第九章 化工设备的安全运行(-58)

1、化工设备第九章 化工设备的平安运行课件设计：沙剑秋第九章 化工设备的平安运行本章引导 石油、化工行业物料的易燃易爆、毒性、腐蚀性，生产的高温高压和连续性等特点，决定了作为化工设备主体的压力容器容易发生恶性事故，压力容器运行状况的好坏，将直接影响化工生产的连续性、稳定性和平安性。因此加强设备管理，确保压力容器的平安运行是化工生产中必不可少的一项重要工作。本章主要介绍压力容器超压及泄漏的原因和预防措施，容器主要平安防护装置的作用，容器的使用登记和技术档案的内容，容器平安操作的要求及紧急停运的方法等内容。第一节 设备的平安附件一、压力容器的超压及泄漏 压力容器是一种承压设备，其承压能力最大允许工作压

2、力与容器的材质、壁厚、直径等因素有关，在使用中如果由于某些物理或化学反响过程等因素使容器内的实际工作压力超过了容器的最大允许工作压力，即出现超压现象，是容器壁的应力增高，产生过度的塑形变形而引起的破坏。 另外由于材质不良、制造缺陷、密封不严等原因使得压力容器在使用过程中，容器内的介质易泄漏出来，易产生危险。一压力容器产生超压的原因 1、操作失误或零件破损引起容器超压 在实际的操作过程中，工艺要求容器的进气压力时一定时，而且容器能承受的压力也是一定时，但有时为了利用现有的高压气体，那么在容器气体进口管上安装减压阀，是高压气体经过减压阀降压后进入容器内。但如果减压阀损坏或误操作翻开了旁通阀，是高压

3、气体直接进入容器内造成容器超压。有些容器因化学反响或液体蒸发而产生了气体，这时如果容器的出口阀损坏或操作失误而被关闭，容器内压力不断增加而引起超压。 2、容器内化学反响失控引起容器超压 在化工生产中许多反响是放热反响，如聚合反响、氧化反响、氯化反响、中和反响等，进行这些反响的容器一般都装有搅拌装置及夹套或蛇管等冷却装置，以排除反响热，防止容器内温度或压力过度升高。但如果由于投料过快过多、原料不纯、催化剂使用不当，停电、停水使搅拌装置停止搅拌或冷却水停止循环等原因，都会使容器在短时间内温度、压力骤升，导致反响失控而引起容器超压。 3、液化气体充装过量或意外受热引起容器超压 液化气容器设计时为了防

4、止物料受热膨胀设定了“充装系数，也就是不允许装满，要留有一定的气相空间，假设过量充装，致使容器内在较低温度下被液体充满，当器内液体受环境影响温度升高时，压力就会急剧增大引起容器超压。在允许的装料范围内，如果由于操作失误、自动调节阀失灵、容器周围发生火灾等，也使容器内的温度或压力增高引起容器超压。 4、容器内燃烧爆炸引起容器超压 可燃性介质，无论是气态、液态还是固态在适宜的条件下，都可以在容器内发生燃烧、爆炸等剧烈的氧化反响，使容器内压力升高引起容器超压。这一般有两种情况，一是盛装可燃性气体的容器混入了助燃性气体，当混合气体中可燃气体的浓度在一定的爆炸范围内时，假设遇静电火花、冲击、摩擦剂绝热压

5、缩或是自燃等因素那么引起燃烧爆炸；二是如果容器内同时存在固体或液体的可燃性介质或助燃性气体空气或氧气，那么在一定的条件下会迅速进行氧化反响，产生大量的燃烧热，是容器内气体受热膨胀，压力急剧升高。二防止压力容器超压的方法 1、操作失误或零件破损引起容器超压 在有超压可能的容器上装设平安泄放装置。除此之外：1实行平安操作挂牌制度；2严格控制每次的投料量及原料的纯度；3对盛装液化气的容器，应严格按规定的充装量进 行充装，并严防容器意外受热； 4对装有易于发生聚合反响的碳氢化合物的容器，应在物料中参加阻聚剂，并防止混入能促进聚合的杂质，容器内物料储存的时间不宜过长。三压力容器产生泄漏的原因及预防措施

