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摘要：针对化工装置中存在的危险因素，从工艺路线的选择、工程设计等方面保证化工装置的安全设计，并强调了安全设计的重要性。
关键词：化工，安全 ，装置 ，设计 ，排除危险
Abstract: aiming at the existing in chemical plant of risk factors, from the choice of the process route, engineering design ensure the safety of the chemical equipment design, and emphasized the importance of safety design.
Keywords: chemical, security, device, design, eliminating the risk
中图分类号：TU276.7文献标识码：A 文章编号：
0引言
目前在我国化工装置的设计中，尚无一套完整的安全分析方法和管理体系。有关安全、卫生、环保的要求，多见于有关政府法规和各级标准规笵中，在实际生产过程中存在着执行、管理等诸多方面的不便。尤其在项目管理上更是只重视“前期”审查，忽视“后期”实施，往往事倍功半。化工装置多以石油、天然气、煤及其产品等为原料进行加工处理，得到社会生活所需的各种产品。原料和产品多属易燃、易爆、有毒物质，因此，此类装置必然存在着潜在的火灾、爆炸和中毒等危险。所以，对化工装置进行安全设计是十分必要的。
1化工事故案例及原因分析
據美国化学工程师协会(AICHE)1992年休斯顿工艺装置安全论坛资料报导：近30年来，烃加工业火灾的频率和造成的经济损失，一直呈增长趋势；另据统计：世界化工业近30年来100多起事故中，因装置问题造成的损失比例近六成。像1974年英国Fliborough的卡普纶装置、1989年法国La Mede炼油厂炼油装置、1994年英国Milford Haven炼油厂的火灾爆炸事故，都是触目惊心的。这些不仅仅是由于化工装置较其它设施过程复杂、条件苛刻、制约因素多、设备集中，还有其他一些诸如社会的、经济的和管理的原因。如：单一强调经济规模，工厂装置日趋大型化；建设用地减少，设备布置拥挤，资产密度加大；为消除瓶颈、扩能增效、节能、改善环境，在现有装置内增加设备或设施；增加生产工日，周期运转长，设备得不到及时维修和更新；人员减少，操作管理人员流动性大；技术、装备、培训没有及时跟进等原因，这些都是造成事故的主要因素。
2化工装置危险因素
我国化工装置类型甚多，由于技术路线、原料、产品、工艺条件的差异，存在的危险因素也不尽相同。大致归纳如下：
2.1中毒危险
对化工生产过程中，以原料、成品、半成品、中间体、反应副产物和杂质等形式存在的接触性毒物，工人在操作时，可经过口、鼻、皮肤进入体内，致使身体生理功能和正常结构发生改变，轻则扰乱体内的正常反应、降低工人在生产事故中作出正确判断、采取恰当措施的能力；重则麻痹大脑，致人死亡。
2.2火灾爆炸危险
可燃气体、油气、粉尘与空气形成的混合物，当其浓度达到爆炸极限时，一旦被引燃，就会发生火灾爆炸，火灾的辐射热和爆炸产生的冲击波可能对人、设备和建筑物造成杀伤和破坏。尤其大量可燃气体或油气泄漏形成的蒸汽云爆炸，往往是毁灭性的。
2001年抚顺石化公司的乙烯空分装置的爆炸、2000年北京燕山石化的高压聚乙烯装置的爆炸、1967年大庆石化公司的高压加氢装置的氢气爆炸。这样的例子还有很多，损失是十分惨重的。
