化工厂设计和操作安全概述

第三章化工厂设计和操作安全第一节工厂的定位、选址和布局第二节化工工艺设计第三节化工单元区域规划第四节压力容器的设计、制造和检验第五节化工装置维护第六节公用工程设施安全第一节工厂的定位、选址和布局一、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二级危险。1.典型一级危险有：有易燃物质存在有火源存在有压缩物质存在人员失误的可能性人员、物料和车辆在厂区的流动由于蒸气云降低能见度等。有热源存在有富氧存在有毒性物质存在机械故障的可能性对一级危险，在正常条件下不会造成人身或财产的损害，只有触发事故时才会引起损伤、火灾或爆炸。2.典型的二级危险有火灾游离毒性物质的释放跌伤爆炸倒塌碰撞二级危险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。3.防护危险的措施对于所有上述两级危险，可设置三道防护线。(1)第一道防护线：为了解决一级危险，并防止二级危险的发生。在工厂的布局和规划中可考虑：根据主导风的风向，把火源置于易燃物质可能释放点的上风侧；为人员、物料和车辆的流动提供充分的通道等。(2)第二道防护线：当二级危险发生时，将人身和财产损失降至最小程度。在工厂的选址和规划方面可考虑：把最危险的区域与人员最常在的区域隔离开；在关键部位安放灭火器材等。(3)第三道防护线：发生人身伤害事故时，提供有效的急救和医疗设施，使受到伤害的人员得到迅速救治。二、工厂的定位问题工厂定位，面对的是一个计划中的工厂和一个现实的环境，要解决的问题是把工厂建于何处。化工厂定位，一般遵循以下基本原则：(1)有原料、燃料供应和产品销售的良好的流通条件；(2)有储运、公用工程和生活设施等方面良好的协作环境；(3)靠近水量充足，水质优良的水源；(4)有便利的交通条件；(5)有良好的工程地址和水文气象条件。工厂应避免定位在下列地区：(1)震断层地区和基本烈度9度以上的地震区；(2)厚度较大的III级自重湿陷性黄土地区；(3)易遭受洪水、泥石流、滑坡等危害的山区；(4)有开采价值的矿藏地区；(5)对机场、电台等使用有影响的地区；(6)国家规定的历史文物、生物保护和风景游览地区；(7)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，考虑的更多的是经济问题。三、工厂选址的安全问题工厂选址仍然是一种工厂相对于其环境的定位问题。考虑如下方面：隔开距离，把厂址选择在一个孤立地区。如果客观条件不允许，可以依据主导风，把工厂置于社区的下风区。工厂的高建、构筑物要留有一定的间距，防止物体砸伤行人、汽车司乘人员或临近的设施。工厂产生的废液要经处理后排放。工厂的出入口要格外小心，避免严重的交通事故，或车辆离开高速公路冲入工厂。临近有释放毒性或易燃气体的工厂，则建在其上风侧。保证有充足的水源。最好附近有河流、湖泊，至少保证有消防管网。地形方面，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。四、工厂布局的安全问题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人员的流动路线。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下六个区块：工艺装置区；罐区；公用设施区；运输装卸区；辅助生产区；管理区。对各个区块的安全要求如下。

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，找出毒性或易燃物质、高温、高压、火源等。这些地方有很多机械设备，容易发生故障，加上人员可能的失误而使其充满危险。在安全方面惟一可取之处是通常过程单元人员较少。加工单元应该离开工厂边界一定的距离，应该是集中而不是分散的分布。后者有助于加工单元作为危险区的识别，杜绝或减少无关车辆的通过。要注意厂区内主要的火源和主要的人口密集区，由于易燃或毒性物质释放的可能性，加工单元应该置于上述两者的下风区。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。1．工艺装置区过程单单元除除应该该集中中分布布外，，还应应注意意区域域不宜宜太拥拥挤。。因为不同过过程单元间间可能会有有交互危险险性。过程单元间间要隔开一一定的距离离。特别是是对于各单单元不是一一体化过程程的情形，，完全有可可能一个单单元满负荷荷运转，而而邻近的另另一个单元元正在停车车大修，从从而使潜在在危险增加加。危险区区的火源、、大型作业业、机器的的移动、人人员的密集集等都是应应该特别注注意的事项项。目前在化学工工业中，过程单元间的的间距仍然是是安全评价的的重要内容。对于过程单元本身身的安全评价价，比较重要要的因素有：：①操作温度；②操作压力；③单元中物料料的类型；④单元中物料料的量；⑤单元中设备备的类型；⑥单元的相对对投资额；⑦救火或其它它紧急操作需需要的空间。2.罐区贮存容器，比如贮罐，，是需要特别重视视的装置。每个这样的的容器都是巨巨大的能量或或毒性物质的的贮存器。容器能够释放放出大量的毒毒性或易燃性性的物质，需需置于工厂的的下风区域。。贮罐应该安置在工厂中的专用区域，加强其作为为危险区的标识，使通过该区区域的无关车车辆降至最低低限度。罐区和办公室室、辅助生产产区之间要保保持足够的安全距距离。罐区和工艺装装置区、公公路之间要留留出有效的间距。