(1)強調經(jīng)濟規模，工廠(chǎng)(裝置)日趨大型化；

(2)減少建設用地，設備布置變得擁擠，資產(chǎn)密度加大；

(3)為消除瓶頸、擴能增效、節能、改善環(huán)境，在現有裝置內增加設備或設施；

(4)增加生產(chǎn)工日，長(cháng)周期運轉，設備得不到及時(shí)維修和更新；

(5)人員減少，操作管理人員流動(dòng)性大。此外，技術(shù)、裝備、培訓是否及時(shí)跟進(jìn)也是原因之一。

如何保證裝置設計安全，首先要嚴格、正確地執行政府法規、標準規笵(特別是強制性標準)。設計人員還該做些什么？

1、裝置危險因素

石油化工裝置類(lèi)型甚多，由于技術(shù)路線(xiàn)、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(guò)程中，以原料、成品、半成品、中間體、反應副產(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(shí)，可經(jīng)過(guò)口、鼻、皮膚進(jìn)入人體生理功能和正常結構的病理改變，輕則擾亂人體的正常反應，降低人在生產(chǎn)中作出正確判斷、采取恰當措施的能力，重則致人死亡。

1.2火災爆炸危險

可燃氣體、油氣、粉塵與空氣形成的混合物，當其濃度達到爆炸極限時(shí)，一旦被引燃，就會(huì )發(fā)生火災爆炸，火災的輻射熱和爆炸產(chǎn)生的沖擊波可能對人、設備和建筑物造成殺傷和破壞。尤其大量可燃氣體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反應性危險

化學(xué)反應過(guò)程分吸熱和放熱兩類(lèi)。通常，放熱反應較吸熱反應更具危險性，特別是使用強氧化劑的氧化反應；有機分子上引入鹵原子的鹵化反應；用硝基取代化合物中氫原子的硝化反應；一旦失控可能產(chǎn)生嚴重后果。此外，石油化工過(guò)程中使用的某些原材料具有很強的反應活性，稍有不慎同樣會(huì )對安全造成威協(xié)。

1. 4負壓操作

負壓操作易使空氣和濕氣進(jìn)入系統，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。

如煉油的常減壓裝置中的減壓塔系統。

1.5高溫操作

可燃液體操作溫度超過(guò)其閃點(diǎn)或沸點(diǎn)，一旦泄漏會(huì )形成爆炸性油氣蒸汽云；可燃液體操作溫度等于或超過(guò)其自燃點(diǎn)，一旦泄漏即能自燃著(zhù)火或成為引燃源；高溫表面也是一個(gè)引燃源，可燃液體濺落其上可能引起火災。如茂名焦化裝置2001年由于用錯管線(xiàn)材料，高溫渣油沖出形成大火災，發(fā)生重大人身傷亡事故。

1.6 低溫操作

    沒(méi)有按低溫條件設計，由于低溫介質(zhì)的竄入，而引起設備和管道的低溫脆性破壞。如空分的低溫設備的損壞，大化肥渣油氣化流程的低溫甲醇洗-195℃的低溫脆性斷裂。

1.7 腐  蝕

腐蝕是導致設備和管道破壞引發(fā)火災的常見(jiàn)因素。材料的抗腐蝕性能的重要性，在材料優(yōu)化性能方面，僅次于材料的機械性能，其耐蝕性多出于經(jīng)驗和試驗，無(wú)標準可循(中石化加工高硫油的裝置選材有現行標準)。加之腐蝕類(lèi)型的多樣性和千變萬(wàn)化的環(huán)境條件影響又給腐蝕危險增加了不可預見(jiàn)性。如：天津石化的油鑵著(zhù)火，高溫硫腐蝕、低溫硫的腐蝕等。

1.8 泄 漏

泄漏是設備管道內危險介質(zhì)釋放至大氣的重要途徑。設備管道靜密封和動(dòng)密封失效，尤其溫度壓力周期變化、滲透性腐蝕性介質(zhì)條件更易引起密封破壞。設備管道上的薄弱環(huán)節，如波紋管膨脹節、玻璃液位計、動(dòng)設備的動(dòng)密封的失效等，一旦損壞會(huì )引發(fā)嚴重的事故。

