第三章化工廠設計和操作平安

第一節工廠的定位、選址和布局第二節化工工藝設計第三節化工單元區域規劃第四節化工裝置維護第五節公用工程設施平安3/24/2024選擇廠址應綜合分析與權衡廠址的地形條件以及有關的自然和經濟資料，進行多方案的技術經濟、平安可行性的比較。廠址的平安可靠主要涉及工程地質條件的優劣，廠區范圍能否適應總平面布置和平安距離的要求；自然災害的威脅程度及抗御的可能性；能否防止出于鄰近企業發外事故時而引起次生災害；能否便于治理“三廢〞以及同外部的聯系與協作等因素。3/24/2024一、危險和防護的一般考慮潛在的危險一級危險直接的危險

二級危險典型的一級危險有：①有易燃物質存在；②有熱源存在；③有火源存在；④有富氧存在；⑤有壓縮物質存在；⑥有毒性物質存在；⑦人員失誤的可能性；⑧機械故障的可能性；⑨人員、物料和車輛在廠區的流動；⑩由于蒸氣云降低能見度等。二級危險有：①火災；②爆炸；⑤游離毒性物質的釋放；④跌傷；⑤倒塌；⑥碰撞。3/24/2024第一道防護線是為了解決一級危險，并防止二級危險的發生〔消除隱患〕。(1)根據主導風的風向，把火源置于易燃物質可能釋放點的上風側；(2)為人員、物料和車輛的流動提供充分的通道。3/24/2024對于二級危險，為了把生命和財產的損失降至最小程度，需要實施第二道防護線〔限制蔓延、減小損失〕。(1)把最危險的區域與人員最常在的區域隔離開〔實驗室氣瓶〕(2)在關鍵部位安放滅火器材〔不僅要有、還要會用〕。第三道防護線〔補救措施、救死扶傷〕是提供有效的急救和醫療設施，使受到傷害的人員得到迅速救治。最后一道防護線的意義是迅速救治未能防止住的傷害。3/24/2024地形是規劃平安時可以利用的一個因素。正如液體向下流一樣，從運行工廠釋放出的許多易燃或毒性氣體也是如此?？梢赃m當利用這個地理特征作為平安工具為我們效勞排除這些危險氣體?！苍谏缴辖◤S、減小爆炸損失〕巨大水量的水源滅火時極為重要，水供給得充足與否往往決定著滅火的成敗。主導風方向是另一個重要的自然因素。通過選址和布局使得主導風有助于防止易燃物飄向火源，防止蒸氣云或毒性氣體飄過入口稠密區或穿越道路。很顯然，風并不總是沿著主導的方向吹，但是選址和布局所做的是多重選擇中最正確的一種。3/24/2024超出自然方法之外，人工智能也可以提供一些強化平安的要素，隔開距離就是這樣的一種要素。隔開距離實現不同危險之間以及危險和人之間的隔離。比方，高壓容器和操作室之間隔開一段距離。類似的方法是用物理屏障隔離。例如用圍堰限制液體的溢流，如圍繞貯罐的圍堰就是起這種作用?！才P式油罐組圍堰高度不應低于0.5m〕〔立式油罐組防火堤的計算高度應保證堤內的有效容積需要。防火堤實際高度應比計算高度高出0.2m。防火堤實際高度不應低于1.0m，且不應高于2.2m(均以防火堤外側路面或地坪算起)。<石油天然氣工程設計防火標準>3/24/2024兩種經常結合應用的方法是危險的集中和危險的標識?？紤]壓力貯存容器的定位，最好是把這類裝置隔離在工廠的一個特定區域內，使得危險集中易于確定危險區的界限。好處：使值班人以外的人員都遠離危險區；必須工作在或必須通過危險區的人員，完全熟悉存在的危險情況，可以相對平安。害處：一個容器起火或爆炸有可能涉及相鄰的容器，造成更大的損失。經驗：集中的危險會受到更密切的關注，有可能會減少事故，把危險分散至全廠而不為人所注意會更具危險。