罐区应设在地势比比工艺装置区区略低的区域域，决不能设在在高坡上。通路问题。每一罐体至至少可以在一一边由通路到到达，最好是是可以在相反反的两边由通通路到达。3.公用设施区公用设施区应应该远离工艺艺装置区、罐罐区和其他危危险区，以便便遇到紧急情情况时仍能保保证水、电、、汽等的正常常供应。由厂外进入厂厂区的公用工工程干管,也不应该通过过危险区，如如果难以避免免，则应该采采取必要的保保护措施。工厂布局应该该尽量减少地地面管线穿越越道路。管线配置的一一个重要特点点是在一些装装置中配置回回路管线。回回路系统的任任何一点出现现故障即可关关闭阀门将其其隔离开。并并把装置与系系统的其余部部分接通。要要做到这一点点，就必须保证这些装置至少能从两个个方向接近工工厂的关节点点。为了加强安安全，特别是是在紧急情况况下，这些装装置的管线对对于如消防用用水、电力或或加热用蒸汽汽等的传输必必须是回路的的。锅炉设备和配配电设备应该设置在易燃液体设备备的上风区域域。锅炉房和泵站站应该设置在工工厂中其他设设施的火灾或爆炸不不会危及的地地区。管线在道路上上方穿过要引引起特别注意意。高架的间隙隙应留有如起起重机等重型型设备的方便便通路，减少少碰到的危险险。管路一定不能能穿过围堰区区，围堰区的火火灾有可能毁毁坏管路。冷却塔释放出出的烟雾会影影响人的视线线，冷却塔不宜靠靠近铁路、公公路或其他公公用设施。大型冷却塔塔会产生很大大噪声，应该该与居民区有有较大的距距离。4.运输装卸区良好的工厂布布局不允许铁铁路支线通过过厂区，可以以把铁路支线线规划在工厂厂边缘地区解解决这个问题题。对于罐车和罐罐车的装卸设设施常做类似似的考虑。在装卸台上可可能会发生毒毒性或易燃物物的溅洒，装卸设施应该该设置在工厂厂的下风区域域，最好是在在边缘地区。。原料库、成品品库和装卸站站等机动车辆进出出频繁的设施施，不得设在在必须通过工工艺装置区和和罐区的地带带，与居民区、公公路和铁路要要保持一定的的安全距离。。5.辅助生产区维修车间和研研究室要远离离工艺装置区区和罐区。维修车间是重要的火源源，同时人员员密集，应该置于工厂厂的上风区域域。研究室与其他他管理机构，，直接连接是是不恰当的。废水处理装置置是工厂各处流流出的毒性或或易燃物汇集集的终点，应该置于工厂厂的下风远程程区域。高温煅烧炉的的安全考虑呈呈现出矛盾。作为火源，，应将其置于于工厂的上风风区，但是严严重的操作失失误会使煅烧烧炉喷射出相相当量的易燃燃物，对此则则应将其置置于工厂的下下风区。作为折中方案案，可以把锻锻烧炉置于工工厂的侧面风风区域。与其他设施隔隔开一定的距距离也是可行行的方案。6．管理区主要办事机构构应该设置在在工厂的边边缘区域，并并尽可能与工工厂的危险区区隔离。这样做有以下下理由：首先，销售和供应人人员以及必须到工工厂办理业务务的其他人员员，没有必要进入入厂区。因因为为这这些些人人员员不不熟熟悉悉工工厂厂危危险险的的性性质质和和区区域域，，而而他他们们的的普通通习习惯惯如在在危危险险区区无无意意中中吸吸烟烟，，就就有有可可能能危危及及工工厂厂的的安安全全。。其次次，办公公室室人人员员的的密密度度在全全厂厂可可能能是是最大大的，，把把这这些些人人员员和和危危险险分分开开会会改改善善工工厂厂的的安安全全状状况况。。第二二节节化化工工工工艺艺设设计计一、工工艺流流程图图工艺流流程图图绘制制是化化工厂厂设计计初始始阶段段的工工作。。这些些流程图经经过提炼炼和修改改，最后后成为绘绘制管线线配置图图、平面面图、设设备图等等的基础础。因为早早期阶段段做出的的决定严严重影响响着后续续阶段，，在流程图绘绘制中始终都都要对安全全给予充充分注意意。在设计程程序中，，凭借文文献、实实验室实实验和中中试工厂厂模试的的有关资资料进行行设计是是惯常的的做法。。工艺流程程图的绘绘制是从基本本的过程程计算开开始的。。由于过过程是高高度整体体化的，，过程的的每一步步骤都影影响着其其他步骤骤的操作作。所以以，过程可以以划分为为若干个个子区间间，对每一一子区间间内部的的安全操操作及其其对其他他子区间间安全的的影响都都要进行行分析。。方便的的子区间间划分是是：(1)反反应(决定整整个系统统的动力力学)；；(2)分分离，如蒸馏、、吸收、、吸附、、液体萃萃取;(3)贮贮存，如固体、液液体和气体物物料的贮存。。工艺流程图是是描述过程的的主要文件，它表示出了了主要设备、主要物流路线和控制点。对于正常操操作预期的主要温度和压压力，物料的的流动和组成成以及主要设设备的设计能能力都做了说说明。二、管线配置置图管线配置图是是指管路和仪仪表的线路图图，又称工程线路图，是设计和施施工的基本工工作文件，一般包括：(1)开启、、关闭、紧急急和普通操作作需要的所有有过程设施，如阀门、盲盲板、可移动动的柱塞等；；(2)施工材料的鉴鉴定序号和鉴鉴定人，每条条管路的直径径和绝热要求求;(3)物流的方向；(4)主要过程和起起始管路的识识别；(5)所有仪表、控控制点和有仪仪表失灵显示示功能的连锁锁装置；(6)所有设设备的主要尺寸和负负荷；(7)容器、、反应器的操作和设计温温度；(8)装置的的标高；(9)释放阀阀、安全膜等等的设定压力；(10)排水要求；(11)必要要时要有管路路配置的特殊备忘录。。三、过程物料料的安全评价价过程物料的选选择，应该就就物料的物性性和危险性进进行详细地评评估，对一切切可能的过程程物料做总体体考虑。过程物料可以以划分为过程内物料和过程辅助物料料两大类型。过程内物料是指从原料到产品品的整个工艺艺流程线上的的物料，如原料、催催化剂、中间间体、产物、、副产物、溶溶剂、添加剂剂等。