鎮海煉化公司的加氫裝置的機械密封泄漏引發(fā)的重大火災。1996年加氫裂化裝置的高溫高壓螺紋鎖緊環(huán)的管線(xiàn)泄漏的事故等。

1.9 明火源

一個(gè)0.5mm長(cháng)的電弧或火花就能將氫氣引燃。裝置明火加熱設備(加熱爐)，高溫表面以及可能出現的電弧、靜電火花、撞擊磨擦火花、煙囪飛火能量都足以引燃爆炸性混合物。如鎮海煉化公司2001年的新電站開(kāi)工過(guò)程中汽輪機廠(chǎng)房大火。

2、工藝路線(xiàn)選擇的安全考慮

工藝方法安全是裝置設計安全的基礎，在項目立項和可行性研究階段，應充分注意工藝路線(xiàn)的安全考慮。

2.1   盡量選用危險性小的物料 

為獲得某種目的產(chǎn)品，其原料或輔助材料并非都是唯一的。在有條件時(shí)，應優(yōu)先采用沒(méi)有危險或危險性小的物料。

2.2  盡量緩和過(guò)程條件苛刻度

過(guò)程條件的苛刻度也不是不可以改變的。比如，采用催化劑或更好的催化劑，采用稀釋、采用氣相進(jìn)料代替液相進(jìn)料，以緩和反應的劇烈程度。

2.3  刪繁就簡(jiǎn)避開(kāi)干擾及本質(zhì)安全

過(guò)程事故幾率和影響因素有關(guān)，參數越多干擾越大。對一臺設備完成多種功能的情況，能否采用多臺設備，分別完成一個(gè)功能，以增加生產(chǎn)可靠性。提高設備、自控、電氣的可靠性及本質(zhì)安全程度。

2.4  盡量減少危險介質(zhì)藏量

危險介質(zhì)藏量越大，事故時(shí)的損失和影響范圍越大。如用膜式蒸餾代替蒸餾塔、用連續反應代替間歇反應、用閃蒸干燥代替盤(pán)式干燥塔、用離心抽提代替抽提塔等。

2.5  減少生產(chǎn)廢料

過(guò)程用原料、助劑、溶劑、載體、催化劑等是否必要，是否可減少；是否可回收循環(huán)使用；廢料是否能綜合利用，進(jìn)行無(wú)害化處理，減少生產(chǎn)廢料，做到物盡其用，減少對環(huán)境的污染。

3、工程設計的安全

工藝系統設計安全的任務(wù)是對危險物料和生產(chǎn)全過(guò)程進(jìn)行有效控制。

3.1 工程設計的安全原則

3.1.1物料危險性的描述

 物料危險性通?？梢杂梦锪习踩珨祿磉M(jìn)行描述，主要內容如下：一般火災危險特性：閃點(diǎn)、引燃溫度、爆炸極限、相對密度、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、水溶性?；馂奈ｋU性分類(lèi)(見(jiàn)GB50160/GBJ16)對健康的危害性：工作場(chǎng)所有害物質(zhì)最高允許濃度(見(jiàn)TJ36)，急性毒性(LC50或LD50)及發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況及后果、致癌性。毒物危害程度分級(見(jiàn)GB5044)。

反應性危險：環(huán)境條件下的穩定性、與水反應的劇烈程度、對熱或機械沖擊的敏感性。

反應性危險等級(參考NPPA704) 儲運要求。事故撲救方法、應急措施。

3.1.2過(guò)程條件

正常生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是各工藝參數的相對平衡。任一參數超范圍的變化，平衡就被打破，可能導致事故。如何對過(guò)程條件進(jìn)行控制和調節，一旦失控如何緊急處置以減少和避免損失。

各種反應，包括主反應、副反應，以及可能發(fā)生的有害反應、防止有害反應的發(fā)生。采用優(yōu)化軟件對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和調節。

