化工工艺基础安全设计

化工平安设计-化工工艺根底平安设计编辑ppt1概述化工工艺平安设计的主要设计文件:根底工艺设计工艺说明界区条件表工艺设备表物料流程图(PFD)公用物料流程图(UFD)工艺管道及仪表流程图(PID)管道特性表编辑ppt1.1根底平安设计工艺概述工艺流程图公用工程流程图工艺设备一览表管线特性表工艺设备布置图装置投资编辑ppt1.2工艺概述化学反响概述工艺设计的指导思想工艺控制需要重点说明的工艺问题流程表达工艺物流数据共用工程表编辑ppt1.3平安运行操作内容绪论(建厂目的等)工艺概述工艺控制说明开车前的准备工作投料试车正常操作正常停车紧急停车平安措施主要设备的操作要领附属资料编辑ppt1.3.1工艺平安分析①确定在偏离设计条件下的工艺操作条件；②在各种操作条件下的动态模拟情况；③非正常操作工况时的动态模拟；④确定运行初期和运行后期工艺操作条件；⑤紧急状态时工艺的动态模拟。编辑ppt1.3.2操作说明书的编制①归纳整理应提供的所有资料；②将获得的资料加以整理总结(如根底设计包、制造厂家的数据资料等)；③收集所需要的数据资料；④研究资料的提供方式；⑤根据所确定的提供方式组织技术资料。编辑ppt2动设备工艺平安设计泵压缩机编辑ppt2.1泵的工艺平安设计离心泵--往复泵--小流量、高压强计量泵--流量准确且便于调节齿轮泵--输送粘稠的液体编辑ppt2.1.1一般平安设计(1)泵为机械运行装置，通常都要有备用;(2)泵的出、入口均需设置切断阀;(3)为了防止离心泵未启动时物料倒流，在其出口处应安装止回阀;(4)为便于止逆阀拆卸前的泄压，止逆阀上方应加装一个泄液阀或者3/4″带闸阀的旁路。(5)压力显示和控制是泵平安的主要参数，在泵的出口处应安装压力表。(6)入口管道比出口管道的管径通常也大一等级，以有利于平安运行。编辑ppt(7)为防止杂物进入泵体损坏叶轮，应在泵吸入口设过滤器。(8)要根据泵的实际气蚀余量校核泵入口液体容器的安装高度，以免产生气蚀现象。(9)要用泵的关闭压力校核泵出口设备、仪表及管道等的设计压力，以保证运行平安。(10)应设计泵体放空返回吸入罐(或塔)的气相空间。(11)泵体和泵的切断阀前后的管道都应设置放净阀(13)重要场合的备用泵要设置泵自启动(auto-start)装置，以保证出口的压力不可太低。编辑ppt编辑ppt编辑ppt2.1.2保护系统管道1)暖泵及防凝管道--输送介质温度230℃以上，或者介质的凝点高于环境温度的泵，为了防止泵在启动时因温变过快而产生应力问题。暖泵管道编辑ppt防凝管道编辑ppt2)小流量旁路管道--当泵的流量低到一定的程度，泵的工作效率很低，而且还会出现发热、空转等平安问题，引起泵运转的事故状态。小流量旁路管道编辑ppt3〕平衡管道--输送常温下饱和蒸汽压高于大气压的液体或处于闪蒸状态的液体时，为防止蒸汽进入泵体产生汽蚀等平安问题，应设平安平衡管道。平衡管道编辑ppt4〕高扬程旁通管道--为了防止阀板因单向受压太大而使阀门不易翻开，造成流体突然中断的危险，高扬程的备用泵应在切断阀前后设置旁通管道。高扬程旁通管道编辑ppt2.1.3特殊平安要求1)乙烯装置中的急冷油泵系统,其泵体、管道等都要伴热，防止介质凝结堵塞2〕对于安装在冬季月平均气温低于零度地区输送水的泵，液体会积存在不动的局部都应采用伴热，其他局部采用保温措施，3〕低温泵应注甲醇防冻，而介质温度高于80℃的泵那么需要用冷却水冷却编辑ppt2.2压缩机的工艺平安设计