6、原因： 1设备本身的原因。设备由于腐蚀、裂痕、变形、疲劳、脱碳和渗碳引起材质的变化，设备和配管的伸缩和热膨胀、低温脆性等产生了泄漏点。 2运转和控制方面的原因。设备在运行过程中温度和压力异常升降，流速和流量异常，堵塞、结水垢、冻堵、水锤作用，热平衡或原料平衡被破坏、停电、停水、停气等引起泄漏。 3使用和维修方面的原因。设备在试验和检查时观察、判断失误，保养和维修方法等不当，安装和调配不良引起受力不均匀等导致泄漏。 防止容器泄漏要根据泄漏的类型、泄漏物的状态、泄漏压力及时间等综合考虑，选择适当的方法，采取相应的对策。二、压力容器的平安防护装置 压力容器的平安防护装置是指为了保证容器平安运行而装设

7、在设备上的一种附属构件。如平安阀、爆破片、压力表、液面计、温度计，紧急放空阀、紧急迫断装置，消除静电、防雷击装置等。一平安阀 1、平安阀的构造及工作原理 作用：当容器在正常工作压力下运行时，它能保持严密不漏，而当容器内的压力超过规定值时，那么自动开启式容器内的介质局部或全部排出，并能发出较大的气流声响而起到自动报警的作用。分类：弹簧式平安阀、重锤式平安阀、杠杆式平安阀弹簧式平安阀重锤式平安阀弹簧式平安阀结构：如右图可见，阀体与设备是连通的，容器正常工作时介质作用于阀瓣上的力小于弹簧对阀瓣的压力，所以阀瓣紧靠在阀体上，设备内的介质不能排出；当容器内的压力超过规定的工作压力并到达平安阀的开启压力时

8、，介质作用于阀瓣上的力大于弹簧对阀瓣的压力，于是阀瓣离开阀体，平安阀开启，设备内的介质排出，当排出一局部介质后容器内压力很快降至正常的工作压力，此时介质作用于阀瓣上的力小于弹簧对阀瓣的压力，阀瓣又紧靠在阀体上使平安阀关闭，设备继续工作。 优缺点：平安阀优点是只排放规定局部的压力，当压力降至正常工作压力时阀就可自动关闭，不影响设备的正常工作，且平安阀调整比较容易。平安阀缺点是密封性较差，且难以适应快速泄放要求，对某些介质阀瓣易粘结。 应用：平安阀适用于介质比较清洁的气体空气、水蒸气等的设备上，不宜用于介质具有剧毒性的设备，更不能用于容器内有可能产生剧烈的化学反响而使压力急剧升高的设备。2、平安阀

9、的选用1结构型式：大多数选用弹簧式平安阀。假设工作介质有毒、易燃、易爆，那么选用封闭式平安阀；对高压容器及平安泄放量较大的中、低压容器可选用全启式平安阀。2泄放量：平安阀的泄放量必须大于等于容器的泄放量。3压力范围：平安阀在容器设计温度下的许可压力大于等于容器的设计压力。3、平安阀的安装与调试1平安阀应垂直安装在压力容器液面以上的气相空间，或安装在连接容器气相空间的接管上。沉着器到平安阀之间的连接管和管件的通孔截面积均不得小于平安阀的进口面积。2在压力容器和平安阀之间一般禁止装设中间截止阀，但对盛装易燃、有毒或黏性较大介质的容器，为了便于对平安阀进行更换和清洗，可在容器和平安阀之间装设截止阀，

10、但此截止阀的结构和通径尺寸不得阻碍平安阀的正常泄放。在容器正常工作时此截止阀必须处于全开状态并加铅封，凡动用此截止阀都应有操作记录。3平安阀后的排放管如有出现冷凝液体的可能，那么应考虑有自动排放设施，封闭式平安阀排放管的内径不得小于平安阀出口管的公称直径。4平安阀在安装前应进行压力试验和气密性试验，合格后在进行调整和校验。校验合格的平安阀在安装好有关附件后应进行铅封。4、平安阀的使用与维护 保持阀体清洁；经常检查阀的铅封是否完好，重锤或调节螺母是否被调整；发现泄漏应及时更换或检修；定期手提排气以冲刷污物。平安阀常见故障、产生原因及排除方法参见教材表格9-2。二爆破片 1、爆破片装置的构造及工作

