第五章化工厂设计与安全

1、第五章第五章 化工厂设计与安全化工厂设计与安全一、化工厂的选址与布局一、化工厂的选址与布局二、工艺设计与单元二、工艺设计与单元三、压力容器与设备三、压力容器与设备四、公用工程四、公用工程 一、化工厂的选址与布局一、化工厂的选址与布局1、危险和防护的一般考虑、危险和防护的一般考虑2、工厂的定位问题、工厂的定位问题3、工厂选址的安全问题、工厂选址的安全问题4、工厂布局的安全问题、工厂布局的安全问题1、危险和防护的一般考虑、危险和防护的一般考虑 危险按潜在或直接的危害分一级危险和危险按潜在或直接的危害分一级危险和二级危险。二级危险。 对对一级危险一级危险，在正常条件下不会造成人，在正常条件下不会造成

2、人身或财产的损害，只有触发事故时才会引身或财产的损害，只有触发事故时才会引起损伤、火灾或爆炸。起损伤、火灾或爆炸。 二级危险二级危险是在一级危险失去控制后发展是在一级危险失去控制后发展成的，会造成人身或财产的直接损失。成的，会造成人身或财产的直接损失。典型一级危险有：典型一级危险有：有有易燃物质易燃物质存在存在有有热源热源存在存在有有火源火源存在存在有有富氧富氧存在存在有有压缩物质压缩物质存在存在有有毒性物质毒性物质存在存在人员失误人员失误的可能性的可能性机械故障机械故障的可能性的可能性人员、物料和车辆在厂区的人员、物料和车辆在厂区的流动流动由于蒸气云由于蒸气云降低能见度降低能见度等等典型的二

3、级危险有典型的二级危险有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第一道防护线第一道防护线：为了解决一级危险，并防：为了解决一级危险，并防止二级危险的发生。止二级危险的发生。一是把火源置于易燃物质释放点的上风侧；一是把火源置于易燃物质释放点的上风侧；二是为人员、物料和车辆提供充分的通道二是为人员、物料和车辆提供充分的通道第二道防护线第二道防护线：当二级危险发生时，将人：当二级危险发生时，将人身和财产损失降至最小程度。身和财产损失降至最小程度。一是把危险区域与人员常在区域隔离开一是把危险区域与人员常在区域隔离开二是在关键部位安放灭火器材二是在关键部位安放灭火器材

4、第三道防护线第三道防护线：发生人身伤害事故时，提：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。人员得到迅速救治。防护危险的措施防护危险的措施2、工厂的定位问题、工厂的定位问题化工厂定位，一般遵循以下化工厂定位，一般遵循以下基本原则基本原则： (1)(1)有原料、燃料供应和产品销售的良好的有原料、燃料供应和产品销售的良好的流通条件；流通条件；(2)(2)有储运、公用工程和生活设施等方面良有储运、公用工程和生活设施等方面良好的协作环境；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

5、)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。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度以上的地震度以上的地震区；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、滑坡等危害的山易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山区；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)国家规定的历史文物、生物

6、保护和风景国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区；游览地区；(7)(7)城镇等人口密集的地区。城镇等人口密集的地区。需注意的是，工厂定位除考虑以上因素外，需注意的是，工厂定位除考虑以上因素外，考虑的更多的是经济问题。考虑的更多的是经济问题。工厂工厂选址选址应考虑如下方面：应考虑如下方面：隔开距离，把厂址选择在一个孤立地区。把工厂隔开距离，把厂址选择在一个孤立地区。把工厂置于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高建构筑物要留有一定的间距，防止物体要留有一定的间距，防止物体砸伤行人、汽车司乘人员或临近的设施。砸伤行人、汽车司乘人员或临近的设施。工厂产生的工厂产生的废液废液要经处

7、理后排放。要经处理后排放。工厂的工厂的出入口出入口要格外小心，避免严重的交通事故，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。或车辆离开高速公路冲入工厂。建在有释放建在有释放毒性或易燃气体的工厂毒性或易燃气体的工厂的上风侧。的上风侧。保证有保证有充足的水源充足的水源。最好附近有河流、湖泊，至。最好附近有河流、湖泊，至少保证有消防管网。少保证有消防管网。地形地形方面，厂区内不应有低洼地，否则会形成毒方面，厂区内不应有低洼地，否则会形成毒性或易燃蒸气或液体的积聚。性或易燃蒸气或液体的积聚。3、工厂选址的安全问题、工厂选址的安全问题4、工厂布局的安全问题、工厂布局的安全问题工厂布局是

8、一种工厂内部组件之间相对工厂布局是一种工厂内部组件之间相对位置的定位问题，其基本任务是结合厂位置的定位问题，其基本任务是结合厂区的内外条件确定生产过程中各种机器区的内外条件确定生产过程中各种机器设备的空间位置，获得最合理的物料和设备的空间位置，获得最合理的物料和人员的流动路线。人员的流动路线。化工厂布局普遍采用留有一定间距的区化工厂布局普遍采用留有一定间距的区块化的方法。工厂厂区一般可划分为以块化的方法。工厂厂区一般可划分为以下六个区块：下六个区块：工艺装置区；罐区；公用工艺装置区；罐区；公用设施设施 区；运输装卸区；辅助生产区；管区；运输装卸区；辅助生产区；管理区。理区。对各个区块均有安全要

