化工安全工程课程设计

1、课程设计成果说明书 题 目： 炼油厂设计和工艺安全设计 学生姓名： 孙淼 学 号： 100714138 学 院 ： 石油化工学院 班 级： a10 安工 指导教师： 叶继红 浙江海洋学院教务处 2013 年 1 月 11 日 浙江海洋学院课程设计任务书浙江海洋学院课程设计任务书 20132014 学年 第 1 学期 学院 石化与能源工程学院 班级 a10 安工 专业 安全工程 学生姓名(学号)孙淼（100714138）课程名称化工过程安全工程 设计题目炼油厂设计及工艺安全设计 完成期限自2013年12月16日至2013年12月30日 共2周 设 计 依 据 根据化工过程安全等的相关理论， 化工

2、企业总图运输设计规范 gb50489-2009 、 工业企业总平面设计规范 gb50187-93 、 石油化工企 业厂区总平面布置设计规范 sh/t3053-2002 、 建筑设计防火规范 gb50016-2006 、 厂矿道路设计规范 gbj2287 、 压缩机厂房建筑设计 规定 hg/t20673-2005 、 化工管道设计规范 hg/t20695-87 、 化工设备 管道外防腐设计规定 hg/t20679-90 、 化工工厂总图运输施工图设计文 件编制深度规定 hg/t20561-94等相关规范要求 设 计 要 求 及 主 要 内 容 设计要求： 1、学生初步掌握化工安全设计的基本原理、

3、程序和方法，能根据所学理 论知识，对设计项目的生产工艺进行分析和论证 2、提高工程设计计算、工程绘图、计算机应用、文献检索、运用标准与 规范、报告撰写等方面的技能 3、培养严谨的治学态度、务实的工作作风和团队协作精神，综合训练学 生应用系统安全工程方法和其他安全知识独立分析和解决化工企业安全生 产实际工程技术问题的能力，为毕业设计（论文）及将来从事化工安全工 程技术工作奠定基础。 内容包括： 总平面布置安全设计 包括化工厂选址、总体布局、区域规划、装置和设备的平面布置等设计 化工工艺基础安全设计 包括生产工艺危险性分析、工艺管道及仪表流程设计、典型化工设备（如 加热炉、压缩器、塔、反应器、换热

4、器、容器、泵等）工艺安全设计与分 析等 储存设备的安全设计 储存设备安全容量、安全布置、装卸工艺等的分析与设计 以 cad 辅助设计为基础，绘制平面布置图设计图纸 1 张。 参 考 资 料 1翁维勤, 孙洪程, 过程控制. 过程控制系统及工程m. 化学工业出版社, 2002. 2俞金寿, 孙自强. 过程自动化及仪表m. 化学工业出版社, 2007. 3冯倩. 异丁烷催化氧化制备叔丁基过氧化氢d. 湘潭大学, 2012. 4张之平, 周文防, 肖波, 等. l丁烯产品生产工艺路线的探讨j. 化学工 业与工程, 2003, 20(3): 178-184. 5seborg d e, 埃德加, edg

5、ar t f, et al. 过程的动态特性与控制m. 电子 工业出版社, 2006. 6刘国芬. 浅谈炼油厂爆炸危险源辨识及防爆措施j. 石油化工安全环保 技术, 2010, 26(002): 12-14. 7鞠林青. 新建大型炼油厂设计原油和总加工流程的选择j. 炼油技术与 工程, 2012, 42(9): 60-64. 8汤国莲. 炼油厂安全监控系统的建成和应用j. 高桥石化, 2003, 18(1): 46-48. 9张怀国. 炼油厂油品储运系统检修安全的几个问题j. 油气储运, 1996, 12: 016. 10黄敬元. 车间安全管理探讨j. 高桥石化, 2002, 17(1): 5

6、0-52. 指导教师签字日期 浙江海洋学院课程设计成绩评定表浙江海洋学院课程设计成绩评定表 20132014 学年 第 1 学期 学院 石化与能源工程学院 班级 a10 安工 专业 安全工程 学生姓名(学号)孙淼（100714138）课程名称化工过程安全工程 设计题目炼油厂设计及工艺安全设计 指导教师评语 指导教师签名： 年 月 日 答辩评语及成绩 答辩小组教师签名： 年 月 日 摘要摘要:化工厂的规范设计和安全防范措施直接影响到化工厂功能、作用的发挥及生产运营的安全。本 文根据安全设计标准、部门规章、规范等对化工厂选址、总体布局、区域规划及装置和设备等进行平面布 置设计；并对生产工艺进行危险

7、性分析、对工艺管道及仪表进行选型及采用危险性与可操作性研究分析法 对化工设备进行安全分析；同时对储罐区的储存设备安全容量、安全布置、装卸工艺等进行分析与设计。 关键词：化工厂；平面布置；化工工艺；储存设备 abstract：the standard design and safety measures of chemical factory directly affect the function and the safety operation of the chemical factory. according to the safety design standard, departme

