,提供有效的急发生人身伤害事故时,提供有效的急救和医疗设施,使受到伤害的人员得到迅救和医疗设施,使受到伤害的人员得到迅速救治。其意义是迅速救
7、治未能防止住的速救治。其意义是迅速救治未能防止住的伤害。伤害。第一节工厂的定位、选址和布局第一节工厂的定位、选址和布局 二、工厂的定位问题二、工厂的定位问题 化工厂定位,化工厂定位,一般遵循以下基本原则:一般遵循以下基本原则:(1)(1)有有原料、燃料供应和产品销售的良好的流通条原料、燃料供应和产品销售的良好的流通条件;件;(2)(2)有有储运、公用工程和生活设施等方面良好的协储运、公用工程和生活设施等方面良好的协作环境;作环境;(3)(3)靠近靠近水量充足,水质优良的水源;水量充足,水质优良的水源;(4)(4)有便利有便利的交通条件;的交通条件;(5)(5)有良好有良好的工程地址和水文气象条
8、件。的工程地址和水文气象条件。第一节工厂的定位、选址和布局第一节工厂的定位、选址和布局 二、工厂的定位问题二、工厂的定位问题 工厂应工厂应避免避免定位在下列地区:定位在下列地区:(1)(1)震断层地区和基本烈度震断层地区和基本烈度9 9度以上的地震区;度以上的地震区;(2)(2)厚度较大的厚度较大的IIIIII级自重湿陷性黄土地区;级自重湿陷性黄土地区;(3)(3)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;(4)(4)有开采价值的矿藏地区;有开采价值的矿藏地区;(5)(5)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;(6)(6)国家规定的历
9、史文物、生物保护和风景游览地国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区;区;(7)(7)城镇等人口密集的地区。城镇等人口密集的地区。第一节工厂的定位、选址和布局第一节工厂的定位、选址和布局 三、工厂选址的安全问题三、工厂选址的安全问题隔开距离,把隔开距离,把厂址选择在一个孤立地区厂址选择在一个孤立地区。如果。如果客观条件不允许,可以依据主导风,把工厂置于客观条件不允许,可以依据主导风,把工厂置于社区的下风区。社区的下风区。工厂的工厂的高建(构)筑物要留有一定的间距高建(构)筑物要留有一定的间距,防,防止落体砸伤行人、汽车司乘人员或临近的设施。止落体砸伤行人、汽车司乘人员或临近的设施。工厂产生的
10、工厂产生的废液要经处理后排放废液要经处理后排放。工厂的工厂的出入口出入口要格外小心,避免严重的交通事要格外小心,避免严重的交通事故,或车辆离开高速公路冲入工厂。故,或车辆离开高速公路冲入工厂。临近有释放毒性或易燃气体的工厂,则临近有释放毒性或易燃气体的工厂,则建在其建在其上风侧或隔开一定的距离上风侧或隔开一定的距离。保证有充足的水源。保证有充足的水源。最好附近有河流、湖泊,最好附近有河流、湖泊,至少保证有消防管网。至少保证有消防管网。地形方面,厂区内地形方面,厂区内不应有低洼地不应有低洼地,否则会形成,否则会形成毒性或易燃蒸气或液体的积聚。毒性或易燃蒸气或液体的积聚。四、工厂布局的安全问题四、
11、工厂布局的安全问题 工工厂厂布布局局是是一一种种工工厂厂内内部部组组件件之之间间相相对对位位置置的的定定位位问问题题,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,获获得得最最合合理理的的物物料料和和人人员员的的流动路线。流动路线。化化工工厂厂布布局局普普遍遍采采用用留留有有一一定定间间距距的的区区块块化化的的方方法法。工工厂厂厂厂区区一一般般可可划划分分为为以以下下六个区块六个区块:工工艺艺装装置置区区;罐罐区区;公公用用设设施施区区;运运输输装卸区;辅助生产区;管理区。装卸区;辅助生产区;管理区。四、工
12、厂布局的安全问题四、工厂布局的安全问题 工工厂厂布布局局是是一一种种工工厂厂内内部部组组件件之之间间相相对对位位置置的的定定位位问问题题,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,获获得得最最合合理理的的物物料料和和人人员员的的流动路线。流动路线。化化工工厂厂布布局局普普遍遍采采用用留留有有一一定定间间距距的的区区块块化化的的方方法法。工工厂厂厂厂区区一一般般可可划划分分为为以以下下六个区块六个区块:工工艺艺装装置置区区;罐罐区区;公公用用设设施施区区;运运输输装卸区;辅助生产区;管理区。装卸区;辅助生