气体压送机械按其出口压力--真空泵

通风机

鼓风机按其工作原理--离心式

往复式

旋转式编辑ppt2.2.1往复式压缩机一般工艺平安设计1)压缩机进出口一般应设置切断阀，常为电动阀;2)为减少压缩机间压力降，降低能耗，乙烯装置中裂解气压缩机各段之间，一般不设切断阀;3)往复式压缩机的间歇吸入和排出，会使气体产生压力脉动。因此，应在压缩机进口和出口处设置缓冲罐，且其位置越接近压缩机管口越好。4)为防止凝液进入压缩机气缸，必须在各段吸入口前设置吸入罐或别离罐，以除去凝液。5)压缩机的凝液别离罐应尽量靠近压缩机吸入口处布置。管道应坡向别离器以免凝液进入压缩机气缸。编辑ppt6)压缩机停车时不允许有凝液回流。当压缩机出口管内的气体接近液态时，出口管上要设置凝液别离罐，同时安装一个止逆阀。7)冷却压缩机压缩气体，应先将冷却水接往后冷器，再往中间冷却器(对二级压缩而言)，最后冷却气缸夹套，以充分冷却。8)各级冷却器的冷凝液应分别用管道排出，并保证各级排出压力。9)凝液别离罐至压缩机间的管道应进行保温或伴热。10)压缩机入口和入口管道上的切断阀之间应设过滤器。编辑ppt2.2.2离心压缩机工艺平安设计1)离心式压缩机是连续排料的，可以不考虑流量波动，压缩机的出入口不需设置缓冲罐。2)离心压缩机应设置防喘振系统。压缩机必需在空负荷状态启动，所以每台压缩机都应有出口放空阀，且此阀一定要安装在出口切断阀前的管道上。3)乙烯装置中的裂解气压缩机注轻质油或注水，防焦并降温。4)乙烯装置中的乙烯和丙烯制冷压缩机一般都应设置出口气相至一罐底的吹干线，三段或四段吸入罐底液相至前面各段吸入罐气相出口管道。编辑ppt2.2.3汽轮机工艺平安设计1)汽轮机以蒸汽为动力，可用作压缩机、泵、发电机。汽轮机的蒸汽人口管上安装过滤器、疏水器或其他凝液别离装置。2)蒸汽压力过高会造成汽轮机转速过快或外壳超压损坏，在蒸汽进口管道上要设调压阀和平安阀，以保持恒定的转速。3)汽轮机启动时，加热太快会造成振动或机械的热膨胀太快，应设暖泵线。开车前，应先使少量蒸汽进入汽轮机暖机。4)汽轮机外壳的底部要设连续排水的疏水器，以排出汽轮冷凝液。编辑ppt5)小型间歇操作的汽轮机，可直排户外高空，必要时设消声器。连续运行的汽轮机，其乏汽(透平排气)，可接往装置的低一级或几级压力的蒸汽系统，6)汽轮机入口的蒸汽管道上安装过滤器时，过滤器应当尽量靠近汽轮机入口。7)背压式汽轮机乏汽管道上应设置切断阀，并应紧靠透平出口。8)背压式汽轮机乏汽管道的低点应设疏水装置。9)凝汽式汽轮机的乏汽管道上均应设置全量泄放的平安阀。通常把阀装在冷凝器上。编辑ppt2.2.4平安阀的设置1)假设在进入外表冷凝器的乏汽管道上安装切断阀，平安阀应安装在切断阀前。2)压缩机及透平都设置联锁停车系统，一旦发生故障，保证进口和出口阀关闭，保证最小流量管道全开，淬冷管道全关等，以确保机组的平安。3)压缩机及汽轮机的出口都应设置平安阀。平安阀的排放量一般应最大设计排量。平安阀均设在出口切断阀前的管道上。4)应设置压缩机的开车管道，如乙烯装置中，乙烯制冷压缩机开车自产品罐区的乙烯管道；乙烯和丙烯制冷压缩机开车时的枯燥管道等。同时应设置压缩机的停车排空和排放系统。编辑ppt乙烯装置中丙烯制冷压缩机的设计示意编辑ppt汽轮机的流程示意编辑ppt3静设备工艺平安设计容器贮罐换热器塔反响器枯燥器过滤器编辑ppt3.1容器的工艺平安设计1)与容器相接的空气、蒸汽及氮气等公用物料管道，在靠近容器管口处应设切断阀，假设物料是易燃的还应在切断阀前设止逆阀，输送粘度大的流体，管道应坡向容器，以防止流体积塞。