11、原理 爆破片装置是由爆破片、夹持器及接管法兰组成。 爆破片：由金属或非金属制成的薄片，是爆破元件，起控制爆破压力的作用 夹持器：以一定的方式将爆破片固定，然后装在容器的接口法兰上。 工作原理：爆破片是一种断裂型的平安泄放装置，当容器内的压力到达爆破片爆破片的爆破压力时，爆破片破裂，容器内的介质迅速泄放，压力很快下降，从而使容器得到保护。爆破片爆破片安装结构示意图 2、爆破片的适用范围 优缺点：爆破片具有结构简单、动作迅速，在正常工作压力时能保证容器完全密封，泄压迅速，排放能力不受限制等优点；但是爆破片一旦破裂不能继续工作，容器也被迫停止运行。 适用： 1由于物料的化学反响或其他原因内压力在瞬间

12、急剧上升的场合。 2工作介质为剧毒气体或极为昂贵气体的场合。 3工作介质易于结晶、聚合或黏性较大，容易堵塞平安阀或使阀瓣被粘住的场合。 3、爆破片的安装和使用要求1仔细核对铭牌上的各项指标，应与被保护的容器的要求一致。2安装前将爆破片和夹持器的密封面擦拭干净。3爆破片装置与容器的连接管线应为直管，其通道面积不得小于爆破片的泄放面积，泄放管线应尽可能垂直安装。4爆破片装置泄放管的内径应小于爆破片的泄放口径，假设爆破片破裂有碎片产生时，应装设拦网或采取其他不使碎片堵塞管道的措施。5在爆破片装置与容器之间一般不允许装任何阀门，由于特殊原因安装的，运行中必须保持全开状态。三压力表1、压力表的类型及构造

13、 作用：用来测量容器内部压力的仪表。直接测出容器内部介质的压力值，以便一旦发生异常情况可及时发现和做出处理。 类型：按结构原理分为液柱式、弹性元件式、活塞式和电量式。使用最多的是弹性元件式压力表。各种压力表 构造：单圈弹簧管压力表构造如右图 根据弹性元件的变形程度来确定被测的压力值。特点是结构牢固，密封性好，具有较高的准确度，对使用条件的要求也不高。2、压力表的选择和使用 1压力表的最大量程应与容器的最高工作压力相适应。一般为容器最高工作压力的1.53倍，最好取2倍。量程过大读数准确性差，但假设量程过小使弹性元件长期处于较大的变形状态下，易产生永久变形，引起误差增大和使用寿命降低。 2压力表必

14、须有足够的精度。低压容器上使用的压力表读数精度不低于2.5级指允许误差为表盘刻度极限值的2.5%；中压及高压容器上使用的压力表精度不低于1.5%。压力表的表盘大小应保证操作人员能清楚地看到压力指示值，因此表盘直径一般不小于100mm。 3压力表使用过程中出现异常应立即停止使用。 包括： 指针失灵 外表玻璃破碎或表盘刻度模糊不清 表内弹簧管泄漏或指针松动 铅封损坏或超过校验有效期限 指针断裂或外壳腐蚀严重 其他影响压力表正常使用的缺陷3、压力表的安装及维护 1压力表的校验和维护应符合有关规定。 2)压力表的安装位置应便于操作人员观察，应防止使压力表收到辐射热、低温及振动的影响。 3压力表的接管应

15、直接与容器本体相连。根据情况加设隔离缓冲装置。四液面计和温度计 1、液面计的类型 液面计是用来观察设备内部液位变化的构件。 按结构型式有玻璃管液面计、玻璃板液面计、浮子液面计和浮标液面计。玻璃板液面计最常用。 2、液面计的选用 1设备高度在3m以下，一般选用玻璃管或玻璃板液面计。 2设备高度在3m以上，应采用浮标液面计。 3安装使用前，对液面计进行水压试验。各种液面计3、温度计 石油、化工生产中对温度的控制一般都比压力控制严格，所以容器上常安装温度计。常用的温度计有膨胀式、电阻式、热电式和辐射式等。各种温度计第二节 压力容器的平安使用一、压力容器的使用登记与技术档案 压力容器使用登记是在容器检