3.1.3組合操作單元間銜接

石油化工裝置實(shí)際是若干工藝操作單元的組合。如何實(shí)現單元間的安全銜接，避免相互干擾；某單元處理事故或故障時(shí)，如何進(jìn)行隔離，其它單元如何進(jìn)行維持，如何平穩停車(chē)。聯(lián)合裝置是若干原概念裝置的組合，資產(chǎn)密度相對加大，尤其要在工藝系統設計上處理好銜接。

3.1.4密封和密封系統

連續散發(fā)可燃、有毒氣體、粉塵或酸霧的生產(chǎn)系統，應設計成密閉的，并設置除霧、除塵或吸收設施。低沸點(diǎn)可燃液體、有毒液體或能與空氣中的氧氣、水發(fā)生氧化、分解、自聚反應或變質(zhì)時(shí)，應采用惰性氣體密封，應有防腐的工藝措施。

3.1.5減少危險介質(zhì)進(jìn)入火場(chǎng)

在滿(mǎn)足生產(chǎn)平穩前提下，盡量縮短物料在設備內的停留時(shí)間，選用存液量少的分餾設備。對大型設備底部、大排量泵、高溫(≥閃點(diǎn)，≥自燃點(diǎn))泵入口、排量大于8m3/h液化烴泵入口、液化烴鑵出口，均應考慮事故隔離閥，事故時(shí)緊急切斷，以減少事故外泄量。

氣體火災的最好撲救方法是切斷氣源。因此，氣體加工裝置邊界可燃氣體管應設事故隔離閥。

3.1.6  設備的超壓保護

GB150和(壓力容器安全技術(shù)監規程)都要求壓力容器設超壓保護；正排量泵及有超壓保護要求的設備均應有安全泄壓設施。介質(zhì)腐蝕、結焦、凝堵使安全閥失效時(shí)，應考慮安全閥爆破片組合使用，或設蒸氣掩護、蒸汽(或電)伴熱。對有突然超壓的設備，受熱壓力急劇升高的設備，還應設自動(dòng)泄壓或導爆筒、爆破片組合設施。

3.1.6壓力泄放與放空

可燃介質(zhì)安全閥泄壓應進(jìn)入火炬系統，由于泄放物夾帶液體，裝置應設分液罐；放火炬總管應能處理任何單個(gè)事故最大排放量。石化裝置的放空火炬排放中事故。液化烴類(lèi)設備和管道放空應進(jìn)入火炬系統。毒性、腐蝕性介質(zhì)泄放應進(jìn)行無(wú)害化處理。設備和管道排凈應密閉收集。

3.1.7吹掃和置換

開(kāi)停工裝置內設備和管道的吹掃和置換為安全開(kāi)停工及檢修創(chuàng )造條件。吹掃不凈，不完善的吹掃系統，不合要求的吹掃介質(zhì)會(huì )為火災創(chuàng )造條件。固定吹掃系統應有防止危險介質(zhì)反串的措施。

3.1.9  與系統的隔離

進(jìn)出裝置的危險物料均應在邊界處設切斷閥，并在裝置側裝“8”字盲板，防止裝置火災或停工檢修時(shí)相互影響。處理可燃、有毒介質(zhì)的設備，在裝置運行中需要切斷進(jìn)行檢修清理時(shí)，應設雙閥或閥加盲板。

3.1.10  公用工程供應

供水中斷時(shí)，冷卻系統應能維持正常冷卻10min以上。其它象燃料、儀表用風(fēng)應考慮事故供應源或事故儲備量。

3.1.11  非常工況處理

裝置開(kāi)停工、事故停車(chē)極易發(fā)生火災等事故。工藝系統不只提供正常操作程序，還應提出開(kāi)、停工程序和停水、停電等情況下停車(chē)步驟，保證生產(chǎn)全過(guò)程都是有序的。如石化大型裝置的事故預案。

3.2  儀表及自動(dòng)控制設計

儀表是操作員的眼睛，自控系統是裝置調節控制的中樞。

3.2.1  動(dòng)力系統

應有事故電源和氣源，以保證有較充裕的時(shí)間對事故進(jìn)行處理。

3.2.2  儀表和控制器選型

應采用故障安全型，確保故障時(shí)生產(chǎn)系統趨向安全。自動(dòng)停車(chē)后的儀表回路，應避免未經(jīng)確認復位的情況下，自動(dòng)回到正常運行狀態(tài)。避免選用可能引起誤判的多功能儀表。