8、nt regulations, standard to design the chemical site, the overall layout, regional planning, fixtures and equipment layout; also the production processes was performed risk analysis, process piping was carried out the selection, and used hazop to analyze the safety of chemical equipment; and the sto

9、rage tank area safety capacity, safety arrangements, handling technology was analyzed and designed. key words: chemical factory ; overall layout; chemical process ; storage tank 目录目录 前言.1 1.概述.1 1.1.安全设计标准、部门规章、规范.1 1.2.化工厂分区及其主要建筑物和构筑物.1 1.3.化学物质的性质及火灾、爆炸危险特性.2 1.3.1.异丁烯的性质.2 1.3.2.1-丁烯的性质.2 1.3.3.

10、危险品性质.2 2.总平面布置安全设计内容.2 2.1.化工厂选址.2 2.1.1.厂区概括.2 2.1.2.园区发展优势.3 2.1.3.人力资源.3 2.2.总体布局.4 2.3.区域规划.4 2.3.1.生产区.4 2.3.2.辅助生产区.4 2.3.3.储罐区.5 2.3.4.行政管理区.5 2.4.装置和设备的平面布置.5 2.4.1.精馏车间布置.5 2.4.2.吸附车间布置.6 3.化工工艺基础安全设计内容.7 3.1生产工艺危险性分析.7 3.2工艺管道及仪表流程设计.7 3.2.1.仪表选型.7 3.2.2.管道选型.8 3.3化工设备工艺安全设计与分析.8 3.3.1.前精

11、馏工艺处理单元.9 3.3.2.吸附单元.10 3.3.3.生产单元安全分析小结.12 4.储存设备的安全设计内容.12 4.1储存设备安全容量.12 4.2安全布置.13 4.3装卸工艺的分析与设计.13 5.结束语.14 参考文献.14 前言前言 目前我国 c4 利用率不高，在这种情况下，采用简单的工艺流程合理利用 c4 是我国经济可持续发展 中面临的一项重要任务。因此开发新型的分离方法来综合利用 c4 将是石油化工行业面临的新的挑战。 本厂是一座年产 12 万吨异丁烯和 7.5 万吨 1-丁烯的炼油厂，采用乙烯裂解装置副产的 c4 抽余油为 原料，通过前精馏处理除杂后，再通过吸附分离，得

12、到异丁烯和 1-丁烯产品。采用先进的吸附分离工艺， 操作简单，自动化程度高，在正常操作时无三废产生，绿色环保，运行成本低，原子利用率高。 1. 概述概述 1.1. 安全设计标准、部门规章、规范安全设计标准、部门规章、规范 （1）化工企业总图运输设计规范 gb50489-2009 （2）工业企业总平面设计规范 gb50187-93 （3）石油化工企业厂区总平面布置设计规范 sh/t3053-2002 （4）建筑设计防火规范 gb50016-2006 （5）厂矿道路设计规范 gbj2287 （6）压缩机厂房建筑设计规定 hg/t20673-2005 （7）化工管道设计规范 hg/t20695-87

13、 （8）化工设备管道外防腐设计规定 hg/t20679-90 （9）化工工厂总图运输施工图设计文件编制深度规定 hg/t20561-94 （10）化工企业安全卫生设计标准 hg 20571-1995 （11）工厂企业厂房噪音标准 gb 2348-1990 （12）爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定 gb 50058-92 （13）石油化工企业设计防火规范 gb 50160-2008 （14）石油化工行业标准：企业厂区总平面布置设计规范 sh/t 3053-2002 1.2. 化工厂分区及其主要建筑物和构筑物化工厂分区及其主要建筑物和构筑物 表 1-1 化工厂一览表 序号分区区内主要建筑物和构筑

14、物 1储罐区 原料罐区、成品罐区、仓库（灌装区、装罐站、辅助消防站）、集 水设施 精馏车间精馏塔、冷凝器、换热器、泵、压缩机 吸附车间精馏塔、泵、换热器、吸附塔2生产区 生产过程控制室 3辅助生产区变电站、中心控制室、化验室、维修车间、消防站、装卸台 4行政管理区行政科研楼、中央化验室、中心控制室、医务室、停车场 1.3. 化学物质的性质及火灾、爆炸危险特性化学物质的性质及火灾、爆炸危险特性 1.3.1. 异丁烯的性质异丁烯的性质 异丁烷(isobutylene)是一种无色、稍有气味的气体，分子式：c4h10，分子量：58.12，cas 号：75- 28-5，熔点：-159.6，沸点：-11.