2)容器顶部气相出口应设调节阀保证压力控制；容器的液相出口一般应设切断阀，多为液位控制。3)容器顶部设放空口保证容器压力平衡，底部设放净口，以供开停车或检修时容器的放空、排净、吹扫及清洗之用。4)容器液位显示与控制是容器平安的重要指标。需控制液位容器应设液位(变送)指示控制甚至液位报警、联锁等装置；编辑ppt5)除放净口外，容器底部的液相出口都应设置约150mm的溢流管，以防固体杂质流入及堵塞管口;6)气相里有可能夹带液体的，可在容器内增设破沫网加以别离;7)带压容器上部气相区域应设压力指示及平安阀或放空;8)当容器对标高有具体要求时，应标出最小安装高度;9)为防止轻烃液体由容器顶部形成自由流进入容器内而产生静电，轻烃需沉着器底部引入或从上部引入液面以下，但不包括混相物料;10)容器应进行必要的隔热〔保温、保冷等〕保护，特别是液相局部，必要时可进行局部伴热或内部加热。编辑ppt卧式容器的平安设计图编辑ppt装有破沫器的立式别离罐编辑ppt装有氮封的立式别离罐编辑ppt别离罐编辑ppt装有搅拌装置的立式容器编辑ppt3.2贮罐的工艺平安设计贮罐由于介质贮量大，所以有特殊的危险性。贮罐有球罐、拱顶罐、浮顶罐及卧式罐等多种。(1)液面显示与控制是贮罐平安运行的有关参数。贮罐的液面需要两种不同的液面计进行测量。(2)为了排出贮罐的积水，常压贮罐的底部应设集水槽，由集水槽向外排放。(3)大型贮罐的根底是挠性的，在水压试验过程中会有较大的沉降，所以与贮罐管口相接的管道应有一定的挠性，常用柔性管与其相连接。编辑ppt(4)拱顶常压罐的顶部应设呼吸阀、真空阀或其他相应的设施，以防止贮罐超压损坏或被真空吸扁。浮顶罐不需要设置呼吸阀和真空阀。(5)球罐应设置平安阀和真空阀。(6)球罐与产品塔之间常设置平衡管道，以使球罐因日照而汽化出的气体能够及时排出，稳定球罐的压力。(7)常压贮罐常设有化学泡沫灭火系统。(8)贮罐储存轻烃时，应设消防喷淋系统。拱顶罐一般沿罐顶设一环状喷淋水管或者水堰；球罐从顶到底，可设多圈平行的喷水管。一旦发生火灾，喷淋水管自动或手动开启，使贮罐外表不致过热。编辑ppt常压拱顶储罐的工艺平安设计编辑ppt3.3换热器的工艺平安设计管壳式换热器平安设计条件：1管程介质1)容易结垢和腐蚀性的介质应走管程，以便于清洗和检修。2)有毒的流体宜走管程，使泄漏时机减少。3)与环境温度相比，一般温度或很低的流体宜走管程，以减少热或冷损失及降低对壳体的材质要求。4)压力高的流体宜走管程侧，可降低换热器外壳的强度要求。编辑ppt2.壳程介质1)饱和蒸汽宜走壳程，有利于蒸汽凝液的排出，且蒸汽较洁净，以免污染壳程。2)被冷却的流体宜走壳程，便于散热，增强冷却效果。3)假设两流体温差较大，宜将对流传热系数大的流体走壳程，以减小管壁和壳壁的温差。编辑ppt3.介质流向(1)换热器进出口通常给出介质的流向，一般冷流体下进上出，热流体那么上进下出。一旦发生故障，热介质首先撤出对设备有利。(2)使用蒸汽作热源时(冷凝)，蒸汽宜从上部引入，凝液应从下部排出。这样调节换热器里的凝液液位，就可改变传热面积，控制加热量。(3)假设换热的两个介质都是液体，采用逆流比顺流有利。因为在其他条件相同的情况下，逆流的温差大，对传热有利。编辑ppt4.