3/24/2024二、工廠的定位問題1)有原料、燃料供給和產品銷售的良好的流通條件；2)有貯運、公用工程和生活設施等方面良好的協作環境；3)靠近水量充足、水質優良的水源；〔05年11月13日吉林石化公司雙苯廠爆炸事故引起松花江水環境污染，100噸左右的苯〕4)有便利的交通條件；5)有良好的工程地質和水文氣象條件。爆炸事故發生后，監測發現苯類污染物流入第二松花江，造成水質污染。苯類污染物是對人體健康有危害的有機物。國家環?？偩?3日向媒體通報，受中石油吉林石化公司爆炸事故影響，松花江發生重大水污染事件。3/24/2024工廠應防止定位在以下地區：(1)發震斷層地區和根本烈度9度以上的地震區；(2)厚度較大的Ⅲ級自重濕陷性黃土地區；(3)易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山區；(4)有開采價值的礦藏地區；(5)對機場、電臺等使用有影響的地區；(6)國家規定的歷史文物、生物保護和風景區；〔西安〕(7)城鎮等人口密集的地區。3/24/2024三、工廠選址的平安問題從工廠飄逸出的有毒或有害氣體會進入居民區或其他人口稠密的地區；易燃氣體會飄過如其他工廠的煅燒爐之類的火源；冷卻塔的煙霧會飄過交通繁忙的高速公路或道路等等。

隔開距離，把廠址選擇在一個孤立地區可以解決上述問題〔舜泰化工〕。如果客觀條件不允許實現以上舉措，可以依據主導風，把工廠置于社區的下風區域。3/24/2024工廠高構筑物可能的坍塌是對社區的另一種潛在的危險。在許多城市，建筑法規要求，高建筑物或構筑物都要留有一定的間距，防止落體砸傷行人、汽車司乘人員或砸壞鄰近的設施。〔2021-06-03日本東京板橋區一棟公寓施工現場發生起重機倒塌事故，造成2人受傷，其中1名重傷?！?/24/202409-06-03日本東京發生起重機倒塌事故3/24/2024工廠會產生需要排除的廢液。應該確保預期的排污方法不會污染社區的飲用水。特別是對于漁業，對海洋生物的毒性作用會成為嚴重問題?？赡芎斜ɑ旌衔锏娜粘Ｅ盼酃艿绖毡夭豢纱┰焦驳幕蛩饺说牡亟?。對工廠的主要進出口點要格外小心。上下班時進出廠的交通車量劇增，如果不適當安排或疏散，會引起嚴重的交通事故。如果工廠鄰近高速公路，會有車輛離開公路沖入工廠的危險。3/24/2024毗鄰的工廠可能會釋放出毒性或易燃氣體飄入工廠，引起人員中毒或由于火花或加熱面而起火。在這種情況下，如果可能，最好是把工廠建于上風區，或是隔開一定的距離。充足的水源會增強滅火能力。最好是工廠附近有河流或湖泊可用作水源，使得救火水不必從地下泵取。還要考慮地方城市供水系統用作救火水源的可能性?！矞缁?、不是排污、GDP、招商引資〕地形也是一個要考慮的因素。參加工廠設計的每個人都會同意，廠區應該是一片平地。廠區內不應該有洼地，否那么可能會形成毒性、易燃蒸氣、液體的積聚。相對于周圍地區，廠區最好地勢較高而不應是低洼地。3/24/2024社區對工廠及其工作人員可能會構成某些確定的危險，即使沒有危險，也可能不具有強化工廠平安所必要的設施。從這個意義上講，工廠選址在一個孤立地區有利于工廠平安。但工廠救火時往往需要社區的協助，社區協助的有效與否，有時對救火的成敗起著決定作用。還有，在急救和醫療設施方面，社區也能提供協助。綜上可以看出，在工廠選址中很難找到保證最大平安的恰當的地址。