过程辅助物料料是指实现过程条件件所用的物料料，如传热流体体、重复循环环物、冷冻剂剂、灭火剂等等。在过程设计中中，需要汇编出过过程物料的目目录，记录下下过程物料在在全部过程条条件范围内的的有关性质资资料，作为过程危险评价价和安全设计计的重要依据据。(1)一般性性说明资料物料名称和别别名、分子结结构式和相对对分子质量、、物理状态、、纯度、外观观、气味或味味道、腐蚀性性、主要用途途、危险性和和防护措施、、污染因素等等(2)基础物物性资料蒸气密度、相相对密度、熔熔点、沸点、、溶解度和互互溶性、粘度度、粒度及其其分布、临界界参数、膨胀胀系数、表面面张力、Joule-Thompson系数等。(3)易燃性性资料闪点、着火点点、燃烧极限限、自热、蒸蒸气压、介电电常数、电阻阻、粉尘爆炸炸性质、火灾灾中的毒性热热分解产物等等。(4)反应性性资料高速量热、差差热分析、撞撞击实验、热热稳定性、热热分析试验、、爆炸引起的的爆炸扩散、、自燃性等。。(5)毒性资资料毒性危险等级级、卫生标准准、最大允许许浓度、半致致死浓度或半半致死剂量等等。(6)暴露作作用吸入或食入危危险、呼吸刺刺激、皮肤刺刺激、眼睛刺刺激、皮肤或或呼吸的敏感感度等。(7)放射性性资料放射性测试，，α、β、γ、中子射线暴露露及其危害等等。四、过程路线线的选择过程路线的选选择是在工艺艺设计的最初初阶段完成的的。过程程路线线的安安全评评价，，应该该考虑虑过程程本身身是否否具有有潜在在危险险，以以及为为了特特定目目的把把物料料加入入过程程是否否会增增加危危险。。1．有有潜在在危险险的过过程这些过过程一一旦失失去控控制就就有可可能造造成灾灾难性性的后后果，，如发发生火火灾、、爆炸炸或毒毒性物物质的的释放放等。。有潜在在危险险的过过程有有：(1)爆炸炸、爆爆燃或或强放放热过过程；；(2)有粉粉尘或或烟雾雾生成成的过过程；；(3)在物物料的的爆炸炸范围围或近近区操操作的的过程程；(4)在高高温、、高压压或冷冷冻条条件下下操作作的过过程(5)含有有易燃燃物料料的过过程；；(6)含含有有不不稳稳定定化化合合物物的的过过程程；；(7)含含有有高高毒毒性性物物料料的的过过程程；；(8)有有大大量量贮贮存存压压力力负负荷荷能能的的过过程程。。2．．反反应应过过程程的的安安全全分分析析反应应过过程程常常因因反反应应条条件件的的微微小小变变化化而而偏偏离离预预期期的的反反应应途途径径，，化化学学反反应应过过程程有有较较多多的的危危险险性性。。充分分评评估估反反应应过过程程的的危危险险性性，，有有助助于于改改善善过过程程的的安安全全。。(1)对对潜潜在在的的不不稳稳定定的的反反应应和和副副反反应应，如如自自燃燃或或聚聚合合等等进进行行考考察察，，考虑虑改改变变反反应应物物的的相相对对浓浓度度或或其其他他操操作作条条件件是是否否会会使使反反应应的的危危险险程程度度减减小小。。(2)考考虑虑混混合合、、反反应应物物和和热热源源的的低低效效配配置置、、操操作作故故障障、、设设计计失失误误、、发发生生不不需需要要的的副副反反应应、、热热量量、、反反应应器器失失控控、、结结垢垢等等引引起起的的危危险险。。(3)评评价副反反应是否否生成毒毒性或爆爆炸性物物质，是是否会有有危险垢垢层形成成。(4)考考察物料料是否吸吸收空气气中的水水分变潮潮，表面面粘附形形成毒性性或腐蚀蚀性液液体或气气体。(5)确确定所有有杂质对对化学反反应和过过程混合合物性质质的影响响。(6)确确保结构构材料彼彼此相容容并与过过程物料料相容。。(7)考考虑过程程中危险险物质的的积累，，如可燃燃物、毒毒性中间间体。(8)考考虑催化化剂行为为的各个个方面，，如老化化、中毒毒、粉碎碎、活化化、再生生等。3．有潜潜在危险险的操作作有些操作作本身具具有潜在在危险。。分析和确确定这些些操作的的危险件件，是过过程安全全评价的的重要内内容。常见的有有潜在危危险的操操作：(1)易易燃或毒毒性液体体或气体体的蒸发发和扩散散；(2)可可燃或毒毒性固体体的粉碎碎和分散散；(3)易易燃物质质或强氧氧化剂的的雾化；；(4)易燃燃物质和强强氧化剂的的混合；(5)危险险化学品与与惰性组分分或稀释剂剂的分离;(6)不稳稳定液体的的温度或压压力的升高高。4．间歇过过程和连续续过程比较较工艺设计中中，需要在在间歇过程程和连续过过程之间做做出选择。。大批量的操操作，从经经济上考虑虑，连续过程更更具有优势势。间歇和连续续两种过程程方式的比较：(1)间歇过程各操作单元元之间易于隔绝，单元设备备过程物料料持有量较较大。连续过程各操作单元元连通，过程物料料持有量较较少；(2)间歇过程劳劳动强度较较大，紧急情况况下操作者有较多的机会介入入，连续过程更更多地依靠靠自动控制制；(3)间歇过程产产物纯度容容易控制，过程物料料易于识别别。连续过程不不稳状态或或周期性波波动（如开开车或停车车）较少；(4)间歇过程有详尽的指指令和操作作规程，可以减少操操作失误或或设备的损损坏。连续过程的的容器或设设备很少需需要清洗，，不稳态的的物料输入入也较少；(5)间歇过程有有较长的暴暴露时间。在连续过程程中，有潜潜在危险的的中间体无无须贮存加加工。五、工艺设设计安全校校核机械设计、、过程和布布局的微小小变化都有有可能出出现预想不不到的问题题。工厂和其其中的各项项设备是为为了维持操操作参数允允许范围内内的正常操操作设计的的，在开车车、试车或或停车操作作中会有不不同的条件件，因而会会产生与正正常操作的的偏离。