9、求。对各个区块均有安全要求。加工单元可能是工厂中最危险的区域。首先应加工单元可能是工厂中最危险的区域。首先应该汇集这个区域的一级危险，找出毒性或易燃该汇集这个区域的一级危险，找出毒性或易燃物质、高温、高压、火源等。物质、高温、高压、火源等。加工单元应该加工单元应该离开工厂边界离开工厂边界一定的距离，应该一定的距离，应该是是集中集中而不是分散的分布。过程区和主要罐区而不是分散的分布。过程区和主要罐区有交互危险性，两者最好保持相当的距离。有交互危险性，两者最好保持相当的距离。过程单元除应该集中分布外，还应注意区域过程单元除应该集中分布外，还应注意区域不不宜太拥挤宜太拥挤。过程单元间要隔开一定的距离

10、。过程单元间要隔开一定的距离。对于对于过程单元本身的安全评价，比较重要的因过程单元本身的安全评价，比较重要的因素有：操作素有：操作温度温度；操作；操作压力压力；单元中；单元中物物料料的类型；单元中物料的的类型；单元中物料的量量；单元中；单元中设备设备的类型；单元的的类型；单元的相对投资额相对投资额；救火救火或其它或其它紧急操作需要的空间。紧急操作需要的空间。工艺装置区工艺装置区罐区罐区贮罐，是需要特别重视的装置。它是巨大的能贮罐，是需要特别重视的装置。它是巨大的能量或毒性物质的贮存器。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，容器能够释放出大量的毒性或易燃性的物质，需置于工

11、厂的需置于工厂的下风区域下风区域。贮罐应该安置在厂内专用区域，加强其作为危贮罐应该安置在厂内专用区域，加强其作为危险区的险区的标识标识，使通过的无关车辆降至最低限度。，使通过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足够的罐区和办公室、辅助生产区之间要保持足够的安全距离安全距离。罐区和工艺装置区、公路间要留出有效的罐区和工艺装置区、公路间要留出有效的间距间距。罐区应设在罐区应设在地势地势比工艺装置区略比工艺装置区略低低的区域，决的区域，决不能设在高坡上。不能设在高坡上。通路通路问题。每一罐体至少可以在一边由通路到问题。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

12、由通路到达。达，最好是可以在相反的两边由通路到达。公用设施区公用设施区公用设施区应该公用设施区应该远离远离工艺装置区、罐区和其他工艺装置区、罐区和其他危险区。危险区。工厂布局应该尽量减少地面工厂布局应该尽量减少地面管线管线穿越道路。穿越道路。锅炉和配电锅炉和配电应在易燃液体设备的上风区域。应在易燃液体设备的上风区域。锅炉房和泵站锅炉房和泵站应在火灾或爆炸不会危及的地区。应在火灾或爆炸不会危及的地区。管线在道路上方穿过要注意管线在道路上方穿过要注意重型机械重型机械的行。的行。管路一定不能穿过管路一定不能穿过围堰区围堰区。 冷却塔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，

13、冷却塔不宜靠近铁路、公路或其他公用设施。大型冷不宜靠近铁路、公路或其他公用设施。大型冷却塔会产生很大噪声，应该与居民区有较大的却塔会产生很大噪声，应该与居民区有较大的 距离。距离。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良好的工厂布局不允许铁路支线通过厂区，可以把区，可以把铁路支线规划在工厂铁路支线规划在工厂边缘地边缘地区区解决这个问题。对于罐车和罐车的装解决这个问题。对于罐车和罐车的装卸设施常做类似的考虑。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溅洒，装卸设施应该设置在工厂的下风区域，最好是在区

14、域，最好是在边缘地区边缘地区。 原料库、成品库和装卸站原料库、成品库和装卸站等机动车辆进等机动车辆进出频繁的设施，不得设在必须通过工艺出频繁的设施，不得设在必须通过工艺装置区和罐区的地带，与居民区、公路装置区和罐区的地带，与居民区、公路和铁路要保持一定的安全距离。和铁路要保持一定的安全距离。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。维修车间维修车间是重要的火源，同时人员密集，应该是重要的火源，同时人员密集，应该置于工厂的上风区域。置于工厂的上风区域。研究室研究室与其他管理机构，直接连接是不恰当的。与其他管理机构，直接连接是不恰当的。 废

15、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是工厂各处流出的毒性或易燃物汇集的终点，应该置于工厂的下风远程区域。汇集的终点，应该置于工厂的下风远程区域。 高温煅烧炉高温煅烧炉的安全考虑呈现出矛盾。作为火源，的安全考虑呈现出矛盾。作为火源，应将其置于工厂的上风区，但是严重的操作失应将其置于工厂的上风区，但是严重的操作失误会使煅烧炉喷射出相当量的易燃物，对此则误会使煅烧炉喷射出相当量的易燃物，对此则应将其应将其 置于工厂的下风区。作为折中方案，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。与其他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。设施

16、隔开一定的距离也是可行的方案。管理区管理区 主要办事机构应该设置在工厂的边缘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险区隔离。这域，并尽可能与工厂的危险区隔离。这样做有以下理由：首先，销售和供应人样做有以下理由：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，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，而他们的熟悉工厂危险的性质和区域，而他们的普通习惯如在危普通习惯如在危 险区无意中吸烟，就有险区无意中吸烟，就有可能危及工厂的安全。其次，办公室人可能危及工厂的安全。其次，办公室人员的密度在

17、全厂可能是最大的，把这些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人员和危险分开会改善工厂的安全状况。二、工艺设计与单元二、工艺设计与单元1 1、工艺流程图、工艺流程图2 2、管线配置图、管线配置图3 3、过程物料的安全评价、过程物料的安全评价4 4、过程路线的选择、过程路线的选择5 5、工艺设计安全校核、工艺设计安全校核6 6、加工单元区域的规划、加工单元区域的规划7 7、单元区域的管线配置、单元区域的管线配置 8 8、单元装置和设施的安全设计、单元装置和设施的安全设计1 1、工艺流程图、工艺流程图工艺流程图绘制是化工厂设计初始阶段的工作。工艺流程图绘制是化工厂设计