需要全面審核提出的帶有管線、公路、鐵路和電力線路敷設權的各種選址方案，綜合評定其對工廠存在的或潛在的危險，擇優確定較佳的方案。3/24/2024四、工廠布局的平安問題工廠布局的根本任務是結合廠區的內外條件確定生產過程中各種機器設備的空間位置，獲得最合理的物料和人員的流動路線。為保障平安，在總平面布置中應遵循以下原那么：1．從全面出發合理布局，正確處理生產與平安、局部與整體、重點和一般、近期與遠期的關系，把生產、平安、衛生、適用、技術、先進、經濟合理和盡可能的美觀等因素作出統籌安排。2．總平面布置應符合防火、防爆的根本要求，表達以防為主、以消為輔的方針，并有疏散和滅火的設施?！卜阑鸱指簟⒎罒煼謪^〕3/24/20243．應滿足平安、防火、衛生等設計標準、規定和標準的要求，合理布置間距、朝向及方位?！不椿?、淮河新城〕4．合理布置交通運輸和管網線路及進行綠化布置和環境保護。5．合理考慮開展和改建、擴建的要求?！矊W校賣地〕化工廠布局普遍采用留有一定間距的區塊化的方法。工廠廠區一般可劃分為以下六個區塊：工藝裝置區；罐區；運輸裝卸區；輔助生產區〔配電室、化驗室〕；公用設施區〔宿舍、醫院〕；管理區〔辦公樓〕。3/24/20243/24/20241．工藝裝置區加工單元可能是工廠中最危險的區域。首先應該聚集這個區域的一級危險，找出毒性成易燃物質、高溫、高壓、火源等，機械設備多，易發故障；有利之處是通常過程單元人員較少。加工單元應該離開工廠邊界一定的距離，集中分布，有助于加工單元作為危險區的識別，杜絕或減少無關車輛的通過。要注意廠區內主要的火源和主要的人口密集區，由于易燃或毒性物質釋放的可能性，加工單元應該置于上述兩者的下風區。3/24/2024在化學工業中，過程單元間的間距仍然是平安評價的重要內容。對于過程單元本身的平安評價，比較重要的因素有：①操作溫度〔10℃、1000℃〕；②操作壓力〔100Pa、100MPa〕；③單元中物料的類型〔H2＞CH4〔爆炸極限5－15％〕＞NH3〕；④單元中物料的量〔H2〔4.1－75％〕〕；⑤單元中設備的類型；⑥單元的相對投資額；⑦救火或其他緊急操作需要的空間。3/24/20242．罐區貯存容器，比方貯罐，是需要特別重視的裝置。每個這樣的容器都是巨大的能量或毒性物質的貯存器。在人員、操作單元和貯罐之間保持盡可能遠的距離是明智的。這樣的容器能夠釋放出大量的毒性或易燃性的物質，所以務必將其置于工廠的下風區域。前面已經提到，貯罐應該安置在工廠中的專用區域，加強其作為危險區的標識，使通過該區域的無關車輛降至最低限度。罐區的布局有以下三個根本問題：(1)罐與罐之間的間距；(2)罐與其他裝置的間距；(3)設置攔液堤所需要的面積。3/24/2024貯罐的兩個重要的危險，一個是罐殼可能破裂，很快釋放出全部內容物；另一個是當含有水層的貯罐加熱高過水的沸點時會引起物料過沸。罐區設計應考慮：1〕和辦公室、輔助生產區要保持足夠的平安距離。〔蔓延〕2〕和工藝裝置區、公路之間要留出有效的間距?！脖簧婕啊?〕設在比工藝裝置區略低的區域〔高坡×，勢能大〕。4〕通路問題：每一罐體至少可以在一邊有通路到達，最好是可以在相反的兩邊有通路到達。〔方便救災、疏散〕3/24/20243．公用設施區應遠離工藝裝置區、罐區和其他危險區，以保證水、電、汽等的正常供給。由廠外進入廠區的公用工程干管，也不應該通過危險區，如果難以防止，那么應該采取必要的保護措施。工廠布局應該盡量減少地面管線穿越道路。