13、产区;管理区。四、工厂布局的安全问题四、工厂布局的安全问题对各个区块的安全要求如下。对各个区块的安全要求如下。1.工艺装置区工艺装置区 加加工工单单元元可可能能是是工工厂厂中中最最危危险险的的区区域域。首首先先应应该该汇汇集集这这个个区区域域的的一一级级危危险险,找找出出毒毒性性或或易易燃燃物质、高温、高压、火源等。物质、高温、高压、火源等。加加工工单单元元应应该该离离开开工工厂厂边边界界一一定定的的距距离离,应应该该是是集中集中而不是分散的而不是分散的分布分布。过过程程单单元元除除应应该该集集中中分分布布外外,还还应应注注意意区区域域不不宜太拥挤。宜太拥挤。四、工厂布局的安全问题四、工厂布局
14、的安全问题1.工艺装置区工艺装置区 在在化化学学工工业业中中,过过程程单单元元间间的的间间距距仍仍然然是是安安全全评评价价的的重重要要内内容容。对对于于过过程程单单元元本本身身的的安安全全评评价,比较价,比较重要的因素重要的因素有: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;救火或其它紧急操作需要的空间。救火或其它紧急操作需要的空间。四、工厂布局的安全问题四、工厂布局的安全问题2.罐区罐区 贮存容器,是需要特别重视的装置。每个这样的容贮存容器,是需要特别重
15、视的装置。每个这样的容器都是巨大的能量或毒性物质的贮存器。器都是巨大的能量或毒性物质的贮存器。容器能够释放出大量的毒性或易燃性的物质,需容器能够释放出大量的毒性或易燃性的物质,需置于工置于工厂的下风区域。厂的下风区域。贮罐应该安置在工厂中的贮罐应该安置在工厂中的专用区域专用区域,加强其作为危险区,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。的标识,使通过该区域的无关车辆降至最低限度。罐区和办公室、辅助生产区之间要保持罐区和办公室、辅助生产区之间要保持足够的安全距离足够的安全距离。罐区和工艺装置区、公路之间要罐区和工艺装置区、公路之间要留出有效的间距留出有效的间距。罐区罐区应设在
16、地势应设在地势比工艺装置区比工艺装置区略低的区域略低的区域,决不能设在,决不能设在高坡上。高坡上。通路问题。通路问题。每一罐体至少可以在一边由通路到达,最好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。是可以在相反的两边由通路到达。四、工厂布局的安全问题四、工厂布局的安全问题3.公用设施区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,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。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干管,也不应该通过危险区由厂外进入厂区的公用工程干管,也不
17、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。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。管线配置的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。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障即可关闭阀门将其隔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,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
18、置的点。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。是回路的。四、工厂布局的安全问题四、工厂布局的安全问题3.公用设施区公用设施区锅炉设备和配电设备锅炉设备和配电设备应该应该设置在设置在易燃液体易燃液体设备的上风区设备的上风区域。域。锅炉房和泵站锅炉房和泵站应该应该设置在设置在工厂中其他设施的工厂中其他设施的火灾或爆炸火灾或爆炸不会危及的地区。不会危及的地区。管线管线在道路上方穿过要引起特别注意。在道路上方穿过要引起特别注意。高架的间隙应留高架的间隙应留有有如起重机等如起重机等重型设备的方
19、便通路重型设备的方便通路,减少碰到的危险。,减少碰到的危险。管路管路一定一定不能穿过围堰区不能穿过围堰区,围堰区的火灾有可能毁坏管,围堰区的火灾有可能毁坏管路。路。冷却塔释放出的烟雾会影响人的视线,冷却塔释放出的烟雾会影响人的视线,冷却塔不宜靠近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。声,应该与居民区有较大的距离。四、工厂布局的安全问题四、工厂布局的安全问题4.运输装卸区运输装卸区良好的工厂布局良好的工厂布局不允许铁路支线通过厂区不允许铁路支线通过厂区,可,可以把铁路支线规划在工厂边缘地区解决这