18、初始阶段的工作。这些流程图经过提炼和修改，最后成为绘制管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。线配置图、平面图、设备图等的基础。工艺流程图的绘制是从基本的过程计算开始的。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，过程可以划分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，方便的子区间划分是：为若干个子区间，方便的子区间划分是：(1)(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)(2)分离，如蒸馏、吸收、吸附、液体萃

19、取、分离，如蒸馏、吸收、吸附、液体萃取、 (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了主要设备、主要物流路线和控制点。2 2、管线配置图、管线配置图管线配置图指管路仪表的线路图，一般包括：管线配置图指管路仪表的线路图，一般包括： (1)(1)开启、关闭、紧急和普通操作的所有过程设施开启、关闭、紧急和普通操作的所有过程设施(2)(2)施工材料的鉴定序号和鉴定人，每条管路的直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径和绝热要求 (3)

20、(3)物流的方向；物流的方向； (4)(4)主要过程和起始管路的识别；主要过程和起始管路的识别；(5)(5)仪表、控制点和连锁装置；仪表、控制点和连锁装置； (6)(6)所有设备的主要尺寸和负荷；所有设备的主要尺寸和负荷； (7)(7)容器、反应器的操作和设计温度容器、反应器的操作和设计温度 (8)(8)装置的标高；装置的标高； (9)(9)释放阀、安全膜等的设定压力；释放阀、安全膜等的设定压力； (10)(10)排水要求；排水要求； (11)(11)必要时要有管路配置的特殊备忘录必要时要有管路配置的特殊备忘录 3 3、过程物料的安全评价、过程物料的安全评价过程物料的选择，应该就物料的物性和危

21、险性过程物料的选择，应该就物料的物性和危险性进行详细地评估，对一切可能的过程物料做总进行详细地评估，对一切可能的过程物料做总体考虑。过程物料可以划分为过程内物料和过体考虑。过程物料可以划分为过程内物料和过程辅助物料两大类型。程辅助物料两大类型。过程内物料是指从原料到产品的整个工艺流程过程内物料是指从原料到产品的整个工艺流程线上的物料，如原料、催化剂、中间体、产物、线上的物料，如原料、催化剂、中间体、产物、副产物、溶剂、添加剂等。副产物、溶剂、添加剂等。过程辅助物料是指实现过程条件所用的物料，过程辅助物料是指实现过程条件所用的物料，如传热流体、重复循环物、冷冻剂、灭火剂等。如传热流体、重复循环物

22、、冷冻剂、灭火剂等。 在过程设计中，需要汇编出过程物料的目录，在过程设计中，需要汇编出过程物料的目录，记录下过程物料在全部过记录下过程物料在全部过 程条件范围内的有程条件范围内的有关性质资料，作为过程危险评价和安全设计的关性质资料，作为过程危险评价和安全设计的重要依据。重要依据。(1)(1)一般性说明资料一般性说明资料 (2)(2)基础物性资料基础物性资料 (3)(3)易燃性资料易燃性资料 (4)(4)反应性资料反应性资料 (5)(5)毒性资料毒性资料 (6)(6)暴露作用暴露作用 (7)(7)放射性资料放射性资料过程物料所需的典型资料如下过程物料所需的典型资料如下4 4、过程路线的选择、过程

23、路线的选择有潜在危险的过程有潜在危险的过程：(1)(1)爆炸、爆燃或强放热过程；爆炸、爆燃或强放热过程； (2)(2)有粉尘或烟雾生成的过程；有粉尘或烟雾生成的过程；(3)(3)在物料的爆炸范围或近区操作的过程；在物料的爆炸范围或近区操作的过程； (4)(4)在高温、高压或冷冻条件下操作的过程在高温、高压或冷冻条件下操作的过程 (5)(5)含有易燃物料的过程；含有易燃物料的过程； (6)(6)含有不稳定化合物的过程；含有不稳定化合物的过程； (7)(7)含有高毒性物料的过程；含有高毒性物料的过程； (8)(8)有大量贮存压力负荷能的过程有大量贮存压力负荷能的过程 (1)(1)对潜在的不稳定的反

24、应和副反应对潜在的不稳定的反应和副反应(2)(2)考虑混合、反应物和热源的低效配置、操作考虑混合、反应物和热源的低效配置、操作故障、设计失误、发生不需要的副反应、热量、故障、设计失误、发生不需要的副反应、热量、反应器失控、结垢等引起的危险反应器失控、结垢等引起的危险(3)(3)评价副反应是否生成毒性或爆炸性物质，是评价副反应是否生成毒性或爆炸性物质，是否会有危险垢层形成否会有危险垢层形成 (4)(4)考察物料是否吸收空气中的水分变潮，表面考察物料是否吸收空气中的水分变潮，表面粘附形成毒性或腐蚀性液体或气体粘附形成毒性或腐蚀性液体或气体 (5)(5)确定杂质对化学反应和过程混合物性质的影确定杂质

25、对化学反应和过程混合物性质的影响响 (6)(6)确保结构材料彼此相容并与过程物料相容确保结构材料彼此相容并与过程物料相容 (7)(7)考虑过程中危险物质的积累考虑过程中危险物质的积累 (8)(8)考虑催化剂行为的各个方面考虑催化剂行为的各个方面反应过程的安全分析反应过程的安全分析有潜在危险的操作有潜在危险的操作有些操作本身具有潜在危险。分析和确定有些操作本身具有潜在危险。分析和确定这些操作的危险件，是过程安全评价的重这些操作的危险件，是过程安全评价的重要内容。要内容。 常见的有潜在危险的操作。常见的有潜在危险的操作。 (1)(1)易燃或毒性液体或气体的蒸发和扩散；易燃或毒性液体或气体的蒸发和扩