换热器壳侧的设计压力比管侧的设计压力低，且满足以下条件：(1)换热器低压侧设计压力≤2/3高压侧的操作压力；(2)换热器高压侧的操作压P>7MPa(G)，或者低压侧的介质是能闪蒸的液体或介质是含有蒸汽、会汽化的液体，那么换热器的低压侧就应该设置平安阀，且设计平安阀时，平安阀的排放介质应取高压侧的流体。编辑ppt5.釜式换热器(1)冷剂及水的完全汽化，宜选用釜式换热器且走壳程，下部细管道进，上部粗管道(或对称双管道)出。假设进料为混相，一般应直接进入上部的气相空间，在汽化之前首先进行气液两相的别离。(2)CIK(英文“CoreInKettle〞的缩写)是一种具有类似于釜式换热器的外壳和板翅式换热器的内芯的高通量换热器)。编辑ppt6.操作控制1)冷剂与水蒸气的冷凝，换热器出口配备一个凝液罐，操作控制凝液罐更方便一些，并使传热更好。(2)发生相变的换热器，在汽化或冷凝侧，通常应设置玻璃液位计及液位控制(多在凝液罐上)。(3)换热器冷却水出口侧应设温度计，以便于调节冷却水流量，控制冷却水出口温度不至于过高而结垢。被冷却或加热的工艺介质的出口也应设温度测量点，以便控制物料的加热(冷却)温度。(4)规格大小完全一样的换热器并联使用，一般上管板应与塔釜稳时的控制液面相等。编辑ppt7.泄压与放净1)对换热器在阀门关闭后可能由于热膨胀或液体蒸发造成压力太高的地方，应设泄压阀2)换热器的管侧、壳侧根据需要一般应设置放空阀及排净阀，必要时排火炬或排往特定的容器加以收集。3)假设换热器某一侧有液液多相，应设集液槽加以别离，必要时还加界面观测及界面控制系统。4)在寒冷地区，水冷却器和水冷凝器的水管道上可设置一供水、回水管的防冻旁通，并在上水管切断阀后及回水管切断阀前，靠近换热器的一侧各设一放净阀。编辑ppt8.其它1)串联换热器宜用重叠式布置，以减少压降并节省投资与占地，但叠放不应超过三个。2)低传热系统、小温差且干净的介质，选用换热管单侧或双侧强化的高通量换热器，效果更显著。3)当列管式换热器壳侧走伴有冷凝的气体时，假设换热器设有挡板，挡板的设计应让冷凝液畅通流过。编辑ppt换热器的温度检测编辑ppt换热器的管道仪表编辑ppt冷却器的工艺平安设计编辑ppt废热锅炉蒸发器的工艺平安设计编辑ppt蒸汽加热的工艺平安设计编辑ppt带高位槽蒸发器的工艺平安设计编辑ppt3.4塔的工艺平安设计(1)由于操作及别离的需要，塔的进料口可以有一个，也可以有多个，以便根据组分、温度等的不同，分别进入不同的塔盘。精馏塔进料位置在下部或中部，而汽提塔在顶部。(2)精馏塔常有塔顶、塔底及侧线采出等两个或两个以上的产品，而汽提塔一般仅对塔底流出物有纯度要求。采出的产品都应加阀控制，主要产品进行取样或在线分析。(3)精馏塔设回流罐、回流泵；侧线一般采液相且靠重力采出；塔釜液靠自身压力压出，也可用泵抽出。(4)精馏塔可分开设置再沸器、冷凝器，甚至有中间再沸器或中间冷凝器。冷凝器的热力平衡及平安运转是塔平安运行的关键之一。编辑ppt(5)塔顶馏出线上一般不设阀门，直接接往塔顶冷凝器。(6)有结焦、堵塞等现象的再沸器，应设置备用再沸器。再沸器入口可由塔的一根总管引出，然后分支，但再沸器出口一般应分别返塔。互为备用的再进出管道都要设切断阀及“8〞字盲板，以便于切换。在再沸器出口到“8〞字盲板间，还应设置平安阀，以防再沸器备用时加热介质漏入引起汽化超压。(7)再沸器入口为液相，出口为气相或混相，所以返回管道一般比入口管道直径大一个等级以上，卧式再沸器常设两个出口，管口对称布置。(8)热虹吸再沸器进出口一般都不设控制阀。再沸器强制循环及侧线再沸器控制采出的入口管道除外。