15、8，相对密度(水=1)：0.56，相对蒸气密度(空气=1)： 2.01，饱和蒸 气压(kpa)：160.09(0)，1992(100)，2843(120)，3363(140)，燃烧热(kj/mol)：2856.6，临界温度 ()：135，临界压力(mpa)：3.65，闪点()： -82.8，引燃温度()：460，性质稳定，异丁烷易燃易爆， 爆炸极限 1.9%-8.4%(体积分数)，与氧化剂接触猛烈反应。异丁烷的蒸气比空气重，会在较低处扩散到相 当远的地方，遇火源能着火自燃。存在于裂化气、天然气和石油气中，也能由正丁烷经异构化而制得。 有不愉快臭味。 主要用于与异丁烯经烃化而制得异辛烷，作为汽油

16、辛烷值的改进剂。 1.3.2. 1-丁烯的性质丁烯的性质 常态下均为无色气体，不溶于水，溶于有机溶剂。易燃、易爆。有微弱芳香气味。分子量 56.1，密 度 0.5951g/cm3（20/4） 。爆炸极限为 1.8%9.6%。沸点-6.90。 1.3.3. 危险品性质危险品性质 表 1-2 危险化学品性质 爆炸极限/v%危险物熔点/沸点/闪点/ 上限下限 毒性可燃性 异丁烯-140.3-6.9-778.81.8低毒易燃 1-丁烯-185.3-6.3-8010.01.6低毒易燃 正丁烷-138.4-0.5-608.51.5低毒易燃 异丁烷-159.6-11.8-82.88.51.8低毒易燃 顺 2

17、-丁烯-138.93.7-739.71.6低毒易燃 反 2-丁烯-105.50.88-809.71.7低毒易燃 2. 总平面布置安全设计内容总平面布置安全设计内容 2.1. 化工厂选址化工厂选址 厂址选于南京化学工业园区，地处我国东南部的长江下游，东接富饶的长江三角洲，南靠宁镇丘陵， 西倚皖赣山区，北连江淮平原，地理位置十分优越，位于中国沿海和长江两大经济带交汇处。南京是长 江三角洲经济核心区重要城市和长江流域四大中心城市之一，铁路、公路、水运、航空和管道五种运输 方式齐全，同时南京化学工业园区确定了要大力发展高新技术产业，政策环境也非常有利。 2.1.1. 厂区概括厂区概括 国家级石油化工基

18、地南京化学工业园区成立于 2001 年 10 月，是南京唯一的一家经国家批准， 以发展石油化工为主的化学工业园区。园区规划面积 45 平方公里，重点发展石油与天然气化工、基本有 机化工原料、精细化工、高分子材料、生命医药、新型化工材料六大领域的系列产品。 南京化学工业园区是江苏沿江开发战略的重要组成部分，也是南京市石化产业重点扶持发展区域。 园区以“外向拓展、区域重组、产业整合、环境优化”为发展战略，按照“产业发展一体化、公用设施 一体化、物流输送一体化、环保安全一体化、管理服务一体化”五个一体化的开发方针，通过优化产业 结构，提升产业层次，积极发展循环经济，最终将形成以深度加工和高附加值产品

19、为特征，具有国际竞 争力的石化生产基地、物流中心和化工研发基地。 2.1.2. 园区发展优势园区发展优势 （1）地理位置优势：南京是中国国家区域中心城市（华东） ，华东地区第二大城市，江苏省第一大 城市，国家历史文化名城，国家综合交通枢纽，副省级城市，江苏省省会，国家重要创新基地和科技创 新中心，现代服务中心、现代服务业基地和先进制造业基地，长江航运物流中心，滨江生态宜居城市， 长三角辐射带动中西部地区发展的重要门户城市。目前已成为国家以电子、汽车、化工为主导产业的综 合性工业基地，重要的交通枢纽和通讯中心。 （2）交通运输优势：南京化学工业园区依江临海，位于中国公路、铁路、水路、管道、航空交

20、通枢 纽的位置，交通极其便利。 （3）政策优惠的优势：根据在园区内投资兴办的高新技术生产性企业及区域研发中心的具体情况， 南京化学工业园区将在金融服务和财政等方面给予一定的扶持。 （4）环境治理条件优越：南京化工园区集中建设污水处理厂，固体垃圾处理厂，采用先进的大气， 水和噪音处理设备和工艺，加大了环境治理的力度，杜绝各种乱排乱放现象的发生。 （5）气候条件优越：南京四季分明，无特殊冷热气象和自然灾害，自然条件优越，非常适合建厂和 居住。 （6）园区的公用工程：南京化学工业园区具有完善的公用工程，包括供水、排水、污水处理工程、 通信工程、供热、供气工程及运输工程。 （7）园区合理规划：南京化学