2.3反应性危险
化学反应过程分吸热和放热两类。通常，放热反应较吸热反应更具危险性，特别是使用强氧化剂的氧化反应。另外，有机分子上引入卤原子的卤化反应，用硝基取代化合物中氢原子的硝化反应等，一旦失控将会产生严重后果。
此外，化工过程中使用的某些原材料具有很强的反应活性，稍有不慎同样会对安全造成威协。
2.4负压操作
负压操作易使空气和湿气进入系统，或是形成爆炸性气体混合物，或是空气中的氧和水蒸汽引发对氧、水敏感物料的危险反应。如炼油的常减压装置中的减压塔系统。
2.5高温操作
可燃液体操作温度超过其闪点或沸点，一旦泄漏会形成爆炸性油气蒸汽云。可燃液体操作温度等于或超过其自燃点，一旦泄漏即能自燃着火或成为引燃源。高温表面也是一个引燃源，可燃液体溅落其上可能引起火灾。如茂名焦化装置2001年由于用错管线材料，高温渣油冲出形成大火灾，发生重大人身伤亡事故。
2.6腐蚀
腐蚀是导致设备和管道破坏引发火灾的常见因素。材料的抗腐蚀性能的重要性，在材料优化性能方面，仅次于材料的机械性能，其耐蚀性多出于经验和试验，无标准可循(中石化加工高硫油的装置选材有现行标准)。加之腐蚀类型的多样性和千变万化的环境条件影响又给腐蚀危险增加了不可预见性。
2.7泄漏
泄漏是设备管道内危险介质释放至大气的重要途径。设备管道的静密封和动密封失效，尤其是温度压力周期变化、渗透性腐蚀性介质条件改变等更易引起密封破坏。设备管道上的薄弱环节，如波纹管膨胀节、玻璃液位计、动设备的动密封等，一旦损坏会引发严重的事故。例如镇海炼化公司的加氢装置的机械密封因泄漏而引发重大火灾。1996年某化工厂的加氢裂化装置的高温高压螺纹锁紧环的管线因泄漏而产生的事故等。
3工艺路线的选择
鉴于化工装置存在诸多危险因素，所以合适的工艺方法是保证装置安全运行的基础，因此在项目立项和可行性研究阶段，对工艺线路的安全设计应给予充分的考虑。
3.1选料
为获得某种目的产品，其原料或辅助材料并非都是唯一的。在有条件时，应优先采用没有危险或危险性小的物料。
3.2缓和过程条件苛刻度
过程条件的苛刻度也不是不可以改变的。比如，采用催化剂或更好的催化剂，采用稀释、采用气相进料代替液相进料，以缓和反应的剧烈程度。
3.3删繁就简避开干扰抓本质安全
过程事故发生的几率与反应参数有关，参数越多干扰就越大。对一台设备完成多种功能的情况，应当适时改变。采用每一台设备完成一个功能，以增加生产的可靠性，从而提高设备、自控、电气的可靠性及本质安全。
3.4减少危险介质量
危险介质量越大，发生事故时的损失和影响范围就越大。例如采用膜式蒸馏代替蒸馏塔，用连续反应代替间歇反应，用闪蒸干燥代替盘式干燥塔，用离心抽提代替抽提塔等措施就能很好地减少危险介质量。
3.5减少生产废料
化工生产过程中使用的原料、助剂、溶剂、载体、催化剂等是否必要，是否可减少，是否可回收循环使用等问题要做认真的思考与分析。废料是否能综合利用，是否能进行无害化处理，能否减少生产废料等，也要做仔细判断。要做到物尽其用，从而减少对环境的污染。
4安全设计
工艺系统的安全设计是对危险物料和生产全过程进行有效控制。
4.1 物料危险性的描述
物料危险性通常可以用物料安全数据表进行描述。主要内容如下：
（1）一般火灾危险特性：闪点、引燃温度、爆炸极限、相对密度、沸点、熔点、水溶性。
（2）火灾危险性分类。
（3）对健康的危害性：工作场所有害物质最高允许浓度要求，急性中毒及发病状况、慢性中毒患病状况及后果、致癌性等。
（4）毒物危害程度分级。
（5）反应性危险：环境条件下的稳定性、与水反应的剧烈程度、对热或机械冲击的敏感性。
（6）反应性危险等级，
（7）储运要求。