20、个问题。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。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,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,最好是在装卸设施应该设置在工厂的下风区域,最好是在边缘地区。边缘地区。原料库、成品库和装卸站等原料库、成品库和装卸站等机动车辆进出频繁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的设施,不得设在必须通过工艺装置区和罐区的地带地带,与居民区、公路和铁路,与居民区、公路和铁路要保持一定的安全要保持一定的安全距离。距离。四、工厂布局的安全问题四
21、、工厂布局的安全问题5.辅助生产区辅助生产区维修车间和研究室维修车间和研究室要远离工艺装置区和罐区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,维修车间是重要的火源,同时人员密集,应该置于工厂应该置于工厂的上风区域。的上风区域。研究室与其他管理机构,研究室与其他管理机构,直接连接是不恰当的。直接连接是不恰当的。废水处理装置废水处理装置是工厂各处流出的毒性或易燃物汇集的终是工厂各处流出的毒性或易燃物汇集的终点,点,应该置于工厂的下风远程区域。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。高温煅烧炉的安全考虑呈现出矛盾。作为火源,应将其作为火源,应将其置于工厂的上风区,
22、但是严重的操作失误会使煅烧炉喷置于工厂的上风区,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。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,可以把锻烧炉置于工厂的侧面风区域。作为折中方案,可以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也是可行的方案。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四、工厂布局的安全问题6.管理区管理区 主主要要办办事事机机构构应应该该设设置置在在工工厂厂的的边边缘缘区区域域,并尽可能与工厂的危险区隔离。并尽可能与工厂的危险区隔离。这样做这样做有以下理由有以下理由:首首先先,销销售售和
23、和供供应应人人员员以以及及必必须须到到工工厂厂办办理理业业务务的的其其他他人人员员,没没有有必必要要进进入入厂厂区区。因因为为这这些些人人员员不不熟熟悉悉工工厂厂危危险险的的性性质质和和区区域域,而而他他们们的的普普通通习习惯惯如如在在危危险险区区无无意意中中吸吸烟烟,就就有有可可能能危危及及工工厂厂的的安安全全。其其次次,办办公公室室人人员员的的密密度度在在全全厂厂可可能能是是最最大大的的,把把这这些些人人员员和和危危险险分分开开会会改改善善工工厂厂的的安全状况。安全状况。第二节化工工艺设计第二节化工工艺设计 一、工艺流程图一、工艺流程图 工艺流程图绘制是化工厂设计初始阶段的工艺流程图绘制是
24、化工厂设计初始阶段的工作。工作。这些流程图经过提炼和修改,最后成为绘这些流程图经过提炼和修改,最后成为绘制管线配置图、平面图、设备图等的基础。制管线配置图、平面图、设备图等的基础。在设计程序中,在设计程序中,凭借文献、实验室实验和凭借文献、实验室实验和中试工厂模试的有关资料进行设计中试工厂模试的有关资料进行设计是惯常的做法。是惯常的做法。工艺流程图的绘制工艺流程图的绘制是从基本的过程计算开是从基本的过程计算开始的。始的。由于过程是高度整体化的,过程的每一步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。骤都影响着其他步骤的操作。第二节化工工艺设计第二节化工工艺设计 一、工艺流程图
25、一、工艺流程图 过程可以划分为若干个子区间,对每一子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。方便的子区间划分是:响都要进行分析。方便的子区间划分是:(1)反应反应(决定整个系统的动力学决定整个系统的动力学);(2)分离分离,如蒸馏、吸收、吸附、液体萃取;,如蒸馏、吸收、吸附、液体萃取;(3)贮存贮存,如固体、液体和气体物料的贮存。,如固体、液体和气体物料的贮存。工艺流程图工艺流程图是描述过程的主要文件,它是描述过程的主要文件,它表表示出主要设备、主要物流路线和控制点。示出主要设备、主要物流路线和控制
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