16、验和核实平安状况等级的根底上，对压力容器进行的注册和发放使用证。其目的是为了限制无平安保障的压力容器的使用，建立容器的技术档案，为正确合理使用压力容器提供依据。通过压力容器的技术档案可以使容器的管理部门、使用及维护人员全面掌握容器的技术状况，了解和掌握其运行规律，提高容器的平安管理水平。所以每台压力容器都应进行登记和建立技术档案。一 压力容器的使用登记 1、使用登记的依据 根据国务院公布的?特种设备平安监察条例? 和?特种设备行政许可实施方法?的规定，压力容器的使用单位应向市级质量技术监督部门办理使用登记。国家质量监督检验检疫总局锅炉压力容器平安监察局根据?特种设备平安监察条例?的规定，制定了

17、?锅炉压力容器使用登记管理方法?，据此，每台锅炉压力容器在投入使用前或投入使用后30日内，使用单位应当向所在地机关申请办理使用登记，领取使用登记证。 2、使用登记的要求 使用单位申请办理使用登记时，需逐台向登记机关提交压力容器及其平安阀、爆破片及紧急迫断阀等平安附件的文件，如平安技术标准要求的设计文件、产品质量合格证明、安装及使用维修说明、制造和安装过程监督检验证明、压力容器平安性能监督检验报告、压力容器安装质量证明书、压力容器使用平安管理的有关规章制度等。 压力容器平安状况发生变化、长期停用、移装或过户的，使用单位应向登记机关申请变更登记。 使用单位申请办理使用登记时，应当逐台填写?压力容器

18、登记卡?。 3、使用登记的审核 登记机关经审核合格，办理使用登记证。并按照?锅炉压力容器注册代码和使用登记证号码编制规定?，编写注册代码和使用登记证号码，登记机关在发证后5个工作日内将登记信息传送给地县级质检部门。县级质检部门接到登记信息后，应当及时对新增锅炉压力容器的使用情况实施平安监察。二 压力容器的技术档案 技术档案包括以下内容： 压力容器登记卡 压力容器设计技术文件 压力容器的制造、安装技术文件和相关资料 压力容器定期检验、检测记录以及检验的相关技术文件和资料 压力容器平安附件的校验、修理及更换记录 压力容器修理方案、实际修理情况记录及相关文件和资料 压力容器技术改造的方案、图样、材料

19、质量证明书，施工质量检验及技术文件和资料。 压力容器有关事故的记录和处理报告。 三压力容器的平安状况等级 为了掌握每一台投入使用的压力容器的平安状况，在新容器使用前及在用容器定期检验后，都要核定其平安状况等级。新容器平安状况等级的核定工作是在使用单位办理容器使用登记手续后，由登记机关认定；在用容器是在定期检验后，根据?在用压力容器检验规程?所规定的评定标准，由检验单位签发的检验报告认定。压力容器的平安状况共分为五个等级。详见教材表格9-4。一压力容器使用单位的职责 要做好压力容器的平安技术管理工作，首先要从组织上予以保证，企业要有专门的机构、配备专业技术及管理人员，具体负责压力容器的技术管理和

20、平安监察工作。企业装备厂长或总工程师是压力容器平安技术管理的总负责人，并指定具有压力容器专业知识的工程技术人员负责平安技术工作。企业的设备动力部门是企业对压力容器平安技术管理的职能部门，石油、化工行业的生产车间由设备主任和设备管理员负责。1贯彻执行?特种设备平安监察条例?、?压力容器平安技术监察规程?等压力容器的技术法规，编制压力容器的平安规章制度。2参与压力容器安装的验收和试车工作，监察容器的检验、维修和平安附件的校验情况。3编制压力容器的定期检验方案，并负责实施；对容器的检验、修理、改造和报废等进行技术审查。4向主管部门报送当年压力容器数量和变动情况的统计表，容器定期检验方案的实施情况及存