（8）事故补救方法、应急措施。
4.2过程条件
正常生产过程的实质是各工艺参数的相对平衡。任一参数超过变化范围，平衡就会被打破，就可能导致事故。如何对过程条件进行控制和调节，过程一旦失控时如何紧急处置以减少损失等问题就成为了我们首要解决的问题。各种反应，包括主反应、副反应，以及可能发生的有害反应等，应采取措施进行控制，以防止有害反应的发生。此外，还应对生产过程进行控制和调节。
4.2.1减少危险介质进入火场
在滿足生产平稳的前提下，要尽量缩短物料在设备内的停留时间，并选用存液量少的分馏设备。对于大型设备底部、大排量泵、高温(≥闪点，≥自燃点)泵入口、排量大于8m³/h液化烃泵入口和液化烃罐出口，均应考虑设置一个事故隔离阀，当事故发生时紧急切断他们，从而减少事故时物料的外泄量。
气体火灾的最好扑救方法是切断气源。因此，气体加工装置边界的可燃气体管应设置事故隔离阀。
4.2.2压力泄放与放空
可燃介质安全阀泄压应进入火炬系统。由于泄放物夹带液体，装置应设有分液罐。火炬总的管道应能处理任何单个事故的最大排放量。
4.2.3吹扫和置换
开停工装置内设备和管道的吹扫和置换可以为安全开停工及检修创造有利条件。而吹扫不净、不完善的吹扫系统和不合要求的吹扫介质可能会引起重大火灾。此外，固定吹扫系统应安装防止危险介质反串的措施。
5结束语
合适的工艺线路能够保证化工装置的连续运行，完整的安全系统能够保证装置稳定运行，所以安全设计对化工装置来说是必不可少的。
参考文献：
[1] 雷志刚.苯与烯烃烷基化反应的研究进展[J].化学反应工程与工艺，2002.
[2] 赵绍民等著.甲醇三塔精馏质量的优化控制[J].化工生产与技术.
关键词：化工，安全 ，装置 ，设计 ，排除危险
Abstract: aiming at the existing in chemical plant of risk factors, from the choice of the process route, engineering design ensure the safety of the chemical equipment design, and emphasized the importance of safety design.
Keywords: chemical, security, device, design, eliminating the risk
中图分类号：TU276.7文献标识码：A 文章编号：
0引言
目前在我国化工装置的设计中，尚无一套完整的安全分析方法和管理体系。有关安全、卫生、环保的要求，多见于有关政府法规和各级标准规笵中，在实际生产过程中存在着执行、管理等诸多方面的不便。尤其在项目管理上更是只重视“前期”审查，忽视“后期”实施，往往事倍功半。化工装置多以石油、天然气、煤及其产品等为原料进行加工处理，得到社会生活所需的各种产品。原料和产品多属易燃、易爆、有毒物质，因此，此类装置必然存在着潜在的火灾、爆炸和中毒等危险。所以，对化工装置进行安全设计是十分必要的。
1化工事故案例及原因分析
據美国化学工程师协会(AICHE)1992年休斯顿工艺装置安全论坛资料报导：近30年来，烃加工业火灾的频率和造成的经济损失，一直呈增长趋势；另据统计：世界化工业近30年来100多起事故中，因装置问题造成的损失比例近六成。像1974年英国Fliborough的卡普纶装置、1989年法国La Mede炼油厂炼油装置、1994年英国Milford Haven炼油厂的火灾爆炸事故，都是触目惊心的。这些不仅仅是由于化工装置较其它设施过程复杂、条件苛刻、制约因素多、设备集中，还有其他一些诸如社会的、经济的和管理的原因。如：单一强调经济规模，工厂装置日趋大型化；建设用地减少，设备布置拥挤，资产密度加大；为消除瓶颈、扩能增效、节能、改善环境，在现有装置内增加设备或设施；增加生产工日，周期运转长，设备得不到及时维修和更新；人员减少，操作管理人员流动性大；技术、装备、培训没有及时跟进等原因，这些都是造成事故的主要因素。