21、工业园区总体发展规划获国家批准，是江苏省政府、南京市政府“沿 江开发”战略的重点工程。 （8）产业基础优势：园区化工产业基础雄厚，尤其以石油化工为甚。中国石化集团公司在南京地区 的多家大型骨干企业均分布在园区内及周边紧邻，逐渐形成了以炼油为龙头的石化产业链以乙烯、 丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等原料为基础，生产合成树脂、有机化工原料，进一步向精细化工产 品延伸。 2.1.3. 人力资源人力资源 （1）人才资源：南京教育、科研水平居北京、上海之后列全国第三位，拥有各类高等院校，为现代 化建设提供了高素质的人力资源。 （2）社会保障和工资待遇：南京具有较完善的医疗、失业、工伤、生育等各种保险和福

22、利措施。 2.2. 总体布局总体布局 本厂的总平面布置，是在总体规划的基础上，根据企业的性质、规模、生产流程、交通运输、环境 保护以及防火、安全、卫生、施工及检修等要求，结合厂区自然条件，经技术经济比较后，设计多种方 案后择优确定而来的。 厂区布置为矩形，东西方向长为 218.5m，南北方向宽为 141.89m，总面积为 31005m2。厂区南侧为 总厂公路。 厂内可划分为行政管理区、辅助生产区、生产区和储罐区。根据建筑物的朝向，主导风向的影响 （常年主导风向为东北风） ，设置行政区于本厂的东北侧，辅助区于中部，生产区于南，储罐区于工厂西 部。 厂区总体布局时主要的布置理念为： 1. 在符合生

23、产流程、操作要求和使用功能的前提下，建构筑物尽量合并、生产设备露天化集中布置， 经济合理有效利用土地； 2. 根据生产装置的性质，结合自然条件，安全生产要求，按功能合理区分，便于生产管理； 3. 根据工艺、运输等要求，结合地形，布置竖向设计必要的工程设施和排水构筑物，合理地进行竖 向设计，使厂区雨水能迅速排出，保证场地不受洪水威胁； 4. 辅助生产和公用工程设施，在符合其特殊要求条件下，尽量靠近负荷中心或主要用户，以节能降 耗； 5. 储运设施应根据物料的性质及运输方式等条件，相对集中布置在运输装卸方便的位置，并靠近与 其有关的生产装置，形成物流传输一体化； 6. 合理组织运输，缩短运输距离，

24、便于相互联系，避免人流、货流交叉，为工厂创造安全的生产环 境和作业场所； 7. 根据建厂条件和生产发展趋势，尽可能处理好近、远期的发展关系，为工厂留有可持续发展余地。 8. 进行厂区的绿化及美化设计。 2.3. 区域规划区域规划 2.3.1. 生产区生产区 生产区包括精馏车间、吸附车间以及生产过程控制室，位于厂区的南部。吸附车间占地面积 384m2， 主要装置有精馏塔、泵、换热器、吸附塔。精馏车间占地面积 576m2，主要包括二个精馏塔。车间外公共 区域设有控制室，控制室占地 275.2m2。生产车间厂房内设置多处自动灭火装置。 2.3.2. 辅助生产区辅助生产区 （1）变电站 变电站位于厂区

25、北侧边缘，靠近总厂大路，方便电线的进出。变电站周围设置围栏，构成了一个相 对独立的区域，可以确保安全生产。 （2）中心控制室 总控制室设在生产车间的旁边，位于主导风向的上风向，是全场自动控制的中心，实时监控生产区、 储罐区及各辅助生产设施的运行情况，同时负责与各部门的联系，调整生产指标。 （3）化验室 化验室设在行政科研楼对面，检测原料、产品质量，保证生产的正常进行，负责日常的检测与化验 工作。 （4）维修车间 维修站位于厂区的中部区域靠南侧，占地面积 606.62m2，内部间隔有机修、仪修、电修等小车间， 分区布置可以避免维修车间之间的相互干扰。同时，维修站与生产车间保持较远距离，可以防止维

26、修车 间产生的火星引起易燃易爆液体发生爆炸。 （5）消防站 主消防站位于厂区中部，对生产车间、行政区、辅助车间的辐射距离均小于 100m。附近设有一蓄水 池，道路设置使厂区发生火灾时，车辆可迅速到达现场。 （6）装卸台 装卸台设置在产品正异丁烯储罐旁的空地，靠近工厂北大门。占地面积 1050m2，负责产品的装卸运 送，周围道路宽阔，交通便捷。 2.3.3. 储罐区储罐区 南京化工园区常年主导风向为东北风，故将罐区设在厂区的最西面，处于主导风向的下风侧，罐区 地面种植草坪，可以最大程度减少罐区的空气污染；同时罐区四周设有封闭式防火堤，在泄露等意外事 故发生时可以阻止液体外渗及火势蔓延。 2.3.