为了了确确保保过过程程安安全全，，有有必必要要对对设设计计和和操操作作的的每每一一细细节节逐逐一一枚枚核核。物料料和和反反应应的的安安全全校校核核。如如查查询询过过程程物物料料的的毒毒性性，，确确定定过过程程物物料料在在所所有有过过程程条条件件下下的的有有关关物物性性，，鉴鉴别别一一切切可可能能的的化化学学反反应应，，对对预预期期的的和和意意外外的的化化学学反反应应都都要要考考虑虑。。过程程安安全全的的总总体体规规范范。如如过过程程的的规规模模、、类类型型和和整整体体性性是是否否恰恰当当。。过过程程的的放放大大是是否否正正确确。。非正正常常操操作作的的安安全全问问题题。如如考考虑虑偏偏离离正正常常操操作作会会发发生生什什么么情情况况，，对对于于这这些些情情况况是是否否采采取取了了适适当当的的预预防防措措施施。第三三节节化化工工单单元元区区域域规规划划化工工单单元元区区域域规规划划是是定定出出各各单单元元边边界界内内不不同同设设备备的的相相对对物物理理位位置置。。一般来来说，单单元排列列越紧密密，配管管、泵送送和地皮皮不动产产的费用用越低。。但是出出于安全全考虑，，需要把把危险隔隔开，单单元排列列应该比比较分散散，同时也为为救火或或其他紧紧急操作作留有充充分的空空间。综合考虑虑表明，，留有自自由活动动空间的的开放的的区域规规划更合合理一些些。过分分拥挤严严重影响响施工和和维修效效率，会会增加初初始的和和继续的的投资费费用。一、加工工单元区区域的规规划1．设备备配置的的直线排排列试图平衡衡区域规规划中互互相矛盾盾的各种种因素的的多年实实践，产产生了一一种为加加工工业业普遍接受受的区域域规划方方法：单元中大大多数塔塔器、筒筒体、换换热器、、泵和主主要管管线成直直线狭长长排列。。这种设备备排列方方法的主要特征征是；(1)设设备配置置直线的的两边都都与厂区区道路连连接。这样，在在救火或或其他紧紧急情况况时，设设备配置置线的主主要部分分的两边边都有方方便的通通路。连连接道路路可以作作为阻火火堤，把把设备配配置线与与厂区其其余部分分隔离。(2)钢钢制框架架与道路路邻接。。热交换器器设置在在框架上上部，冷冷却水箱箱设置在在框架下下部。吊吊车可以以方便地地驶入，，安全装装运热交交换器的的管束、、管件和和较重的的组件。。冷却水水箱设置置在框架架上使得得整个冷冷却水系系统的维维修极为为方便，，而不必必挖掘装装置周围围和装置置之下的的地基。。(3)设设备配置置直线上上的精馏馏塔、热热交换器器、馏出出液接受受器、回回流筒等等装置，，一般采采用框架架结构平平坡式布布局方式式。框架结构构在精馏馏塔旁边边提供了了开放区区域，塔塔板和其其他塔内内件易于于拆卸装装车运至至维修区区。在线线的塔器器、回流流筒、热热交换器器之下的的平坡低低洼部分分，对于于易燃或或毒性溢溢流物可可以起截截流的作作用，防防止污水水管将其其排净前前扩散至至单元的的其他区区域。(4)管管架也设设置在设设备配置置直线上上。管架的合合理排布布可以消消除过顶顶间距太太小或是是仅敷设设在平坡坡上的管管束，而而且可以以避免管管沟，而而管沟常常常是危危险液体体或蒸气气的良好好的载体体。(5)泵泵排设置置在设备备配置直直线的旁旁边，与与道路邻邻接。泵排上面面不得有有任何障障碍物，，使得泵泵和传动动装置维维修时便便于移动动。(6)筒筒体、泵泵、装配配有观测测平台的的蒸馏塔塔以及需需要桥式式吊车钢钢梁导轨轨吊人的的设备，，按序定定在设备备配置线线上，从从而把相相关的危危险操作作集中在在一起。。设备以安安装在地地平面上上为宜。。但是由于过程程原因，，如蒸馏馏或吸收收塔，喷喷雾干燥燥塔或立立式反应应器，需需要提供供重力自自流或泵泵的负压压压头的的设备等等，设备备提升升是不可可避免的的。重的设备备应尽量量避免高高位安装装，最好和和其他设设备在同同一水平平线上或或者有坚坚实的基基座。2.非非直直线线排排列列设设施施的的配配置置直线线排排列列的的设设备备构构成成了了单单元元区区域域的的骨骨架架，，单元元的的其其他他组组件件，，如控控制制室室、、压压缩缩机机、、反反应应器器、、溢溢流流槽槽、、加加热热炉炉等等，，可以以设设置置在在直直线线排排列列的的两两边边。。应用这种方法法一般可以达到近乎乎方形的最大大面积规划。。控制室是单元元的神经中枢枢，是单元中中最重要的部部位。最好是是把控制室设设置在单元的的周边区域。。对于处理毒性性物质的单元元，控制室应应该设置在单单元的上风区区域。此外，，控制室应该该和高温或高高压容器、盛盛有相当量的的易燃或毒性性液体的容器器隔离。加热炉有两个个基本问题，，作为为明明显显的的火火源源，，加加热热炉炉应应该该设设置置在在单单元元其其余余部部分分的的上上风风区区域域，，但但是是这这会会引引起起烟烟道道气气飘飘过过塔塔器器的的高高架架平平台台或或其其他他建建筑筑物物的的问问题题。。最好好的的解解决决办办法法是是采采取取折折中中方方案案，把加加热热炉炉设设置置在在侧侧面面风风区区域域。。应应该该尽尽量量保保持持加加热热炉炉与与其其他他危危险险设设备备的的适适度度分分离离。。压缩缩机机剧剧烈烈运运转转，，应应该该注注意意与与其其他他危危险险设设备备适适当当隔隔离离。。压缩缩机机容容易易泄泄漏漏气气体体，，应应该该置置于于单单元元的的下下风风区区域域。。压压缩缩机机或或泵泵一一般般安安装装在在室室外外。。对于反应器器，主要考考虑的是提提供充分的的空间、反反应器内件件安全操作作的设施以以及有关的的催化剂。。有些高热运运转的反应应器，可以以作为火源源来处理。。