3.2.3  聯(lián)鎖和停車(chē)系統

重要的操作環(huán)節，應設報警、聯(lián)鎖和緊急停車(chē)系統。(ESD)緊急停車(chē)可能給生產(chǎn)帶來(lái)重要影響時(shí)，訊號系統應設3取2的表決系統?？刂葡到y故障可能引起重大事故時(shí)，應設n:1甚至1：1 冗余控制系統。生產(chǎn)運行中，儀表及停車(chē)回路應能檢測。

3.2.4  現場(chǎng)儀表

爆炸危險區內的儀表、分析儀表、控制器均選用相應防爆結構或正壓通風(fēng)結構。

3.2.5  有害氣體深度監測

散發(fā)有害氣體或蒸汽的場(chǎng)合，應設置監測報警設施。

3.2.6  儀表線(xiàn)纜

火災爆炸危險區內儀表線(xiàn)纜應采用非燃料材料型或阻燃型。

3.3  設備設計

工藝設備是實(shí)現工藝過(guò)程的主體，所有單個(gè)操作過(guò)程都通過(guò)特定設備來(lái)完成，因此，設備的可靠性對裝置安全生產(chǎn)至關(guān)重要。

設備設計的主要方面包括制造材料、機械設計、制造工藝和過(guò)程控制系統。

3.3.1  材料選用

應熟知工藝過(guò)程、外部環(huán)境、故障模式、材料加工性能。腐蝕是導致設備破壞和火災的重要因素，應合理選用耐蝕材料和腐蝕裕量。

3.3.2  機械設計

應能滿(mǎn)足苛刻溫度壓力條件下對設備產(chǎn)生的應力要求。特別注意容器上的動(dòng)力裝置產(chǎn)生的振動(dòng)荷載和由于溫度壓力的周期性改變產(chǎn)生的交變荷載。高溫高壓熱壁反應器的應力分折。大型往復壓縮機的管道采用(API618。3.3)節規范壓力脈動(dòng)聲學(xué)摸似計算及分折、采用故障診斷技術(shù)等。

3.3.3  設備制造

設計中最重要的是對設備材料質(zhì)量控制程序和制造過(guò)程的質(zhì)量程序作出判斷，證實(shí)制造符合設計要求。

設計中應注意下列安全問(wèn)題。

(1)壓力容器

應嚴格執行《壓力容器安全技術(shù)監察規程》，設置容器清洗通風(fēng)設施；設置防沖蝕和防靜電設施；內件應防止積液；容器內應避免物流死區；立式容器支承結構應設置耐火保護。

(2)轉動(dòng)設備

處理易燃、有毒介質(zhì)的轉動(dòng)設備應采用雙端密封或性能更好的密封；不得使用鑄鐵材料與能和介質(zhì)(和/或潤滑劑)起反應的零配件；壓縮機各級入口應有分液設施；大型泵和壓縮機應設置抗振動(dòng)設施。采用先進(jìn)的干氣密封技術(shù)、浮環(huán)密封技術(shù)。

(3)明火設備

爐膛應有空氣、氮氣或水蒸氣吹掃口；燃氣爐應設常明燈；大型明火加熱設備應設置火焰監測器。

3.4  電氣設計

電力是裝置生產(chǎn)的主要動(dòng)力源，連續可靠的電力供給是裝置安全生產(chǎn)的重要保證。

(1)關(guān)鍵性連續生產(chǎn)過(guò)程，應采用雙電源供電；

(2)突然停電會(huì )引發(fā)爆炸、火災、中毒和人員傷亡的關(guān)鍵設備，必須設置保安電源。

(3)大功率電機啟動(dòng)，應核算啟動(dòng)電流不超過(guò)供電系統允許的峰值電流或應用軟啟動(dòng)設施。(變頻技術(shù))。

(4)爆炸危險環(huán)境電氣設備的結構、分級和分組應符合GB50058。

(5)火災危險環(huán)境架空敷設的電纜及電纜構電纜，均應采用阻燃型。

(6)建筑和設備，應有可能的防雷接地措施；可能產(chǎn)生靜電的設備、管道應有防止靜電積聚的措施。

(7)安全設施如火災報警、事故照明、疏散照明等應設置保安電源.