27、4. 行政管理区行政管理区 行政管理区位于厂区的东北侧，处于上风区。行政科研楼的建筑结构大气，设施全面，环境优美。 大楼前设有一个大型的喷水池，周边有花坛绿地，为工人提供良好的工作环境。 中央化验室和中心控制室设立在行政科研楼的对面，远离生产区和机修车间，可以满足其需要比较 洁净，不受震动影响的环境的要求。 同时，在办公楼西侧设置医务室，负责员工的日常体检工作和安全防护宣传监督。停车场设在大门 进口处，用于停放进场员工车辆。 绿化布置：厂区进行了充分的绿化，在行政科研楼的前专设绿化地，可以美化环境。在一些建筑物 的四周植有草坪，消减生产过程中产生的污染物。罐区地面植有大量草坪，发展用地上也进行

28、了充分的 绿化。 2.4. 装置和设备的平面布置装置和设备的平面布置 2.4.1. 精馏车间布置精馏车间布置 1）整体布置 精馏车间采用钢架结构，分两层布置，每层高为 6 米，楼顶为平台。车间长为 32 米，宽为 18 米。 管廊按照物料进入车间及精馏塔走向设置为“t”形。 半露天布置 精馏设备生产中不需要经常看管，受气候影响小，精馏车间采用半露天布置，自然采光和通风好， 可以降低厂房的耐火等级，方便改扩建。同时，以楼层平台嵌入精馏塔，可以起到支撑加固作用，使得 整体建筑更加稳固，将不同的塔布置在一个塔架上，可减少投资和维修费用。 平面布置 精馏车间有 4 个精馏塔，根据流程方向，各精馏塔采用

29、“一”字形布置，自西向东依次为 t0101a（d=4m，h=55.25m，整座塔嵌于车间内部） ，t0101b（d=4m，h=54.5m，整座塔嵌于车间内部） ， t0102b（d=4m，h=65.1m，整座塔嵌于车间内部） ，t0102a（d=4m，h=64.4m，整座塔嵌于车间内部） 。 精馏塔高出楼层部分在楼顶平台之上每隔 5m 设有宽度为 1m 的操作平台。 各塔中心对齐，塔中心据 车间楼板边缘 3m，留有足够的空间供四座塔的日常检验维修。 2）精馏车间各类设备布置 精馏塔：塔设备为半露天设置，用裙座支承安装于基础环上。与塔设备相关的设备如冷凝器、回 流泵等按轴线就近布置，减少管线占地

30、。四座塔成组布置，位于同一轴线上。 冷凝器：精馏塔冷凝器布置在二楼，利用液体的自然重力作用回流进入一层的回流罐，可以降低 能耗。 换热器：塔顶蒸汽经过压缩机压缩后到一楼与塔釜液体进行换热，换热器靠近精馏塔布置，节约 了管道长度。 泵：车间内泵的出口轴线对齐，减少管道铺设的难度，备用泵与相应泵之间的距离不小于 800mm，方便检修更换。 压缩机：压缩机统一布置在压缩机房中。 2.4.2. 吸附车间布置吸附车间布置 1）整体布置 吸附车间采用钢架结构，分 4 层布置，每层高为 6 米，楼顶为平台。车间长为 32 米，宽为 12 米。 管廊按照物料进入车间及精馏塔走向设置为“t”形。 半露天布置 吸

31、附设备生产中不需要经常看管，受气候影响小，吸附车间采用半露天布置，自然采光和通风好， 可以降低厂房的耐火等级，方便扩建。同时，以楼层平台嵌入吸附塔和精馏塔，可以起到支撑加固作用， 使得整体建筑更加稳固，将不同的塔布置在一个塔架上，可减少投资和维修费用。 平面布置 吸附车间有 3 个吸附塔和 3 个精馏塔，根据流程方向，各精馏塔采用“l”字形布置，自西向东依次 为 t0201、t0202、t0203 三个吸附塔，大小相同（d=2.2m，h=12.2m，整座塔嵌于车间内部） ，自北向南 依次为 t0204（d=0.8m，h=10.4m，整座塔嵌于车间内部） ，t0205（d=0.4m，h=10.5

32、5m，整座塔嵌于车间 内部） ，t0206（d=1m，h=19.25m，整座塔嵌于车间内部） 。精馏塔高出楼层部分在楼顶平台之上每隔 5m 设有宽度为 1m 的操作平台。各塔中心对齐，塔中心据车间楼板边缘 3m，留有足够的空间供三座塔的日 常检验维修。 2）吸附车间里各类设备布置 精馏塔：塔设备为半露天设置，用裙座支承安装于基础环上。与塔设备相关的设备如冷凝器、回 流泵等按轴线就近布置，减少管线占地。三座塔成组布置，两个组的轴线互相垂直。 冷凝器：精馏塔冷凝器布置在四楼，利用液体的自然重力作用回流进入二层的回流罐，可以降低 能耗。 换热器：流股之间的换热器成群布置，一部分在三楼，另外一部分在四