非直线排列列设备的配配置还包括括许多的公公用工程设设施。电力线路必须从地下下进入加工工单元，适当安排入入口点，避免在整整个单元的的电力系统统设置人孔孔。如果单单元装配有有紧急释放阀阀或烟气管管线，这些设施施应靠近控制制室，远离离火险或其其他危险区区域。消防火栓栓或监控器器必须与危危险点足够够近，从而而能有效发发挥作用，，但也不能能离的太近近，危机时时无法靠近近。注意可可能会阻止止水流到达达危险点的的随碍物检检查有无必必要时迅速速撤退的通通路。水龙龙带拖车或或安全喷射射器也作类类似的配置置。除非绝对必必要，铁路路支线才引引入单元区区。当铁路支线线引人单元元区时，应该提供货货车可能脱脱轨的充分分的空间。不宜把装装卸设备设设置在铁路路支线终点点的延伸方方向，以避避免货车的的过冲、扯扯脱货车挡挡与装卸设设备碰撞。。在完成区域域规划时，，应该充分分考虑将来来发展扩建建添加设备备的可能性性。3．．室室内内装装置置的的配配置置对于于需需要要精精确确的的温温度度控控制制或或需需要要操操作作者者经经常常观观察察的的情情形形，，必必须须把把加加工工单单元元的的部部分分或或全全部部置置于于室室内内。。对可能释释放出毒毒性或易易燃蒸气气的情形形，设置置物理屏屏障等方方法。火火源和易易燃物源源隔离墙墙的门或或开口，，保持在在最小数数量。并并与像控控制中心心这样的的经常有有人员的的区域隔隔离开。。墙壁进进行强度度和耐火火设计。。容易经经受爆炸炸的隔离离间可以以有一面面或多面面有意设设计的强强度较弱弱的墙壁壁，以便便在避开开入员或或其他设设施的方方向卸掉掉爆炸力力。多层或或阶梯梯式建建筑有有本身身持有有的地地势问问题。。易燃或或毒性性液体体源不不应该该设置置在火火源或或人员员之上上。如果包包含蒸蒸气，，火源源或人人员的的位置置则取取决于于蒸气气的密密度比比空气气大还还是比比空气气小。。与室外外设施施相比比，需需要更更加严严格地地规范范从室室内装装置撤撤退的的通路路。在室内内，很很难过过分强强调精精细设设计的的平台台、扶扶梯、、人行行道、、出入入口或或滑运运斜道道系统统的需需要。。永久久平台台应该该供作作单元元中所所有无无法拾拾阶而而上的的操作作点的的进出出口，，所有操操作平平台(塔器器平台台可能能例外外)都都应该该有两两种下下行方方法，，防止止紧急急状态态时截截流操操作人人员。。从高架架平台台向下下的所有扶扶梯和和滑梯梯孔道道，都都应设设在最最小可可能遭遭受火火险或或毒物物泄漏漏的地地点。。扶梯梯或滑滑梯的的着陆陆点应应该接接近易易于从从单元元撤退退的通通路。。塔器的的人孔孔平台台应该该有塔塔内件件安全全维护护的充充分的的工作作空间间，打开人人孔的的方向向应该该避开开从平平台向向下的的扶梯梯。二、单单元区区域的的管线线配置置1．管管线配配置的的防泄泄漏设设计工厂化化学品品的主主要泄泄漏与与以下下各项项成比比例：：(1)管线线的长度；；(2)排放放口的数量量；(3)管线线的复杂性性。管线的复杂杂性，一般般反映在连连接的泵的数量以及再循环物流流的数量两个方面。。减少管件泄泄漏的简单单的设计规则如下：(1)减少少分支和死死角的数量量。(2)减少少小排放口口的数量。。管道配置应应该做到，，在少数几几处容易接接近、容易易观察的位位置排放。。(3)按照照相同的规规范设计小小口径的支支管和主管管一样进行行严格的检检验确保小小的支管在在交叉点得得到加强，，并有充分分的支撑。。(4)考虑虑到管件或或容器的热热膨胀，管管线需要有有一定的伸伸缩性。在短管管架架上，需要要恰当地配配置波纹管管。这些波波纹管应该该只是做轴轴向移动，，还需要衬衬内套管．．以免在波波纹管的褶褶沟中充入入固体沉积积物。(5)直接接卸料的排排放口，应应该设在操操作者能够够观察到的的地方。工作系统统对这些些排放口口应该进进行定期期核查和和报告。。(6)保证密封封垫与管管内流体体在最大大可能的的操作温温度下完完全互容容，在最最大内压压下也能能够紧缩缩密封。。(7)减减少真空空管线(如真空空蒸馏塔塔上的冷冷凝器)上的法法兰盘数数量。(8)在在阀阀式式取取样样点点应应该该配配置置可可移移动动的的插插头头。。(9)要有有充分的管管道支撑，，从放料或或从安全阀阀检验管道道的作用力力。(10)设设置管道应应该避免通通过可能使使其受到机机械损伤的的地方。(11)应应该有充分分的通道、、扶梯等，，以免攀越越管件。(12)紧紧固承受高高温的大法法兰盘。应应该采用高高强度的螺螺栓。2．软管系系统的配置置对于油船、、罐车等的的液体物料料的装卸，，软管的选选择和应用用需格外谨谨慎。应考虑的是是：(1)软软管的适适用性，，并结合合有关软软管的标标准。(2)设设置紧急急状态下下迅速隔隔离的设设施，如如对于油油船卸货货，在软软管的一一端要设设紧急隔隔离阀，，在另一一端要设设止逆阀阀，用过过流阀替替代远程程隔离阀阀等。(3)应应该使用用螺栓固固定的软软管夹，，不宜使使用侧卸卸式的软软管夹。。(4)软软管系统统应用时时要有充充分的保保护和支支撑设施施，不用用时要防防止软管管的压破破或损坏坏。(5)所所有高于于大气压压操作的的可移动动软管，，都应设设置排空空阀，以以便降压压时防止止软管的的折断。。3.管线配置置的安全全考虑通常用于于管道工工程的橡橡胶支撑撑物不能能用于设设备，设备重心心之下的的水平连连接法兰兰需要用用钢性板板支撑。柱塞阀阀的邻近近也需要要有支撑撑物。聚聚四氟乙乙烯波纹纹管不能能用来连连接不同同心的管管道。管件和阀阀门配置置的简单单和易于于识别，，是安全全操作的的重要因因素。