26、散； (2)(2)可燃或毒性固体的粉碎和分散；可燃或毒性固体的粉碎和分散； (3)(3)易燃物质或强氧化剂的雾化；易燃物质或强氧化剂的雾化； (4)(4)易燃物质和强氧化剂的混合；易燃物质和强氧化剂的混合； (5)(5)危险化学品与惰性组分或稀释剂的分离危险化学品与惰性组分或稀释剂的分离 (6)(6)不稳定液体的温度或压力的升高。不稳定液体的温度或压力的升高。间歇过程和连续过程比较间歇过程和连续过程比较间歇和连续两种过程方式的比较。间歇和连续两种过程方式的比较。(1)(1)间歇过程各操作单元之间易于隔绝，单元设备间歇过程各操作单元之间易于隔绝，单元设备过程物料持有量较大。连续过程各操作单元连通

27、，过程物料持有量较大。连续过程各操作单元连通，过程物料持有量较少。过程物料持有量较少。(2)(2)间歇过程劳动强度较大，紧急情况下操作者有间歇过程劳动强度较大，紧急情况下操作者有较多的机会介入。连续过程更多地依靠自动控制较多的机会介入。连续过程更多地依靠自动控制(3)(3)间歇过程产物纯度容易控制，过程物料易于识间歇过程产物纯度容易控制，过程物料易于识别。连续过程不稳状态或周期性波动较少；别。连续过程不稳状态或周期性波动较少；(4)(4)间歇过程有详尽的指令和操作规程，可以减少间歇过程有详尽的指令和操作规程，可以减少操作失误或设备的损坏。连续过程的容器或设备操作失误或设备的损坏。连续过程的容器

28、或设备很少需要清洗，不稳态的物料输入也较少；很少需要清洗，不稳态的物料输入也较少；(5)(5)间歇过程有较长的暴露时间。在连续过程中，间歇过程有较长的暴露时间。在连续过程中，有潜在危险的中间体无须贮存加工。有潜在危险的中间体无须贮存加工。5 5、工艺设计安全校核、工艺设计安全校核机械设计、过程和布局的微小变化都有可能机械设计、过程和布局的微小变化都有可能出现预想不到的问题。出现预想不到的问题。（1 1）物料和反应的安全校核。如查询过程物）物料和反应的安全校核。如查询过程物料的毒性，确定过程物料在所有过程条件下料的毒性，确定过程物料在所有过程条件下的有关物性，鉴别一切可能的化学反应，对的有关物性

29、，鉴别一切可能的化学反应，对预期的和意外的化学反应都要考虑。预期的和意外的化学反应都要考虑。 （2 2）过程安全的总体规范。如过程的规模、）过程安全的总体规范。如过程的规模、类型和整体性是否恰当。过程的放大是否正类型和整体性是否恰当。过程的放大是否正确。确。 （3 3）非正常操作的安全问题）非正常操作的安全问题 。如考虑偏离正。如考虑偏离正常操作会发生什么情况，对于这些情况是否常操作会发生什么情况，对于这些情况是否采取了适当的预防措施。采取了适当的预防措施。6 6、加工单元区域的规划、加工单元区域的规划设备配置的直线排列设备配置的直线排列 试图平衡区域规划中互相矛盾的各种因素的多试图平衡区域规

30、划中互相矛盾的各种因素的多年实践，产生了一种为加工工业普遍接受的区年实践，产生了一种为加工工业普遍接受的区域规划方法：单元中大多数塔器、筒体、换热域规划方法：单元中大多数塔器、筒体、换热器、泵和主要管线成直线狭长排列。器、泵和主要管线成直线狭长排列。这种设备排列方法的这种设备排列方法的主要特征主要特征是；是； (1)(1)设备配置直线的两边都与厂区道路连接。这设备配置直线的两边都与厂区道路连接。这样，在救火或其他紧急情况时，设备配置线的样，在救火或其他紧急情况时，设备配置线的主要部分的两边都有方便的通路。连接道路可主要部分的两边都有方便的通路。连接道路可以作为阻火堤，把设备配置线与厂区其余部分

31、以作为阻火堤，把设备配置线与厂区其余部分隔离。隔离。 (2)(2)钢制框架与道路邻接。钢制框架与道路邻接。(3)(3)设备配置直线上的精馏塔、热交换器、馏出设备配置直线上的精馏塔、热交换器、馏出液接受器、回流筒等装置，一般采用框架结液接受器、回流筒等装置，一般采用框架结构平坡式布局方式。构平坡式布局方式。(4)(4)管架也设置在设备配置直线上。管架也设置在设备配置直线上。(5)(5)泵排设置在设备配置直线的旁边，与道路邻泵排设置在设备配置直线的旁边，与道路邻接。接。(6)(6)筒体、泵、装配有观测平台的蒸馏塔以及需筒体、泵、装配有观测平台的蒸馏塔以及需要桥式吊车钢梁导轨吊人的设备，按序定在要桥

32、式吊车钢梁导轨吊人的设备，按序定在设备配置线上，从而把相关的危险操作集中设备配置线上，从而把相关的危险操作集中在一起。在一起。设备以安装在地平面上为宜。设备以安装在地平面上为宜。非直线排列设施的配置非直线排列设施的配置直线排列的设备构成了单元区域的骨架，单元直线排列的设备构成了单元区域的骨架，单元的其他组件，如控制室、压缩机、反应器、溢的其他组件，如控制室、压缩机、反应器、溢流槽、加热炉等，可以设置在直线排列的两边。流槽、加热炉等，可以设置在直线排列的两边。控制室是单元的神经中枢，是单元中最重要的控制室是单元的神经中枢，是单元中最重要的部位。最好是把控制室设置在单元的周边区域。部位。最好是把控