33、楼，集中布置节约管路。 泵：车间内泵的出口轴线对齐，减少管道铺设的难度，备用泵与相应泵之间的距离不小于 800mm，方便检修更换。 压缩机：压缩机统一布置在压缩机房中。 3. 化工工艺基础安全设计内容化工工艺基础安全设计内容 3.1 生产工艺危险性分析生产工艺危险性分析 本项目采用 c4 烯烃精馏-吸附工艺，主要分为精馏预处理工和吸附两个工段。在精馏预处理工段， 通过两个精馏塔将 c4 抽余油中正丁烷、异丁烷、2-丁烯、c3 组分和 c2 组分基本上除去，得到异丁烯和 1-丁烯含量为 99.7的混合物，进入吸附工段。在三个吸附塔中，以 5a 分子筛为吸附剂，正己烷为脱附 剂，实现正异构烯烃的分

34、离。吸附塔的三股出料脱附油、吸余油和中间馏分分别进入 1-丁烯精制塔、异 丁烯精制塔和中间馏分塔，得到优等品异丁烯和正丁烯产品。 所以，本工厂采用的工艺只包括精馏和吸附两种化工分离过程，不涉及反应和其它化工过程，且工 艺的操作条件比较温和。精馏的操作条件为 45atm，3050；吸附的操作条件为压力：1atm,温度： 100，所以在工艺上的潜在危险很小。 工艺过程危险、有害因素分析： （1）工艺装置管道泄漏引发中毒、爆炸事故。 （2）工艺装置没设防静电防护引发爆炸事故。 （3）操作违规，引起火灾、机械、淹溺等伤害。 （4）管道阻塞，引发容器爆炸。 （5）操作违章，引发烫伤等伤害事故。 3.2

35、工艺管道及仪表流程设计工艺管道及仪表流程设计 3.2.1. 仪表选型仪表选型 除就地控制、指示或特殊仪表外，现场变送器采用电子式智能型仪表（hart 协议） 。控制阀采用气动 执行机构。所有进出控制室的信号都是电信号。除温度检测元件和特殊测量仪表外，标准的电动信号为 420ma d.c 或 15v d.c。除非对气动信号提出更高的压力要求，气动薄膜控制阀一般采用的气动 信号为 20100kpa。安装在爆炸危险区域的仪表采用本安防爆型或隔爆型。 3.2.2. 管道选型管道选型 管道直径的设计应满足工艺对管道的要求，其流通能力应按正常生产条件下介质的最大流量考虑， 其最大压力降应不超过工艺允许值，

36、其流速应在根据介质的特性所确定的安全流速范围内。 综合权衡建设投资和操作费用。一套化工装置的管道投资一般占装置投资的 20%左右，因此在确定 管径时，应综合权衡投资和操作费用的两种因素，取其最佳值。 操作情况：不同流体按其性质、状态和操作要求的不同，应选用不同的流速。粘度较高的液体，摩 擦阻力较大，应选较低流速，允许压力降较小的管道。为了防止因介质流速过高而引起管道冲蚀、磨损、 振动和噪声等现象，液体流速一般不宜超过 4m/s；气体流速一般不超过其临界速度的 85%，真空下最大 不超过 100m/s；含有固体的流体，其流速不应过低，以免固体沉积在管内而堵塞管道，但也不宜太高， 以免加速管道的腐

37、蚀或磨损。 同一介质在不同管径的情况下，虽然流速和管长相同，但管道的压力降可能相差较大，因此在设计 管道时，如允许压力降相同，小流率介质应选用较小流率，大流率介质应选用较高流速。 确定管径后，应选用复合管材的标准规格，对工艺用管道，不推荐用 dn32、dn65、dn125 的管子。 3.3 化工设备工艺安全设计与分析化工设备工艺安全设计与分析 生产单元采用危险性与可操作性研究（hazop）分析法，对该项目的工艺段的安全性进行分析评价， 并提出解决相应潜在事故的对应措施和相关建议。 （1）设计文件的准备 提供的设计文件包括：设计基础，工艺说明，p&id 物料平衡表，设备平立面图，设备数据表，管道

38、 表、管道等级规定等。 （2）审查目的 根据项目要求，此次审查要达到以下目的： 1）审查设计文件，考虑由于仪表故障、操作错误等原因引起的操作波动是否会导致危险后果； 2）审查设计中对可能产生的危险后果是否已有足够的安全防范措施，如联锁停车等； 3）审查装置的波动是否会影响其它装置包括公用工程，以及其它装置的波动是否会影响本装置。 （3）审查步骤 1）工艺工程师对整个工艺流程作简单介绍，并根据流程将装置划分为多个小部分 节点，每个节点 都是按同样的步骤进行审查。 2）在审查每个节点时，工艺工程师先对这段流程进行详细描述，并说明各设备、仪表以及管线的设 计参数。 3）小组成员针对c4 精馏和吸附分