管線配置的一個重要特點是在一些裝置中配置回路管線。回路系統的任何一點出現故障即可關閉閥門將其隔離開，并把裝置與系統的其余局部接通。3/24/2024鍋爐設備和配電設備可能會成為引火源，應該設置在易燃液體設備的上風區域。鍋爐房和泵站應該設置在工廠中其他設施的火災或爆炸不會危及的地區。管線在道路上方穿過要引起特別注意。高架的間隙應留有如起重機等重型設備的方便通路，減少碰撞的危險。最后，管路一定不能穿過圍堰區，圍堰區的火災有可能毀壞管路。冷卻塔釋放出的煙霧會影響人的視線，冷卻塔不宜靠近鐵路、公路或其他公用設施。大型冷卻塔會產生很大噪聲，應該與居民區有較大的距離。3/24/20244．運輸裝卸區良好的工廠布局不允許鐵路支線通過廠區，可以把鐵路支線規劃在工廠邊緣地區解決這個問題。對于罐車和罐車的裝卸設施常做類似的考慮。在裝卸臺上可能會發生毒性或易燃物的濺灑，裝卸設施應該設置在工廠的下風區域，最好是在邊緣地區。原料庫、成品庫和裝卸站等機動車輛進出頻繁的設施，不得設在必須通過工藝裝置區和罐區的地帶，與居民區、公路和鐵路要保持一定的平安距離。3/24/20245．輔助生產區維修車間和研究室要遠離工藝裝置區和罐區。維修車間是重要的火源，同時人員密集，應該置于工廠的上風區域。研究室按照職能的觀點一般是與其他管理機構比鄰，但研究室偶爾會有少量毒性或易燃物釋放進入其他管理機構，所以兩者之間直接連接是不恰當的。廢水處理裝置是工廠各處流出的毒性或易燃物聚集的終點，應該置于工廠的下風遠程區域。高溫煅燒爐的平安考慮呈現出矛盾。作為火源，應將其置于工廠的上風區，但是嚴重的操作失誤會使煅燒爐噴射出相當量的易燃物，對此那么應將其置于工廠的下風區。作為折中方案，可以把煅燒爐置于工廠的側面風區域。與其他設施隔開一定的距離也是可行的方案。3/24/20246．管理區出于平安考慮，主要辦事機構應該設置在工廠的邊緣區域，并盡可能與工廠的危險區隔離。這樣做有以下理由：首先，銷售和供給人員以及必須到工廠辦理業務的其他人員，沒有必要進入廠區。因為這些人員不熟悉工廠危險的性質和區域，而他們的普通習慣如在危險區無意中吸煙，就有可能危及工廠的平安。其次，辦公室人員的密度在全廠可能是最大的，把這些人員和危險分開會改善工廠的平安狀況。3/24/2024

第二節化工工藝設計第二節化工單元區域規劃3/24/2024第四節化工裝置維護一、化工維護的必要性Ex：1、自行車日子久了不維護----關鍵時刻掉鏈子2、F1賽車----關鍵比賽掉輪子起火化工事故：1、管線誤接、管路錯連----窒息、中毒；火災、爆炸2、管道泄露酸3、RS+酸----H2S設備多、復雜—高質量維護—防止成次級危險源—事故3/24/2024二、預防維護按照明確方案的時間表檢驗、維修和更換設備，可以防止許多事故。〔高壓鍋8年、燃氣熱水器8年、燃氣灶具8年、興旺國家規定彩電為8年至12年、電熱毯為8年、電冰箱為13年至16年〕。預防維護實質上指的是一個系統，它的功能是確定裝置或設施故障的可能頻率，在其失效前就進行檢驗、維修或更換。3/24/2024三、非常規運行和有關作業的維護1．停車和開車停車和開車的方案和執行的關鍵是每一步驟都要明確責任。運行設備的停車應該由操作組而非維護或其他輔助組負責〔分工越來越細、隔行如隔山〕。在把設備交付維護組之前，操作監察必須負責把設備排空、沖洗、蒸汽吹除、惰性氣體吹除或采用其他措施，保證設備維修的平安。