33、制室设置在单元的周边区域。把加热炉设置在侧面风区域。应该尽量保持加把加热炉设置在侧面风区域。应该尽量保持加热炉与其他危险设备的适度分离。热炉与其他危险设备的适度分离。 压缩机剧烈运转，应该注意与其他危险设备适压缩机剧烈运转，应该注意与其他危险设备适当隔离。压缩机容易泄漏气体，应该置于单元当隔离。压缩机容易泄漏气体，应该置于单元的下风区域。压缩机或泵一般安装在室外。的下风区域。压缩机或泵一般安装在室外。对于反应器，主要考虑的是提供充分的空间、对于反应器，主要考虑的是提供充分的空间、反应器内件安全操作的设施以及有关的催化剂反应器内件安全操作的设施以及有关的催化剂。室内装置的配置室内装置的配置对可能

34、释放出毒性或易燃蒸气的情形，对可能释放出毒性或易燃蒸气的情形，设置物理屏障等方法。火源和易燃物源设置物理屏障等方法。火源和易燃物源隔离墙的门或开口，保持在最小数量。隔离墙的门或开口，保持在最小数量。并与像控制中心这样的经常有人员的区并与像控制中心这样的经常有人员的区域隔离开。域隔离开。多层或阶梯式建筑有本身持有的地势多层或阶梯式建筑有本身持有的地势问题。易燃或毒性液体源不应该设置在问题。易燃或毒性液体源不应该设置在火源或人员之上。火源或人员之上。与室外设施相比，需要更加严格地规与室外设施相比，需要更加严格地规范从室内装置撤退的通路。范从室内装置撤退的通路。7 7、单元区域的管线配置、单元区域的

35、管线配置 管线配置的防泄漏设计管线配置的防泄漏设计 工厂化学品的主要泄漏与以下各项成比工厂化学品的主要泄漏与以下各项成比例例 (1)(1)管线的长度；管线的长度； (2)(2)排放口的数量；排放口的数量； (3)(3)管线的复杂性。管线的复杂性。管线的复杂性，一般反映在连接的泵的管线的复杂性，一般反映在连接的泵的数量以及再循环物流的数量两个方面。数量以及再循环物流的数量两个方面。 减少管件泄漏的简单的设计规则如下。减少管件泄漏的简单的设计规则如下。 (1)(1)减少分支和死角的数量。减少分支和死角的数量。 (2)(2)减少小排放口的数量。减少小排放口的数量。(3)(3)按照相同的规范设计小口径

36、的支管，和按照相同的规范设计小口径的支管，和主管一样进行严格的检验确保小的支管主管一样进行严格的检验确保小的支管在交叉点得到加强，并有充分的支撑。在交叉点得到加强，并有充分的支撑。 (4)(4)考虑到管件或容器的热膨胀，管线需要考虑到管件或容器的热膨胀，管线需要有一定的伸缩性。有一定的伸缩性。(5)(5)直接卸料的排放口，应该设在操作者能直接卸料的排放口，应该设在操作者能够观察到的地方。工作系统对这些排放够观察到的地方。工作系统对这些排放口应该进行定期核查和报告。口应该进行定期核查和报告。(6)(6) 保证密封垫在最大内压下也能够紧缩保证密封垫在最大内压下也能够紧缩密封。密封。 (7)(7)减

37、少真空管线减少真空管线( (如真空蒸馏塔上的冷凝如真空蒸馏塔上的冷凝器器) )上的法兰盘数量。上的法兰盘数量。 (8)(8)在阀式取样点应该配置可移动的插头。在阀式取样点应该配置可移动的插头。 (9)(9)要有充分的管道支撑，从放料或从安全要有充分的管道支撑，从放料或从安全阀检验管道的作用力。阀检验管道的作用力。 (10)(10)设置管道应该避免通过可能使其受到设置管道应该避免通过可能使其受到机械损伤的地方。机械损伤的地方。 (11)(11)应该有充分的通道、扶梯等，以免攀应该有充分的通道、扶梯等，以免攀越管件。越管件。 (12)(12)紧固承受高温的大法兰盘应该采用紧固承受高温的大法兰盘应该

38、采用高强度的螺栓。高强度的螺栓。软管系统的配置软管系统的配置对于油船、罐车等的液体物料的装卸，软管的对于油船、罐车等的液体物料的装卸，软管的选择和应用需格外谨慎。应考虑的是：选择和应用需格外谨慎。应考虑的是： (1)(1)软管的适用性，并结合有关软管的标准。软管的适用性，并结合有关软管的标准。 (2)(2)设置紧急状态下迅速隔离的设施，如对于设置紧急状态下迅速隔离的设施，如对于油船卸货，在软管的一端要设紧急隔离阀，在另油船卸货，在软管的一端要设紧急隔离阀，在另一端要设止逆阀，用过流阀替代远程隔离阀等。一端要设止逆阀，用过流阀替代远程隔离阀等。 (3)(3)应该使用螺栓固定的软管夹，不宜使用侧应

39、该使用螺栓固定的软管夹，不宜使用侧卸式的软管夹。卸式的软管夹。 (4)(4)软管系统应用时要有充分的保护和支撑设软管系统应用时要有充分的保护和支撑设施，不用时要防止软管的压破或损坏。施，不用时要防止软管的压破或损坏。 (5)(5)所有高于大气压操作的可移动软管，都应所有高于大气压操作的可移动软管，都应设置排空阀，以便降压时防止软管的折断。设置排空阀，以便降压时防止软管的折断。 管线配置的安全考虑管线配置的安全考虑通常用于管道工程的橡胶支撑物不能用于设备，通常用于管道工程的橡胶支撑物不能用于设备，设备重心之下的水平连接法兰需要用钢性板支设备重心之下的水平连接法兰需要用钢性板支撑。撑。管件和阀门配