对于不稳稳定液体体的传递递，管件件、阀门门和控制制仪表的的配置应应该防止止液体静静止在运运转的泵泵中。对于常设设的设备备管线，，如果设设备压力力降低至过程正正常压力力之下，，管线应该该有低压压报警；如果设设备压力力升高至过程正正常压力力之上，，则应该该有高压报警警。在设备管管线上应应该安装装止逆阀阀，以防防止管线线中流体体的回流流。如果回流流的结果果导致剧剧烈的反反应或设设备的过过压，止止逆阀不不足以提提供可靠靠的保证证，这时时需要高高度可靠靠的断开开或关闭闭系统。。对于泵体体或设备备极有可可能泄漏漏以及大大量物料料从设备备无限制制流出的的情形，，应该考考虑安装装远程操操作的紧紧急隔离离阀。液化石油油气容器器的所有有过程排排放管线线。也推推荐采用用自动闭闭合阀或或遥控隔隔离阀。。三、单元元装置和和设施的的安全设设计考虑设施施的可靠靠性，以以及关闭闭时备用用设备或或紧急贮贮存器的的提供。。排水系统统的恰当当设计是是必要的的。排水系统统的优化化设计应应该是，，一旦易易燃液体体泄漏出出来，就就立即排排离加工工单元，，导入蓄蓄污池。。装置的抗抗污染也也是重要要的。例如，应应用蒸汽汽灭火一一般是起起稀释泄泄出物的的作用，，消防蒸蒸汽供应应线应该该与正常常蒸汽供供应线隔隔离开，，消除烃烃类泄出出物渗入入正常蒸蒸汽的任任何可能能性。压压缩空气气的过程程污染可可以应用用物理隔隔离的方方法避免免。地面水和和污水也也必须隔隔离排放放。对于情性性气体，，既要保保证日常常操作和和紧急状状态下充充足的供供应量，，又要防防止被污污染。对于加工易燃燃液体或气体体的区域，应应该尽可能采采用敞开结构构。这既可以有助助于气体或蒸蒸气泄漏物的的扩散通风，又可以提供最最大可能的爆爆炸排放面积积，而且还有有利于救火。。粉尘捕集装装置和过滤器器也应该设置置于没有其他他过程的敞开开区域。第四节压压力容器的设设计、制造和和检验一、压力容器器概述1．压力容器器规范化早在19世纪纪末就有了对对锅炉和压力力容器规范化化的要求。20世纪最初初的十年，发发生了近一万万起锅炉爆炸炸，造成了约约一万人的死死亡和约一万万五千人的伤伤残。这些血血的教训使人人们对压力容容器制造和安安装的规范化化有了更清醒醒的认识。1907年，，美国Massachusetts州提出了世界界上第一部锅锅炉制造和安安装的法规。。1911年美美国机械工程程师协会成立立了一个专门门委员会，后后来被称为锅锅炉规范委员员会。规范压压力容器的设设计、制造、、检验和鉴定定。在我国，原国国家劳动总局局1979年年颁布了《气气瓶安全监察察规程》；1980年颁布了《蒸蒸汽锅炉安全全监察规程》》；1981年颁布了《《压力容器安安全监察规程程》。2.非燃火压力容容器分类压力容器可以粗分为蒸汽锅炉和非燃火压力容容器两大类型。非非燃火压力容容器有多种分分类方法。压力容器按照照其工艺功能可以划分为四个类型：(1)反应容容器：主要用来完成物料的化化学转化。如反应器、、发生器、聚聚合釜、合成成塔、变换炉炉等。(2)换热容容器：主要用来完成物料和介介质间的热量量交换。如热交换器器、冷却器、、加热器、蒸蒸发器、废热热锅炉等。(3)分离容容器：主要用来完成物料基于于热力学或流流体力学的组组元或相的分分离。如分离器器、过滤器器、蒸馏塔塔、吸收塔塔、干燥塔塔、萃取器器等。(4)贮运运容器：主要用来完成流体物物料的盛装装、贮存或或运输。如如贮罐、贮贮槽和槽车车等。压力容器按按照其设计压力p的大小，可以划分分为低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器器四个类型。。(1)低压压容器，0.1MPa≤p＜1.6MPa；(2)中压容器器：1.6MPa≤p＜10MPa;(3)高高压容器器：10MPa≤p＜100MPa;(4)超高压容器器：p＞100MPa。。压力容器按照设计压压力p和容积V，结合容器的的工艺功能能和其中物物料的危险险性,划分为以以下三个类类型：(1)第一一类容器：非易燃或或无毒介质质的低压容容器；易燃燃或有毒介介质的低压压换热容器器和低压分分离容器。。(2)第二二类容器：pV＜196.2kJ剧毒介质的的低压容器器;易燃或或有毒介质质的低压反反应容器和和低压贮运运容器；内内径＜1m的低压废热热锅炉；一一般介质的的中压容器器。(3)第三三类容器：pV≥l96.2kJ、剧毒介质的的低压容器器；内径＞＞1m的低压废热热锅炉；中中压废热锅锅炉；pV≥490.5kJ、易燃或有毒毒介质的中中压反应容容器；pV≥490.5kJ、易燃或有毒毒介质的低低压贮运容容器；剧毒毒介质的中中压容器；；高压或超超高压容器器。3．结构材材料的机械械性能结构材料在在受到外力力作用时，，会有抵抗抗变形和断断裂的能力力,称为结构材料的的机械性能能。主要包括强度、塑性、韧性、硬度等。(1)强度度:常用的强强度指标有有抗拉强度、屈服强度、疲劳极限和屈强比。抗拉强度是是指材料在在拉伸试验验中所能承承受的最大大表观应力力。其其数数值值等等于于拉拉断断前前试试样样所所承承受受的的最最大大拉拉力力与与试试样样原原始始横横截截面面面面积积的的比比。。屈服强度又称为屈服极限，是指材料在拉伸伸实验中出现现屈服现象时时的应力值。。所谓屈服是指指材料在拉伸伸实验中，载载荷不再增加加甚至有所减减少时仍继续续塑性变形的的现象。疲劳极限是指指材料经一千千万次循环而而承发生破坏坏的最大应力力值。一般作校核数数据。屈强比是指屈屈服强度与抗抗拉强度的比比值。屈强比是表征征材料机械性性能的特征参参数。