21、在的主要问题等。5负责压力容器的检验、焊接及操作人员平安技术培训的管理，容器使用登记和技术资料的管理。6负责或协助进行压力容器事故的调查和处理工作。二)压力容器平安操作的根本要求 1、严格遵守操作规程，认真填写操作记录 2、平稳操作，严禁超温超压 3、坚持运行期间巡回检查，防止异常情况发生 4、压力容器作业人员应具备根本知识和技能 掌握压力容器的根本知识，了解化工设备的技术特性、结构特点和平安操作知识。 了解所在工段的工艺流程、工艺参数，熟识岗位操作法，熟悉并严格执行本岗位工艺操作规程。 能正确使用设备，如容器的开、停车操作和平安本卷须知。 掌握各种平安装置的型号、规格、性能及用途，会检查、判

22、断设备平安附件是否正常。 针对可能发生的事故采取防范措施，在设备出现异常情况时，能及时、正确地进行紧急处理。三压力容器的维护与保养 压力容器的维护保养工作包括防止腐蚀和消除“跑、冒、滴、漏方面。三、压力容器的紧急停运 压力容器在运行中假设出现超温超压，采取措施仍无效果，而且有继续恶化的趋势，或出现裂纹、变形、严重泄漏以及平安装置失效，操作岗位附近发生火灾等直接威胁到容器的平安时，作业人员应立即采取紧急措施，停止容器运行并报告有关部门。 1、压力容器紧急停止运行的条件1容器的工作压力、介质温度或壁温超过规定值，采取措施仍不能得到有效控制2容器的主要受压元件发生裂缝、鼓包、变形、泄漏等危及平安的缺

23、陷3容器的平安附件失效4接管、紧固件损坏，难以保证设备平安运行5发生火灾直接威胁到压力容器的平安运行6容器充装过量7容器的液位失控，采取措施仍不能得到有效控制8容器与管道发生严重振动，危及设备的平安运行9低温绝热压力容器外壁局部存在严重结冰，介质的压力和温度明显上升2、压力容器紧急停止运行的操作 压力容器紧急停止运行时，应先切断外来原料，再有效撤除处于危险状态的容器内的物料。首先应切断电源，使向容器内输送物料的运转设备，如泵、压缩机等停止运行，同时联系有关岗位停止向容器内输送物料。其次再迅速翻开出口阀，泄放容器内的气体或其他物料，必要且可行时可翻开放空口将气体排入大气中；对于系统性连续生产的设

24、备，紧急停止运行时必须做好与前后岗位的联系工作；操作人员在处理紧急情况的同时，应立即与上级主管部门及有关的技术人员、领导取得联系，以便有效控制险情，防止发生更大的事故。第三节 典型化工设备常见事故及案例一、锅炉、压力容器及压力管道常见事故及案例 锅炉、压力容器和压力管道由于其本身的结构特点、内部介质、工作条件和环境等因素决定了属于事故多发设备。 1、压力容器发生事故的原因和案例 原因：材料选不当，结构设计不合理，制造质量低劣； 平安附件不全或失恋； 介质易燃、易爆、有毒、有腐蚀，操作条件高温、高压等。 2、锅炉发生事故的原因及案例 原因：锅炉在运行过程中，由于制造、特别是焊接质量低劣或安装错误

25、；平安阀、压力表、水位监控仪表，自动上水装置失灵；积垢过多堵塞炉管，排污阀泄漏、关闭不严或忘记关闭；违章操作或误操作，使用、维护、修理及管理不善等原因引起事故。如炉膛、壳体爆炸，炉管爆裂、变形和失效，锅炉严重缺水、烧干等。3、压力管道发生事故的原因和案例 原因：操作失误、违章作业和使用维护不周； 由于腐蚀使管壁减薄、强度缺乏而破裂，气流脉动引起管道的剧烈振动会产生疲劳断裂，平安阀、压力表失灵使管道不能及时得到准确测量和监控，会引起超压事故。其次是设计、制造、安装及检修不合理等方面的原因。 二、塔、槽、釜类设备常见事故及案例原因：1、违章作业或操作失误 2、维护不周或严重腐蚀 3、设计不合理或制