40、置的简单和易于识别，是安全操管件和阀门配置的简单和易于识别，是安全操作的重要因素。作的重要因素。对于常设的设备管线，应该有低压报警或高压对于常设的设备管线，应该有低压报警或高压报警。报警。在设备管线上应该安装止逆阀，以防止管线中在设备管线上应该安装止逆阀，以防止管线中流体的回流。流体的回流。对于泵体或设备极有可能泄漏以及大量物料从对于泵体或设备极有可能泄漏以及大量物料从设备无限制流出的情形，应该考虑安装远程操设备无限制流出的情形，应该考虑安装远程操作的紧急隔离阀。作的紧急隔离阀。 8 8、单元装置和设施的安全设计、单元装置和设施的安全设计 装置的安全设计装置的安全设计两个重要概念：两个重要概念

41、：故障自动保险、二故障自动保险、二次概率设计。次概率设计。（1 1）容器的压力释放装置）容器的压力释放装置（2 2）设备或建筑物的爆炸卸荷设施）设备或建筑物的爆炸卸荷设施（3 3）储罐周围的围墙保护）储罐周围的围墙保护（4 4）紧急关闭系统）紧急关闭系统（5 5）过程参数高限或低限启动的关闭装置）过程参数高限或低限启动的关闭装置（6 6）报警装置）报警装置辅助工程设施安全辅助工程设施安全（1 1）蒸汽）蒸汽（2 2）过程用水和锅炉用水）过程用水和锅炉用水（3 3）消防用水）消防用水（4 4）冷却水）冷却水（5 5）压缩气体）压缩气体（6 6）惰性气体）惰性气体 另外，还应考虑另外，还应考虑排水

42、系统的恰当设计是必要的，必要的，装置的抗污染也是重要的。装置的抗污染也是重要的。三、压力容器与设备三、压力容器与设备1 1、压力容器概述、压力容器概述2 2、压力容器设计、压力容器设计3 3、压力容器的制造和安装、压力容器的制造和安装4 4、压力容器定期检验、压力容器定期检验5 5、压力容器安全附件、压力容器安全附件6 6、化工维护的必要性、化工维护的必要性7 7、预防维护、预防维护8 8、非常规运行和有关作业的维护、非常规运行和有关作业的维护9 9、设备的维护、设备的维护1 1、压力容器概述、压力容器概述（1 1）压力容器规范化）压力容器规范化 早在早在1919世纪末就有了对锅炉和压力容器世

43、纪末就有了对锅炉和压力容器规范化的要求。规范化的要求。2020世纪最初的十年，发生世纪最初的十年，发生了近一万起锅炉爆炸，造成了约一万人的了近一万起锅炉爆炸，造成了约一万人的死亡和约一万五千人的伤残。这些血的教死亡和约一万五千人的伤残。这些血的教训使人们对压力容器制造和安装的规范化训使人们对压力容器制造和安装的规范化有了更清醒的认识。有了更清醒的认识。 19071907年，美国年，美国MassachusettsMassachusetts州提出了世州提出了世界上第一部锅炉制造和安装的法规。界上第一部锅炉制造和安装的法规。 19111911年美国机械工程师协会成立了一个年美国机械工程师协会成立了一

44、个专门委员会，后来被称为锅炉规范委员专门委员会，后来被称为锅炉规范委员会。规范压力容器的设计、制造、检验会。规范压力容器的设计、制造、检验和鉴定。和鉴定。在我国，原国家劳动总局在我国，原国家劳动总局19791979年颁布了年颁布了气瓶安全监察规程气瓶安全监察规程；19801980年颁布了年颁布了蒸汽锅炉安全监察规程；蒸汽锅炉安全监察规程；19811981年颁年颁布了压力容布了压力容 器安全监察规程。器安全监察规程。（2 2）非燃火压力容器分类）非燃火压力容器分类压力容器可以粗分为蒸汽锅炉和非燃火压力压力容器可以粗分为蒸汽锅炉和非燃火压力容器两大类型。按照工艺功能可分为四个类型。容器两大类型。按

45、照工艺功能可分为四个类型。 反应容器：主要用来完成物料的化学转化。反应容器：主要用来完成物料的化学转化。如反应器、发生器、聚合釜、合成塔、变换炉如反应器、发生器、聚合釜、合成塔、变换炉等。等。 换热容器：主要用来完成物料和介质问的热换热容器：主要用来完成物料和介质问的热量交换。如热交换器、冷却器、加热器、蒸发量交换。如热交换器、冷却器、加热器、蒸发器、废热锅炉等。器、废热锅炉等。 分离容器：主要用来完成物料基于热力学或分离容器：主要用来完成物料基于热力学或流体力学的组元或相的分离。如分离器、过滤流体力学的组元或相的分离。如分离器、过滤器、蒸馏塔、吸收塔、干燥塔、萃取器等。器、蒸馏塔、吸收塔、干

46、燥塔、萃取器等。 贮运容器：主要用来完成流体物料的盛装、贮运容器：主要用来完成流体物料的盛装、贮存或运输。如贮罐、贮槽和槽车等。贮存或运输。如贮罐、贮槽和槽车等。 压力容器按照其压力容器按照其设计压力设计压力p p的大小，可以的大小，可以划分为低压容器、中压容器、高压容器划分为低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器四个类型。和超高压容器四个类型。 低压容器，低压容器，0.10.1MPaMPap p1.6MPa1.6MPa； 中压容器：中压容器：1.61.6MPa MPa p p10 MPa 10 MPa 高压容器：高压容器：10 10 MPa MPa p p100 MPa100 MPa， 超