39、离装置工艺管道和仪表流程图划分出若干节点，利用工艺引导词， 选择一个假设偏差，共同找出引起该假设偏差的原因以及可能导致的危险后果，并根据偏差原因评判设计 中的安全措施是否到位。 3.3.1. 前精馏工艺处理单元前精馏工艺处理单元 表 3-1 脱重组分塔 单元脱重组分塔t0101 偏差原因后果安全保护建议措施 塔釜液位高1）进料量大 2）塔釜液位控制器故障 3）塔底温度过低 1）分离效果变差 2）液泛 3）换热器负荷变大 1）高液位报警 器 2）液位指示器 1）增大塔底液体采储 量 2）定期检测各控制仪 3）温度指示器表 塔底液位低1）塔底温度过高 2）液体采出率过大 3）进料量减小 1）塔底干

40、板，损坏 塔体 2）分离效果变差 1）低液位报警 器 2）液位指示器 3）温度指示器 1）减小塔底液体采出 率 2）定期检测各控制仪 表 塔顶出料中 重组分多 1）回流比减小 2）换热器负荷过大 1）分离效果变差， 影响产品纯度 1）回流流量检 测仪 2）换热器器热 负荷控制仪 3）定期检测塔 顶组分含量 1）加强回流比控制 塔底出料中 轻组分过多 1）回流比过大 2）换热器热负荷过小 1）塔底正异丁烯组 分含量增加 2）正异丁烯收率下 降 1）回流流量检 测仪 2）换热器热负 荷控制仪 3）定期检测塔 底物料 组分 1）加强换热器负荷控 制 塔内温度偏 高 1）进料温度过高 2）换热器负荷过

41、低或过 高 3）塔顶回流量减小 1）压力升高 2） 塔顶出料中重 组分增加 3） 严重时减小塔 设备寿命 1）高温报警 器 2）回流流量检 测仪 1）加强回流 流量控制 2）加强塔底采出率的 控制 塔内温度偏 低 1）进料温度低 2）进料量减少 3）塔顶回流量增大 4）换热器负荷过高或过 低 1）压力降低 2）塔底出料中轻组 分含量增加 3）塔釜液位增 加 1）低温报警装 置 2）回流流量检 测仪 3）温度指示器 1）加强回流流量控制 2）加强塔顶蒸汽采出 量 塔内压力偏 高 1）进料量增大 2）塔内气体量过大 3）塔内温度过高 4）塔顶回流量过小 1）设备寿命减小 2）塔底正异丁烯含 量增加

42、收率降低 1）高压报警器1）减小进料量 2）增大塔顶回流量 3）定期检测仪表 塔内压力偏 低 1）进料量减小 2）塔内温度过低 3）塔顶回流量过大 1）塔顶出料重组分 增多，产品质量降 低 2）塔处理量下降 1）低压报警器1）增大进料量 2）增大塔顶采出量 表 3-2 压缩机 单元压缩机 c0101 偏差原因后果安全保护建议措施 吸气压力偏高1）气阀工作不良 2）塔 t0101 顶部出 气压力大 1）压缩机出料气体量 增大 2）换热器热负荷增大 3）塔釜蒸出量增大 1）高压报警1）检修或更换气阀 吸气压力偏低1）塔 t0101 顶部出 气压力低 2）管线阻力大 1）压缩后气体量过低 不能满足工

43、艺要求 2）热泵系统瘫痪 1）低压报警器1）清洁管线 排气量偏低1） 压缩机转速减小 2） 吸排气阀不良 1）气体泄漏，造成损 失，和火灾爆炸等危 害 2）压缩机发生爆炸 1）排气量指示器1）定期检修 排气压力偏高1） 机器设置出现故 障 2） 出口气阀故障 1）出口温度升高 2）换热器热负荷增大 3）塔底温度升高 1） 排气温度指示 器 2） 排气压力指示 器 1）定期检修 3.3.2. 吸附单元吸附单元 表 3-3 吸附塔 单元t0201、t0202、t0203 偏差原因后果安全保护建议措施 进口压力偏高1）分子筛或管道阻塞 2）阀门故障 3）进料阀开度过大进 料量过多 1）增大吸附床层负

44、荷 2）严重时可能引起塔 器爆裂 1）高压报警器1）清洁管线 2）定期检修阀门 3）减小进料阀开度 进口压力偏低1）进料阀开度过小 2） 管道或塔体有泄 漏 3） 阀门故障 1）床层吸附能 力下降 2）1-丁烯混入吸余油 精馏塔，降低异丁烯 产品纯度 3）泄漏会引起火灾和 爆炸事故 1）低压报警器1）增大进料阀门 开度 2）定期检修阀门 3）定期检修管道 1-丁烯产品中异 丁烯含量增多 1）吹扫时间过短 2）分子筛结焦 1）影响 1-丁烯产品纯 度 1）在线纯度检 测 1）增大产品纯度 检测频率 3）控制系统故障 4）阀门故障 2）影响异丁烯产品纯 度 2）定期检修阀门等 设备 异丁烯产品中