(9)热虹吸再沸器与塔之间有相对安装高度要求。塔釜正常操作时的液面与立式热虹吸再沸器的上管板一样高或高出25～40mm。编辑ppt(10)发生冷凝相变的加热介质，出口常设凝液罐，假设为水蒸汽冷凝液，也可设疏水器。(11)用蒸汽加热的再沸器，可在蒸汽入口管道上设调节阀，控制蒸汽流量，也可在蒸汽凝液出口管道上装调节阀，改变再沸器内蒸汽冷疑液液面高度面调节传热量。(12)用灵敏板的温度或关健组分的含量来控制再沸器的加热量，用塔顶或塔底的压力来控制冷凝器冷凝量，而中间再沸器的负荷一般仅占再沸器总负荷的30%左右，可用固定加热负荷的控制方法。(13)在塔的顶、底及不同的区段，根据需要测量塔的温度、压力、压差及关健分的纯度等，要保证压力计口在塔的气相区，而温度计口放在塔板上的液相区。(14)为了防止塔被超压损坏，塔顶馏出管道上应设平安阀。这个平安阀最好设在塔顶的气相馏出物管道上，也可设在回流罐上。回流罐要设压控阀，由塔顶或塔釜压力控制。编辑ppt(15)为减轻火炬系统的负荷压力，在冷却水及电力故障时，应设置可靠的联锁系统，切断塔的再沸器加热热源，或让此热源走可靠的再沸器的旁路管道。(16)塔的压力控制一般采用冷凝器冷侧物流的流量，或回流罐上排往火炬的压力控制阀控制。(17)如乙烯装置中，应根据不同的工艺要求，设置不同的注入管道。例如，工艺水汽提塔等要注碱防腐，冷区的低温塔侧要在不同的塔段必要时注入醇防冻，在一些塔的易结焦部位如凝液汽提塔、脱烷塔和脱丙烷塔等的塔釜与再沸器，应注阻聚剂等。(18)注意关健塔的开工管道的设置，如乙烯装置中，油洗塔的开工调质油管道，水洗塔的开工精制水补入管道和石脑油补入管道，脱乙烷塔的开工气相乙烯充压管道，乙烯精馏塔的开工气相乙烯管道和开工液相乙烯管道等。(19)注意乙烯装置冷区各塔再沸器或中间再沸器枯燥管道的设置。编辑ppt塔的根本工艺控制编辑ppt1-塔板；2-测温点；3-灵敏板温度；4-进料管；5-再沸器口平安阀；6-再沸器热源入口平安阀；7-玻璃液位及液位控制；8-再沸器两台；9-塔体；10-釜液采出口；11-塔的安装高度要求；12-塔体放净阀；13-切断阀及“8〞字盲板；14-公用工程口；15-再沸器与塔的相对高度要求；16-塔顶产品采出；17-回流泵两台；18-回流罐；19-塔顶冷凝器；20-回流罐上的压控阀；21-压控联锁系统；22-回流管道；23-塔顶气相管道上的平安阀；24-塔顶放空口；25-压力指示及塔压差；26-塔编号塔的工艺平安设计流程图编辑ppt编辑ppt3.5反响器的工艺平安设计1)为防止反响器床层飞温，每个床层至少纵向和横向均匀设置三处及床层出口共四处测温，每处至少设两个热电偶监测床层温度，并设置高温联锁开关。2)反响器的进口、出口甚至催化剂床层中，通常要设置取样点或浓度分析仪，随时测定物料中关键组分的含量是否符合要求。5)反响器一般要用氮气吹扫、转换、升温、冷却及充压保护等，6)反响器转换、再生、活化、复原等的流出物，含氢气、水等而不含空气和氮气的返回急冷水塔塔底，其他的放空或排火炬。编辑ppt7)乙烯装置中的加氢反响器的排放，返急冷区油洗塔中段回流，该排放管道需要伴热、加双阀、带止逆阀等。其他反响器底部流出物排放均为火炬，控制方式为联锁、手控、压控或平安阀。8)液相加氢的出口别离罐要用氢气稳压，压力低时补入氢气。压力高时，脱砷反响器流出物排至急冷水塔塔底，丙二烯转化器流出物别离罐排至裂解气压缩机五段吸入罐，而DPG单元的一段加氢反响器那么由手控阀排至火炬。