47、高压容器：超高压容器：p p100MPa100MPa。 压力容器按照设计压力压力容器按照设计压力p p和容积和容积V V，结合容器结合容器的工艺功能和其中物料的危险性的工艺功能和其中物料的危险性, ,划分为以下三划分为以下三个个类型类型： 第一类容器：非易燃或无毒介质的低压容器；第一类容器：非易燃或无毒介质的低压容器；易燃或有毒介质的低压换热容器和低压分离容器。易燃或有毒介质的低压换热容器和低压分离容器。 第二类容器：第二类容器：pVpV196.2kJ196.2kJ剧毒介质的低压容剧毒介质的低压容器器; ;易燃或有毒介质的低压反应容器和低压贮运易燃或有毒介质的低压反应容器和低压贮运容器；内径容

48、器；内径1 1m m的低压废热锅炉；一般介质的中的低压废热锅炉；一般介质的中压容器。压容器。第三类容器：第三类容器： pVpVl96.2kJl96.2kJ、剧毒介质的低剧毒介质的低压容器；内径压容器；内径1 1m m的低压废热锅炉；中压废热锅的低压废热锅炉；中压废热锅炉；炉； pVpV490.5kJ490.5kJ、易燃或有毒介质的中压反易燃或有毒介质的中压反 应容器；应容器； pVpV490.5kJ490.5kJ 、易燃或有毒介质的低易燃或有毒介质的低压贮运容器；剧毒介质的中压容器；高压或超高压贮运容器；剧毒介质的中压容器；高压或超高压容器。压容器。 （3 3）结构材料的机械性能）结构材料的机

49、械性能 结构材料在受到外力作用时，会有抵结构材料在受到外力作用时，会有抵抗变形和断裂的能力抗变形和断裂的能力, ,称为结构材料的称为结构材料的机械性能。主要包括强度、塑性、韧性、机械性能。主要包括强度、塑性、韧性、硬度等。硬度等。 强度强度: :常用的强度指标有抗拉强度、屈常用的强度指标有抗拉强度、屈服强度、疲劳极限和屈强比。服强度、疲劳极限和屈强比。抗拉强度抗拉强度是指材料在拉伸试验中所能承是指材料在拉伸试验中所能承受的最大表观应力。受的最大表观应力。屈服强度屈服强度又称为屈服极限，是指材料在又称为屈服极限，是指材料在拉伸实验中出现屈服现象时的应力值。拉伸实验中出现屈服现象时的应力值。疲劳极

50、限疲劳极限是指材料经一千万次循环而承是指材料经一千万次循环而承发生破坏的最大应力值。发生破坏的最大应力值。屈强比屈强比是指屈服强度与抗拉强度的比值。是指屈服强度与抗拉强度的比值。屈强比是表征材料机械性能的特征参数。屈强比是表征材料机械性能的特征参数。屈强比越小，发生脆性破坏的可能性越屈强比越小，发生脆性破坏的可能性越小。小。塑性：塑性：塑性是指材料在外力作用下产生塑性形塑性是指材料在外力作用下产生塑性形变的能力。代表塑性指标的是延伸率和变的能力。代表塑性指标的是延伸率和断面收缩率。断面收缩率。延伸率：材料在拉伸断裂后，总伸长与延伸率：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。原始标距长度

51、的百分比。断面收缩率：材料在拉伸断裂后、断面断面收缩率：材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。最大缩小面积与原断面积百分比。韧性：韧性：又称冲击韧性，是指材料抵抗冲又称冲击韧性，是指材料抵抗冲击载荷的能力。从能量观点认为材料在击载荷的能力。从能量观点认为材料在变形过程中，当吸收的能量达到某一数变形过程中，当吸收的能量达到某一数值时便发生断裂，利用断裂前吸收的能值时便发生断裂，利用断裂前吸收的能量的大小来衡量材料的韧性。量的大小来衡量材料的韧性。 硬度：硬度：是指材料抵抗硬物侵入的能力。是指材料抵抗硬物侵入的能力。由于测定方法不同，表示硬度指标的方由于测定方法不同，表示硬度指标的方

52、法有多种，如用金刚石压入法，称为洛法有多种，如用金刚石压入法，称为洛氏硬度；用钢球压入法，称为布氏硬度。氏硬度；用钢球压入法，称为布氏硬度。 安全系数：安全系数：安全系数是承压设备设计中安全系数是承压设备设计中的一项基本因素，是为了在设备使用期的一项基本因素，是为了在设备使用期间对可能损害设备安全的各种闲素提供间对可能损害设备安全的各种闲素提供适当的安全裕度。适当的安全裕度。 2 2、压力容器设计、压力容器设计（1 1）设计的一般要求）设计的一般要求设计设计单位资格单位资格国家规定凡设计锅炉、压力容器的专业国家规定凡设计锅炉、压力容器的专业单位，须经主管部门和劳动部门的审查、单位，须经主管部门

53、和劳动部门的审查、批准。发给设计许可证书，方可承担设计批准。发给设计许可证书，方可承担设计任务。任务。压力容器设计，应由设计单位技术负责压力容器设计，应由设计单位技术负责人批准。设计图纸上应该有设计、校对和人批准。设计图纸上应该有设计、校对和审批人员三级签字。审批人员三级签字。全国性锅炉定型设计，须经国务院主管全国性锅炉定型设计，须经国务院主管部门和国家劳动人事部门审批。部门和国家劳动人事部门审批。压力容器结构压力容器结构压力容器设计应该尽可能避免应力的集压力容器设计应该尽可能避免应力的集中或局部受力状况的恶化。中或局部受力状况的恶化。能够引起应力集中或削弱强度的结构应能够引起应力集中或削弱强