在接受設備之前，維護監察應該從維修可行性的角度，就是否完成了上述平安處理進行檢驗。重要的是關閉與設備連接的管線、適當的通風和易燃蒸氣的檢驗。對于用氮氣或其他窒息性氣體吹洗過的容器要進行檢驗并貼上標志。3/24/2024在停車和開車時，對于電力器件、運轉機械和閥門，應該特別注意查看與之相連的關閉程序〔維修人員關了閥門但沒用隔板，結果中毒死亡〕。無論是意外停車還是正常停車，都要制定書面規程，供操作人員練習、遵守和應用。對于所有設備、通風系統和排放設施的狀況，都應該有必要的說明條款。如果管道沒有充分的加載防護，不管是排放還是任何其他作業，人員都不允許穿越管線。3/24/20242．容器內作業容器內破損的維修常需要人員進入容器。由于人員無外界幫助無法脫離容器以及難于與外界聯系，進入容器提出了一個特殊的問題。上述原因、再加上意外化學品的可能暴露，進入容器需要采取嚴格的防護措施。這些措施如下：(1)容器必須由操作人員徹底清洗〔空間小、難度相對會高〕。(2)所有連接管線必須斷開并進行必要的封堵。(3)所有電力驅動設施(如攪拌器等)必須在斷路開關處切斷電源。3/24/2024(4)采集空氣試樣檢驗證明其中無易燃蒸氣，在某些情況下還需要證明其中不含有毒性或不衛生物質。(5)操作和維護監察簽發容器進入許可證，證明上述步驟已經圓滿完成，并在容器邊貼上標志。(6)進入容器的工人和觀察者必須系上平安帶和繩索。〔全副武裝〕(7)在絕大多數情況下，進入容器的工人和觀察者都需要空氣面罩和新鮮空氣的供給，還需要身體隔離的化學品防護服裝。3/24/2024(8)在容器出口要有一個觀察者，一直保持與容器內工人的聯系。在容器內至少還要另有一個工人，在緊急情況下負責向觀察者呼救。一個工人不得單獨進入容器?！仓辽偃恕?9)當直梯不能應用時，可以應用木制或金屬橫檔連起來的繩梯或鏈梯。應該防止無撤退設施時進入容器?！擦粲泻舐贰?10)為防止一旦出現緊急情況無法迅速撤退，不允許工人通過擠縮進入容器。標準開口直徑為0.56m?！彩骤C易進難出〕工人置于任何有限空間存在類似的問題，從其中緊急撤退可能會遇到阻礙，也要采取類似的防護措施。3/24/20243．緊急維護完善的維護程序固然可以應對出現的一般情況，但是，某些特殊問題還是難以防止地發生，需要附加的應對方案。比方，與氯氣貯罐連接的管接頭斷開，我們將如何應對。應該事先而不是事后才去維護〔事故預案〕。應該事先加工好專用的緊管套筒并處于備用狀態，事故一旦發生立即投入使用。假設硫酸管道破裂，應該事先設計好關閉、清洗和維修。意外事故維護的關鍵是，事先決定好誰應該做什么、用什么去做，將其排成序列，一旦事故發生就按部就班地執行和完成。3/24/20244．切割、焊接和其他動火作業由于化學工業加工如此多的易燃或揮發性物料，由于物料加工迅速變化的工藝，為了防火防爆，火源控制成為頭等重要的問題。因此，有必要建立減少由于熱加工和動火作業引起的火險的特殊程序。這個程序的要點是：(1)無操作監察負責簽發的氣割許可證或熱加工許可證獲得準許，不得在標明焊接車間和規定焊接區以外進行焊接或氣割作業。這表示出了工作的性質和地點、平安作業所需要的特殊限制以及允許作業的時間。許可證的公布要求在作業期間，控制操作以防任何危險條件的產生。重要的是許可證訂出的是整個操作線的責任，而不僅僅是如平安或防火組等輔助或職能組的責任。在作業期間，平安或防火