9)反响器进出口一般都要设现场或控制室的温度和压力指示。一般不设液位计。编辑ppt10)反响器的操作条件要严格控制，如温度、压力、空速、配氢量、反响物浓度、杂质含量等。必要时参加预处理、中间冷却、引入循环等加以控制。11)为防止反响超温，在反响器进出口、配套管道、循环管道等处都要加联锁控制。12)应设置火灾工况的平安阀，常由顶部管道上引出。平安阀带1"或3/4"的旁通。编辑ppt反响器的工艺流程图编辑ppt3.6枯燥器的工艺平安设计1)枯燥器的进口、出口或者枯燥剂床层下部，通常要设置水分探测仪，以确定进口物料的水分含量以及监测出口的含水量是否合格。应注意水分分析管道上的伴热防冻。2)在设置人孔和手孔的问题上，要充分考虑枯燥剂周期性装卸的方便。支撑与限位格栅的设置，即要考虑枯燥时的情况，又要考虑再生时的情况。3)枯燥器再生系统可以单设，也可几组枯燥器共用。应包括再生气加热器和冷却器以及再生气分配系统。编辑ppt4)枯燥器都应设置再生管道，再生时的流向与枯燥的流向相反。5)枯燥管道与再生管道的操作压力通常相差较大，所以都应设置双阀，而且枯燥管道与再生管道上的阀门严禁同时翻开，必要时联锁加以控制。一般再生管道的压力较低，所以再生管道上还应设置止逆阀。6)枯燥器的下部都应设置泄压管道，双阀控制，第一闸阀，第二截止阀。泄压出的物料应适当收集处理，编辑ppt7)枯燥器枯燥时入口常有温度要求，再生时升温、恒温和降温都有温度和时间要求；泄压时要有压力控制，枯燥与再生的切换更是视压力上下而定。所以枯燥器进出口一般都要设现场或控制室的温度和压力指示。8)应设置火灾工况的平安阀，常由顶部管道上引出。平安阀带1"或3/4"的旁通，互为备用枯燥器的平安阀出口可加切断阀(CSO)。编辑ppt编辑ppt乙烯装置中乙烯枯燥器的平安设计编辑ppt3.7过滤器的工艺平安设计管道过滤器特殊过滤器油雾消除器编辑ppt1.管道过滤器1)管道过滤器分类有T形和Y形之分，一般2"及其以下的管道用Y形过滤器，2"以上的管道用T形过滤器。2)Y形过滤器如乙烯装置中的硫注入泵、碱液注射泵、去急冷区各泵的冲洗油管道、消泡剂泵、中和剂泵、喷射油泵、聚合抑制剂泵等，都为小的计量泵或隔膜泵，管道多在1/2～2"之间，通常采用Y形小过滤器。3)T过滤器离心泵一般流量都较大，故多采用T形过滤器。冷箱入口一般应用T型过滤器,离心压缩机入口采用T形过滤器。对阻力降要求苛刻的地方(如裂解气一、二段入口，丙烯制冷压缩机一段入口等处)，采用临时TS过滤器吹扫干净之后撤除。编辑ppt2.特殊过滤器乙烯装置中设置特殊过滤器的地方，主要是可能含固体颗粒的物料，如界外来的裂解原料、急冷油泵前后的急冷油、裂解泵的出口、冲洗油泵的出口等处。这些地方用的特殊过滤器多为篮式、较大，进出口可设计成平口。过滤下的溶渣，当过滤器有备用时可停车清理，无备用也可用机械刮刀在线清理，这时一般要再设置一台小的辅助过滤器，滤下的溶渣要再进一步处理。特殊过滤器要有放空、排净口，调质油或冲洗油口(或吹扫蒸汽口)气或装置风口，清渣口及公用工程口等，以便于过滤器的清洗。过滤器的前后应加压差计(带仪表冲洗油)，以确定过滤器的堵塞情况。要注意这些管道的防凝伴热。编辑ppt特殊过滤器的平安设计1-过滤器冲洗口;2-出口;3-放净口;4-入口;5-放空口;6-一开一备过滤器;7一压差计编辑ppt3.油雾消除器油雾消除器是一种气液别离器，滤芯式的，用超细玻璃纤维制作，用于从气体中别离出几微米细小(多小于3um)的油雾。乙烯装置中