45、1-丁烯含量增多 1）吸附时间过长 2）分子筛结焦 3）控制系统故障 4）阀门故障 1）影响 1-丁烯产品纯 度 2）影响异丁烯产品纯 度 1）在线纯度检 测 1）增大产品纯度 检测频率 2）定期检修阀门 等设备 表 3-4 压缩机 单元压缩机 c0201 偏差原因后果安全保护建议措施 吸气压力偏高1）气阀工作不良 2）吸附塔顶部 出气压力大 1）压缩机出料气体量增 大 2）精馏 t0201 负荷增大 3）影响 1-丁烯产品纯度 1）高压报警1）检修或更 换 气阀 吸气压力偏低1）吸附塔顶部出气 压力低 2）管线阻力大 3）装置漏气 1） 压缩后气体量过低 不能满足工艺要求 2） 漏气可引起火

46、灾或 爆炸 1）低压报警器1）清洁管 线 排气量偏低1）压缩机转速减小 2）吸排气阀不良 1）气体泄漏，造成损失， 和火灾爆炸等危害 2）压缩机发生爆炸 1）排气量指示器1）定期检修 排气压力偏高1）机器设置出现故 障 2）出口气阀故障 1） 出口温度升高 2） 冷凝器热负荷增大 1）排气温度指示器 2）排气压力指示器 1）定期检修 表 3-5 异丁烯储罐 单元异丁烯储罐 偏差原因后果安全保护建议措施 液位高1）仪表显示错误 2）进料流量控制阀失控，开度增 大 1）溢罐，产品损失 2）塔顶压力升高 1）高液 位报警器 1）定期检修报警系 统 液位低1）仪表显示错误 2）回流量控制失误，导致全回

47、流 3）进料流量控制阀失灵，开度减 小 1）泵抽空，导致泵 爆炸 1）低液 位报警器 1）定期检修报警系 统 温度高1）塔内丙烯温度过高 2）塔内压力上升 1）储罐内压力升高1）高温 报警器 1）冷却水系统冷却 2）降低精馏塔内压 3）环境温度过高力 3）做好保温工作 压力高1）罐内温度高 2）进罐异丁烯压力高 1）减短设备使用寿 命 2）异丁烯阀门泄漏 1）高压 报警 1）对储罐各部件定 期检修 2）安装压力自动控 制阀 3）定期进行人工检 查，一旦故障，即时 采取措施解决 压力低1）进罐异丁烯压力低 2）压力显示仪 3）环境温度低失控 4） 环境温度低 1）异丁烯部分气化， 会发损失严重

48、1）低压 报警器 1）定期检修压力控 制仪表 2）安装进进罐异丁 烯压力控制 3.3.3. 生产单元安全分析小结生产单元安全分析小结 生产单元采用 hazop 分析法，对几个重要的节点进行了分析，并提出这些节点可能出现的问题，阐 述了出现问题的原因，并给出了解决方法，同时也提出了相应的安全措施。 生产单元中应主要要关注设备装置的压力，温度，防止有物料泄漏的情况以免造成严重的损失。生 产单元和产品贮存区要严谨火种，设备装置应设置防静电措施。 4. 储存设备的安全设计内容储存设备的安全设计内容 4.1 储存设备安全容量储存设备安全容量 本厂年开工 8000 小时，属于连续生产，储罐主要用来储存原料

49、和产品，大型储罐均位于储罐区，储 罐区总长 52.5m，宽 50m，储罐区主要分为产品储罐区和原料储罐区，两区之间相隔。 产品储罐区：正常生产时两个球罐，设计的存储时间为一周。产品 1-丁烯和异丁烯采用储罐储存， 用铁桶包装，应贮存于阴凉通风的专用仓库内，远离火源，防止包装容器损坏渗漏，为保证产品的连续 供应，产品储罐的容积暂定为一周的产量。 原料储罐区：原料储罐的设立是为了保证生产的正常运行，本项目设计为一天的最大原料储量，由 于容积较大，为安全起见，本项目组采用高标准的球罐。 催化剂的储存采用仓库密封储存，防止其失活。 罐区旁还有一个仓库设有产品的罐装区及装罐站，并配有辅助消防站。 各个储罐之间的间距符合化工企业设计防火规范。储罐区内设置集水设施，设置可控制开闭的排水 设施。 表 4-1 储罐区一览表 区域占地面积/m2名称形式体积/m3直径/m高度/m数量 成品罐区607.151-丁烯球罐300018.019.61 异丁烯球罐500021.222.81 c4球罐200015.717.451原料罐区214.72 正己烷圆筒形