3.5  裝置布置設計

裝置布置包括設備、建構筑物和通道布置，確保過(guò)程順利實(shí)施，安全間距符合規范，方便操作維修和消防作業(yè)，有利人員疏散。

3.5.1  設備布置

應滿(mǎn)足工藝對設備布置的要求(如泵灌注頭、設備間位差)；設備間及設備與建筑物間的防火間距應符合GB50160的規定；應避免連續引燃源(明火加熱設備)和危險的釋放源鄰近布置；高危險設備與一般危險設備應盡量分開(kāi)布置；設備應盡量采用露天或半露天布置，盡量縮小爆炸危險區域范圍；除非工藝要求，設備多層布置時(shí)，應不超過(guò)三層；操作溫度等于或大于介質(zhì)自燃點(diǎn)設備上方一般不布置空冷器；對人體可能造成意外傷害的介質(zhì)設備附近，應設置安全噴淋洗眼器。如甲醇裝置。

3.5.2  建構筑物布置

可能散發(fā)火花和使用明火的建筑物(如控制室、變配電室、化驗和維修間、辦公樓)應布置在非爆炸危險區域，若在附加二區范圍內，應高出室外地坪0.6m；裝置豎向處理應有利于泄漏物和消防灑物的排放，縮短其在裝置區的滯留時(shí)間。如國外控制室的防爆設施。

3.5.3  通道設置

裝置四周應設環(huán)形通道；裝置的消防通道應貫通裝置區，并有不少于兩個(gè)的路口與四周道路連接；裝置用道路分隔的區塊，應能使消防作業(yè)不出現死角；設備聯(lián)合平臺和框架相鄰疏散通道之間不應超過(guò)50 m。

3.6  管道設計

管道設計包括管道布置、管道器材和管道機械三部分。設計不當和錯誤都會(huì )給安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患，甚至釀成災害。

3.6.1  管道布置

管道連接除必要的法蘭連接外，應盡量采用焊接；管道上的小口徑分支管應采用加強管接頭與主管連接；管橋上輸送液化烴、腐蝕介質(zhì)的管道應布置在下層；氧氣管道應避開(kāi)油品管道布置?？缭降缆返奈ｋU介質(zhì)管道，除凈高應滿(mǎn)足要求外，其上方不得安裝閥門(mén)、法蘭、波紋管；處理事故用的各種閥門(mén)，如緊急放空、事故隔離、消防蒸汽、消防豎管等，應布置在安全、明顯、易于開(kāi)啟的地點(diǎn)。

3.6.2  管道器材

選用的管道器材，應能承受操作過(guò)程最苛刻溫度壓力組合時(shí)產(chǎn)生的作用力；管道器材的使用不應超過(guò)規范允許范圍，不得使用規范不允許使用的材料；腐蝕性介質(zhì)管道應慎重選用耐腐蝕材料和腐蝕裕量；不同等級管道的連接，應盡量用法蘭連接，避免異種鋼焊接；危險介質(zhì)管道應盡量避免使用波紋膨脹節去解決管道柔性；劇毒和液化烴管道閥門(mén)，不得采用螺紋閥蓋的閥門(mén)，高壓閥門(mén)應選用壓力密封結構或更好的密封結構。事故隔離閥采用軟密封時(shí)應是防火型；管道密封(法蘭溫度壓力等級、接管型式、密封面型式、墊片材料及結構型式、螺栓螺母材料)應合理選用；新器材的采用應有國家或和行業(yè)權威技術(shù)部門(mén)的鑒定。