54、度的结构应该互相错开。该互相错开。用的比较多的是椭圆形封头，尽量少采用的比较多的是椭圆形封头，尽量少采用碟形封头。用碟形封头。 压力容器壳体上的开孔压力容器壳体上的开孔，如人孔、手孔如人孔、手孔和检查孔等，一般应为圆形、椭圆形或和检查孔等，一般应为圆形、椭圆形或长圆形。长圆形。材料的选用材料的选用材料的质量和规格应该符合国标、部材料的质量和规格应该符合国标、部标和有关的技术要求。标和有关的技术要求。承压元件必须采用镇静钢，不宜采用承压元件必须采用镇静钢，不宜采用沸腾钢。沸腾钢。选用的钢材要有良好的工艺性能，即选用的钢材要有良好的工艺性能，即轧制、成型、锻造、焊接等冷热加工件轧制、成型、锻造、焊

55、接等冷热加工件能。能。低温容器用钢的突出问题是低温下的低温容器用钢的突出问题是低温下的脆性破裂。脆性破裂。（2 2）设计基础）设计基础设计压力和设计温度设计压力和设计温度最小板材厚度最小板材厚度外压或真空外压或真空 材料选择材料选择非压力负荷非压力负荷支架支架封头封头3 3、压力容器的制造和安装、压力容器的制造和安装（1 1）压力容器制造）压力容器制造 为了确保压力容器的制造质量，国家规为了确保压力容器的制造质量，国家规定凡制造锅炉、压力容器的专业单位，定凡制造锅炉、压力容器的专业单位，须经主管部门和劳动部门的审查、批准须经主管部门和劳动部门的审查、批准，发给制造许可证书，无证单位不准制造发给

56、制造许可证书，无证单位不准制造承压设备。非专业单位若自制自用压力承压设备。非专业单位若自制自用压力容器，须办理申请、审查和批准手续。容器，须办理申请、审查和批准手续。 （2 2）压力容器安装）压力容器安装锅炉和压力容器的专业安装单位须经劳锅炉和压力容器的专业安装单位须经劳动部门审核批准方可从事承压设备的安动部门审核批准方可从事承压设备的安装工作。安装作业必须严格执行国家规装工作。安装作业必须严格执行国家规范，按安装规程的要求施工。安装过程范，按安装规程的要求施工。安装过程应该对安装质量分段验收和总体验收。应该对安装质量分段验收和总体验收。验收由使用单位和安装单位共同进行，验收由使用单位和安装单

57、位共同进行，总体验收应有上级主管部门和劳动部门总体验收应有上级主管部门和劳动部门参加。参加。 4 4、压力容器定期检验、压力容器定期检验压力容器的定期检验，由当地锅炉和压压力容器的定期检验，由当地锅炉和压力容器安全监察机构授权或批准的检验力容器安全监察机构授权或批准的检验单位进行。从事检验的人员应经当地劳单位进行。从事检验的人员应经当地劳动人事部门考核批准。动人事部门考核批准。 （1 1）检验周期）检验周期 压力容器的定期检验周期，可分为外部压力容器的定期检验周期，可分为外部检查、内外部检验和全面检验三个类型检查、内外部检验和全面检验三个类型的周期。检验周期内使用单位根据容器的周期。检验周期内

58、使用单位根据容器的技术状况和使用条件自行确定。但至的技术状况和使用条件自行确定。但至少每年作一次外部检查，每二年作一次少每年作一次外部检查，每二年作一次内外部检验，每六年作一次全面检验。内外部检验，每六年作一次全面检验。 （2 2）检验内容）检验内容外部检查：保温层、防腐层及设备铭牌；外部检查：保温层、防腐层及设备铭牌；容器外表面；焊缝、承压元件及可拆连容器外表面；焊缝、承压元件及可拆连接部位；容器开孔；安全附件；紧固螺接部位；容器开孔；安全附件；紧固螺栓；设备基础和管道支撑等。栓；设备基础和管道支撑等。内外部检验：内外表面的腐蚀、磨损情内外部检验：内外表面的腐蚀、磨损情况；应力集中部位，有无

59、裂纹；衬里有况；应力集中部位，有无裂纹；衬里有无突起、开裂、腐蚀或其他破损；高压无突起、开裂、腐蚀或其他破损；高压容器的主要紧固螺栓应进行宏观检查并容器的主要紧固螺栓应进行宏观检查并做表面探伤。做表面探伤。 全面检验：除包括内外部检验全部款项全面检验：除包括内外部检验全部款项外，还应该做焊缝无损探伤和耐压试验。外，还应该做焊缝无损探伤和耐压试验。 （3 3）压力试验）压力试验压力容器的耐压试验和气密性试验，应在内压力容器的耐压试验和气密性试验，应在内外部检验合格后进行。外部检验合格后进行。如果压力容器的设计压力是如果压力容器的设计压力是p p，液压试验的压液压试验的压力为力为1.251.25p

60、 p；气压试验的压力，低压容器为气压试验的压力，低压容器为1.201.20p p，中压容器为中压容器为1.151.15p p。对于高压或超高对于高压或超高压容器、不采用气压试验。压容器、不采用气压试验。耐压试验后，压力容器无泄漏、无明显变形；耐压试验后，压力容器无泄漏、无明显变形；要求测定残余变形率的，容积残变率要求测定残余变形率的，容积残变率1010，或径向残变率或径向残变率0.00.03 3，即可认为压力容器即可认为压力容器耐压试验合格。耐压试验合格。 对于气密性试验，达到规定的试验压力后保对于气密性试验，达到规定的试验压力后保持持30 30 minmin，在焊缝和连接部位涂肥皂水进行在焊