屈强比比越小，发生生脆性破坏的的可能性越小小。但屈强比比太小。材料料的强度水平平就不能充分分发挥。屈强强比越大，承承载能力越强强，但塑性下下降，容器易易发生脆性破破坏。(2)塑性：：塑性是指材材料在外力作作用下产生塑塑性形变的能能力。代表塑性指标标的是延伸率和断面收缩率。延伸率：材料在拉伸伸断裂后，总总伸长与原始始标距长度的的百分比。断面收缩率：材料在拉伸伸断裂后、断断面最大缩小小面积与原断断面积百分比比。(3)韧性：又称冲击韧韧性，是指材料抵抗冲冲击载荷的能能力。从能量观点点认为材料在在变形过程中中，当吸收的的能量达到某某一数值时便便发生断裂，，利用断裂前前吸收的能量量的大小来衡衡量材料的韧韧性。(4)硬度：是指材料抵抵抗硬物侵入入的能力。由于测定方方法不同，表示硬度指标标的方法有多种，如用金刚石压入入法，称为洛氏硬度度；用钢球压入法法，称为布氏硬度度。(5)安全系系数：安全系数是是承压设备设设计中的一项项基本因素，，是为了在设备备使用期间对对可能损害设设备安全的各各种因素提供供适当的安全全裕度。二、压力容器器设计1.设计的一一般要求(1)设计单单位资格为确保压力容容器的设计质质量，国家规规定凡设计锅锅炉、压力容容器的专业单单位，须经主主管部门和劳劳动部门的审审查、批准。。发给设计许可可证书，方可可承担设计任任务。无证单位不得得自行设计压压力容器。压力容器设计计，应由设计计单位技术负负责人批准。。设计图纸上应应该有设计、、校对和审批批人员三级签签字。设计总总图除上述要要求外，还必必须有单位技技术负责人签签字和《压力力容器设计单单位批准书》》的编号和批批准日期。没没有设计单位位批准书的编编号和批准日日期的图纸不不得在社会上上流通，制造造单位可以拒拒绝加工。全国性性锅炉炉定型型设计计，须须经国国务院院主管管部门门和国国家劳劳动人人事部部门审审批。。非全国国性锅锅炉定定型设设计则则要经经过省省、自自治区区、直直辖市市主管管部门门和同同级劳劳动部部门审审批。。锅炉炉总图图上应应该有有劳动动部门门锅炉炉压力力容器器安全全监察察机构构的审审批标标记，，无审审批标标记的的总图图不得得流通通。(2)压力力容器结构构压力容器设设计应该尽尽可能避免免应力的集集中或局部部受力状况况的恶化。。受压壳体的的几何形状状突变或其其他结构上上的不连续续，都会产产生较高的的不连续应应力。因此此，应该力求结构上上的形状变变化平缓，，避免不连连续性。在压力容器器中，总是是不可避免免地存在一一些局部应应力较高或或对部件强强度有所削削弱的结构构，如开孔孔、转角、焊缝缝等部位。。能够引起应应力集中或或削弱强度度的结构应应该互相错错开。压力容器封封头从力学学的角度分分析球形最最理想。在相同的的直径和压压力下，球球形封头所所需壁厚最最小，但是由于它的深深度太大，，加工制造造比较困难难，一般很很少采用。。用的比较多多的是椭圆圆形封头。。在封头半径径与高度的的比值相同的的情况下，碟形封头比比椭圆形封封头存在较较大的弯曲曲应力，故故应尽量少少采用碟形形封头。无折边球形形封头使筒体产生生较大的附附加弯曲应应力，因而而只适用于直径径较小、压压力较低、、无毒非易易燃流体的的容器。锥形封头只只在工艺条条件确实需需要的情况况下才采用用。平平板板角角焊焊封封头头一一般般不不宜宜用用于于压压力力容容器器。。压力力容容器器壳壳体体上上的的开开孔孔，如人人孔孔、、手手孔孔和和检检查查孔孔等等，，一一般般应应为为圆圆形形、、椭椭圆圆形形或或长长圆圆形形。。壳体上上所有有开孔孔都应应与焊焊缝错错开。。容器器开孔孔，受受压壳壳体因因结构构不连连续而而引起起应力力集中中，在在孔的的边缘缘产生生很高高的局局部应应力。。为了降低壳体体开孔边缘的的局部应力，，在开孔处应应进行补强。。球形封头椭圆形封头碟形封头锥形封头(3)材料的的选用材料的质量和和规格应该符符合国标、部部标和有关的的技术要求。。选用的钢材要要有良好的机机械性能，即强度高、、塑性和韧性性好、冷脆倾倾向较低、缺缺口和时效敏敏感性不明显显。钢板的分分层和夹渣等等缺陷较少，，无白点和裂裂纹。承压元件必须须采用镇静钢钢，不宜采用用沸腾钢。由于沸腾钢是在不完全脱脱氧的条件下下炼得的，含氧量较高，，硫、磷等杂杂质分布不均均匀，焊接时裂纹倾倾向较大，厚厚板焊接时有有层状撕裂倾倾向。同时沸沸腾钢在钢水水浇模时残留留氧与钢中的的碳化合为一一氧化碳，气气体排出时使使钢呈沸腾状状态，极易在钢锭内内形成小气泡泡，成为钢材材内部缺陷。而镇静钢脱氧氧完全，组织织均匀，冲击击韧性也较好好。选用的钢材要要有良好的工工艺性能，即轧制、成型型、锻造、焊焊接等冷热加加工件能。选用的钢材材要有对介质的的耐腐蚀性。低温容器器用钢的的突出问问题是低低温下的的脆性破破裂。高温下材材料的强强度是温温度和时时间的函函数。材料的高高温强度度指标主主要是蠕蠕变限和和持久强强度。蠕变限是是指材料料在某确确定的高高温下工工作十万万个小时时引起允允许的总总变形的的应力。。持久强度度是指在在一定的的工作温温度下经经历指定定工作期期限后，，不引起起蠕变破破坏的最最大应力力。另外，高温下材料的抗氧化能能力和抗腐蚀能能力都明显下降降。2.设计基础础(1)设设计压力力和设计计温度对于非旋旋转容器器，设计计压力一一般要高高出操作作压力0.1MPa或10％％；而旋转容容器的设设计压力力则要高高出预期期的最高高压力的的5％一一10％％。设计温度度通常要要高出不不会引起起规范许许可应力力减少的的最高温温度30℃。。比如，在在180℃操操作的碳碳钢容器器，其设设计温度度为350℃℃而不是是210℃。。