3.6.3  管道機械

必須保證管道在設計條件下具有足夠的柔性。尤其對高溫、厚壁、大口徑管道與敏感設備(如泵、壓縮機、透平、空冷器等)連接的管道，作用在設備嘴子上的力和力矩應滿(mǎn)足設備制造商的要求；往復式壓縮機的接管除考慮柔性外，還應進(jìn)行脈沖振動(dòng)分析；兩臺或多臺設備互為備用或切換操作時(shí)應考慮不同工況對應力分析、振動(dòng)分析的影響；冷緊可降低操作時(shí)管道對設備固定點(diǎn)的作用力，但連接轉動(dòng)設備的管道不得冷緊；管道支承結構應可靠、合理。振動(dòng)管道支架不應在廠(chǎng)房、設備上生根。兩相流管道及其它有沖擊荷載的管道其支架應考慮沖擊力的影響；管道開(kāi)孔應予補強。

3.7  土建設計

控制室、配電室及生產(chǎn)廠(chǎng)房的耐火等級應符合GBJ16的要求?？刂剖页蛭ｋU介質(zhì)設備側應是無(wú)門(mén)窗洞口的非燃燒材料實(shí)體墻；有爆炸危險的甲、乙類(lèi)廠(chǎng)房，應采用輕型結構，泄壓面積應符合GBJ16的要求；建筑物和框架安全疏散通道應符合規范；多層建筑物布置有可燃液體設備時(shí)應有防止可燃液體漏至下層的設施；大型動(dòng)力基礎，考慮對廠(chǎng)房的影響應采取隔振措施；火災危險區內承重鋼結構和預應力鋼筋混凝土結構應施行耐火保護，且耐火極限不應小于1.5h；**設防地區，建筑物設計還應符合抗震規范要求；低溫冷儲罐基礎與土壤接觸時(shí)應有防止0℃溫度線(xiàn)穿過(guò)土層的措施。

3.8  供排水設計

污水系統生產(chǎn)裝置特別易引發(fā)火災。全廠(chǎng)性生產(chǎn)污水不得穿越工藝裝置界區；裝置設備區內生產(chǎn)污水的可燃液體分離池，必須設非燃材料蓋板；甲、乙類(lèi)裝置生產(chǎn)污水下水井蓋應密封。

3.9  通風(fēng)設計

散發(fā)有害氣體或蒸汽的廠(chǎng)房，應有通風(fēng)設施，換氣次數應滿(mǎn)足TJ36車(chē)間空氣中有害物質(zhì)最高容許深度要求；機械通風(fēng)的取風(fēng)口應確保送出空氣中有害氣體或粉塵不得超過(guò)車(chē)間空氣中有害物質(zhì)最高容許深度值的30%；可能突然產(chǎn)生大量有害氣體或蒸汽的廠(chǎng)房應設事故通風(fēng)系統。

3.10  消防設計

裝置消防設計的主要是一些固定設施，但裝置四周道路和消防通道及路邊消防栓，將為消防車(chē)輛進(jìn)出和取水提供便利；裝置消防水管道應環(huán)狀布置，進(jìn)水管不應少于兩條，環(huán)狀管道還應用閥門(mén)分成若干**管道段。裝置高大設備群應設高壓水炮保護。甲、乙類(lèi)設備框架平臺高于15cm時(shí)，要設消防給水豎管。著(zhù)火后不能及時(shí)得到冷卻保護會(huì )造成重大事故的設備應設水噴淋或水噴霧系統?？扇家后w泵房和甲類(lèi)氣體壓縮機房，其容積小于500立方米時(shí)，應設固定式篩孔管蒸汽滅火設施。加熱爐爐膛及帶堵頭的回彎頭箱，應設固定式蒸汽滅火設施。操作溫度等于或大于介質(zhì)自燃點(diǎn)的設備接管法蘭要設環(huán)狀蒸汽篩孔管保護。裝置生產(chǎn)區內應配置干粉型或泡沫型滅火器，控制室應配置氣體滅火器。甲、乙類(lèi)裝置區四周應設置火災報警按鈕。感溫、感煙、火焰等報警信號盤(pán)設置在控制室內，控制室還應設火災報警專(zhuān)用電話(huà)；裝置控制室與其它建筑物合建時(shí)，應設單獨的防火分區，并設火災自動(dòng)報警系統。