26、造缺陷 三、换热设备常见事故及案例 原因：换热设备由于设计不合理，制造质量，特别是焊接质量低劣，严重泄漏、腐蚀、违章操作或操作失误等都会引起燃烧爆炸事故。最易发生泄漏的部位时焊接接头处、封头与管板连接处、管束与管板连接处及法兰连接处，对管壳式换热器而言，频繁开停车、温度变化过大及振动等也都会引起泄漏。另外管壳式换热器在运行中，管束在管孔中易产生腐蚀，管壁结垢也是常见的，这不仅降低传热效果，严重时甚至堵塞管道，当壳程流体I流速增大时会诱导和引发管束的振动等。事故案例案例1 安徽某化肥厂汽车槽车液氨储罐爆炸1事故经过 1987年6月22日14时05分，安徽省阜阳地区毫州市化肥厂，派往太和化肥厂装运

27、液氨21台储罐车在返厂途中，行驶到仉邱区港集乡时，液氨储罐尾部已向外冒白色氨雾，接着“轰的一声巨响，液氨储罐发生爆炸。爆炸后重77.4公斤的储罐后封头飞出64.4米远，直径0.8米、长3米重达770公斤的罐体挣断四根由8号钢丝制成的固定绳，向前冲去，先摧毁驾驶室, 挤死一名驾驶员，冲出95.7米远时又撞死3人。从罐内泄出的液氨和氨气使87名赶集的农民灼伤、中毒，先后66人住院治疗。液氨和氨气扩散后覆盖约200棵树和约7000平方米的农田作物均被毁。这起爆炸事故共造成10人死亡，49人重伤。2事故原因1液氨储罐制造质量低劣。该储罐的纵、环焊缝均未开坡口，所有的焊缝均未焊透，10毫米厚的钢板，熔合

28、深度乎均为4毫米，X光拍片检查，全部不合格，该罐原是一台固定式容器，由毫州市化肥厂自行改制为汽车储罐。但因无整体底座，无法与汽车车厢连接，而且只装了压力表和平安阀，其他附件均未安装。2压力容器使用管理混乱。该罐投入使用后从未进行过检查，厂方对罐体质量情况一无所知。爆炸前，罐体上已出现多处裂纹，有的裂纹距外外表仅1毫米。3充装违反规定。充装前未进行检查，充装时也没有进行称重，充装没有记录，计量仅凭估计，不能保证充装量小于规定值。4违反危险品运输规定。未到当地公安部门办理危险品运输许可证，也未遵守严禁危险品运输通过人口稠密地区的规定。3防范措施1对压力容器开展深入地平安大检查。对制造质量低劣的存有

29、平安隐患的压力容器，要采取严格措施进行处理，缺陷严重的要坚决停用。对超期未检验的压力容器要进行检验，对自行改造的压力容器不符合要求的要进行更新。新压力容器必须有出厂合格证，必须由具有压力容器制造许可证的单位制造，以杜绝质量低劣的压力容器投入使用。2严格危险品的运输。运输危险品必须到当地公安部门办理手续，并应按指定的时间和行驶路线运输，以防止发生事故和扩大事故的危害程度。 3严格液化气体的充装管理。充装前必须对储存容器进行检查，不合格的不能充装。充装时要认真计量，防止过量充装。案例2 山东博丰大地工贸“7.27爆炸事故1事故经过 2007年7月27日8时55分左右，山东博丰大地工贸发生爆炸事故，造成2人死亡。山东博丰大地工贸位于敬仲镇工业区，职工人数100人，主要产品为甲醛、乙醛、季戊四醇，副产甲酸钠、甲酸钙。2007年7月23日，公司生产经理齐建军联系无资质施工队负责人许金年为本公司一新建的季戊四醇母液沉降罐进行除锈防腐。双方签定平安合同后，7月25日下午许金年带着操作工陈光亮、陈长军开始除锈作业。7月27日早上，许金年安排陈光亮、陈长军轮流进罐作业，