容器设计计压力应应该标记记基于部部件最小小壁厚的的最大允允许工作作压力，，而不能能标记用用于计算算最小壁壁厚的压压力。(2)最最小板材材厚度设计规范范规定，，大直径径压力容容器的板板材厚度度不应小小于(D－2.54)／／1000，其中，D是筒体的的最小直直径(单单位m)，焊接结构构的最小小板厚度度许多组组织规定定为5mm或6mm。(3)外外压或真真空许多过程程容器是是在外压压或真空空下，或或偶尔是是在这些些条件下下操作。。设计规范范规定规规范容器器，偶尔尔承受0.1MPa及其以下下的外压压，无需需考虑外外压结构构的规范范要求。。在应用用这项规规范时，，应该充充分考虑虑到各种种可能的的后果，如罐体破破裂时的的人员危危险，更更换容器器的费用用，内容容物泄出出的财产产损失和和危险等等。(4)材材料选择择材料在设设计压力力和温度度下的允允许应力力并不需需要过量量的壁厚厚。一些材料料，如铜铜、铝、、它们的的合金和和铸铁都都有具体体的温度度限度。。过程容器器结构材材料预期期的腐蚀蚀阻力，，可以在在容器操操作同样样的条件件下近似似测出。。高纯度的的需要可可能会限限制材料料的选择择，但是是这并不不意味着着最昂贵贵的材料料是最好好的。当压力和和温度条条件允许许时，可可以采用用金属镀镀层、玻玻璃、橡橡胶、铅铅板、塑塑料衬套套等，而而不必采采用贵重重的合金金。要求制造造商提出出替代建建议，例如，，不锈钢钢与铝比比较以及及金属包包层材料料与固体体合金比比较等。。(5)非非压力负负荷容器及其其支架的的设计必必须与以以下各项项负荷匹匹配：容器及其其内容物物的重量量；料盘盘、隔板板、蛇管管等内件件的重量量；装置置、搅拌拌器、交交换器、、转筒等等外件的的重量；；建筑物物、扶梯梯、平台台、配管管等外部部设施的的重量；；固定负负载和移移动负载载的重量量；隔离离板和防防火墙的的重量；；风力和和地震负负荷；支支撑耳柄柄、环形形加强肋肋以及热热梯度的的作用。。这些负负荷都可可以引起起过量的的局部应应力。(6)支支架立式容器器—船用用立柱和和耳柄支支撑，有有时还会会用到环环形槽钢钢或折边边。大型卧式式容器常常用三个个或更多多的鞍形形托架支支撑。对于小型容器器，不管是是卧式的的还是立立式的，，其支架架的设计计由于支支撑附件件造成的的二次应应力、扭扭矩和剪剪切力，，可能会比大型型容器复复杂得多多。(7)封封头压力容器器封头有半球形、、椭球形形、锥形形、准球球形、平平板形等几种类类型。在材料、、直径和和压力负负荷都相相同的条条件下，，前四种种类型封封头的壁壁厚按序序增加，，而平板板形封头头的壁厚厚还没有有简单的的计算关关系。半球形封封头在各各种类型型封头中中应力分分布最好好、而且且一定的的容积所所需要的的材料最最少。但是球形形封头会会使筒体体产生较较大的附附加弯曲曲应力，，因而只只适用于于直径较较小、压压力较低低的无毒毒、非易易燃介质质的容器器。长短轴之之比为2的椭球球形封头头与准球球形封头头比较，，前者的的应力分分布要好好一些；；直径超超过1.5m、压力负荷荷在1MPa以上，前前者的制制造也要要经济一一些。与凸面形形和碟形形封头一一样，椭椭球形封封头的大大小也是是由其内内径而不不是由其其外径来来决定。。锥形封头一般是冲压、、而不是滚压压或旋压制造造，其制造费费用相当高。。锥形封头常常用于蒸煮或或提炼容器，，有时用于排排除固体或浓浓稠物料。截截头锥形封头头常用做容器器直径不同的的两部分之间间的过渡段。。设计规范允允许在某些情情况下，可以以应用无过渡渡转向节的锥锥形封头，但但这些封头只能能在在低低温温、、低低压压条条件件下下使使用用。。标准准折折边边碟碟形形封封头头的的碟碟形形曲曲面面半半径径应应该该等等于于或或小小于于封封头头折折边边的的外外径径，，但但凸凸面面和和折折边边间间的的过过渡渡转转向向节节的的半半径径应应不不小小于于封封头头折折边边外外径径的的6％％，，而而且且不不小小于于封封头头壁壁厚厚的的三三倍倍。。平板板焊焊接接封封头头除除小小型型低低压压容容器器密密封封外外，，一一般般压压力力容容器器不不宜宜采采用用。。平板板封封头头会会把把严严重重不不连连续续的的应应力力引引入入圆圆柱柱形形壳壳体体，，如如确确需需应应用用，，壳壳体体和和封封头头应应该该有有足足够够的的厚厚度度，，而而且且要要采采用用全全焊焊透透的的焊焊接接结结构构。。三、、压压力力容容器器的的制制造造和和安安装装1.压力力容容器器制制造造为了了确确保保压压力力容容器器的的制制造造质质量量，，国国家家规规定定凡制制造造锅锅炉炉、、压压力力容容器器的的专专业业单单位位，，须须经经主主管管部部门门和和劳劳动动部部门门的的审审查查、、批批准准，发给给制制造造许许可可证证书书，，无证证单单位位不不准准制制造造承承压压设设备备。。非专专业业单单位位若若自自制制自自用用压压力力容容器器，，须须办办理理申申请请、、审审查查和和批批准准手手续续。。2．．压压力力容容器器安安装装锅炉炉和和压压力力容容器器的的专专业业安安装装单单位位须须经经劳劳动动部部门门审审核核批批准准方方可可从从事事承承压压设设备备的的安安装装工工作作。。安装装作作业业必必须须严严格格执执行行国国家家规规范范，，按按安安装装规规程程的的要要求求施施工工。。安装装过过程程应应该该对对安安装装质质量量分分段段验验收收和和总总体体验验收收。。验收收由由使使用用单单位位和和安安装装单单位位共共同同进进行行，，总总体体验验收收应应有有上上级级主主管管部部门门