2化工装置危险因素
我国化工装置类型甚多，由于技术路线、原料、产品、工艺条件的差异，存在的危险因素也不尽相同。大致归纳如下：
2.1中毒危险
对化工生产过程中，以原料、成品、半成品、中间体、反应副产物和杂质等形式存在的接触性毒物，工人在操作时，可经过口、鼻、皮肤进入体内，致使身体生理功能和正常结构发生改变，轻则扰乱体内的正常反应、降低工人在生产事故中作出正确判断、采取恰当措施的能力；重则麻痹大脑，致人死亡。
2.2火灾爆炸危险
可燃气体、油气、粉尘与空气形成的混合物，当其浓度达到爆炸极限时，一旦被引燃，就会发生火灾爆炸，火灾的辐射热和爆炸产生的冲击波可能对人、设备和建筑物造成杀伤和破坏。尤其大量可燃气体或油气泄漏形成的蒸汽云爆炸，往往是毁灭性的。
2001年抚顺石化公司的乙烯空分装置的爆炸、2000年北京燕山石化的高压聚乙烯装置的爆炸、1967年大庆石化公司的高压加氢装置的氢气爆炸。这样的例子还有很多，损失是十分惨重的。
2.3反应性危险
化学反应过程分吸热和放热两类。通常，放热反应较吸热反应更具危险性，特别是使用强氧化剂的氧化反应。另外，有机分子上引入卤原子的卤化反应，用硝基取代化合物中氢原子的硝化反应等，一旦失控将会产生严重后果。
此外，化工过程中使用的某些原材料具有很强的反应活性，稍有不慎同样会对安全造成威协。
2.4负压操作
负压操作易使空气和湿气进入系统，或是形成爆炸性气体混合物，或是空气中的氧和水蒸汽引发对氧、水敏感物料的危险反应。如炼油的常减压装置中的减压塔系统。
2.5高温操作
可燃液体操作温度超过其闪点或沸点，一旦泄漏会形成爆炸性油气蒸汽云。可燃液体操作温度等于或超过其自燃点，一旦泄漏即能自燃着火或成为引燃源。高温表面也是一个引燃源，可燃液体溅落其上可能引起火灾。如茂名焦化装置2001年由于用错管线材料，高温渣油冲出形成大火灾，发生重大人身伤亡事故。
2.6腐蚀
腐蚀是导致设备和管道破坏引发火灾的常见因素。材料的抗腐蚀性能的重要性，在材料优化性能方面，仅次于材料的机械性能，其耐蚀性多出于经验和试验，无标准可循(中石化加工高硫油的装置选材有现行标准)。加之腐蚀类型的多样性和千变万化的环境条件影响又给腐蚀危险增加了不可预见性。
2.7泄漏
泄漏是设备管道内危险介质释放至大气的重要途径。设备管道的静密封和动密封失效，尤其是温度压力周期变化、渗透性腐蚀性介质条件改变等更易引起密封破坏。设备管道上的薄弱环节，如波纹管膨胀节、玻璃液位计、动设备的动密封等，一旦损坏会引发严重的事故。例如镇海炼化公司的加氢装置的机械密封因泄漏而引发重大火灾。1996年某化工厂的加氢裂化装置的高温高压螺纹锁紧环的管线因泄漏而产生的事故等。
3工艺路线的选择
鉴于化工装置存在诸多危险因素，所以合适的工艺方法是保证装置安全运行的基础，因此在项目立项和可行性研究阶段，对工艺线路的安全设计应给予充分的考虑。
3.1选料
为获得某种目的产品，其原料或辅助材料并非都是唯一的。在有条件时，应优先采用没有危险或危险性小的物料。
3.2缓和过程条件苛刻度
过程条件的苛刻度也不是不可以改变的。比如，采用催化剂或更好的催化剂，采用稀释、采用气相进料代替液相进料，以缓和反应的剧烈程度。
3.3删繁就简避开干扰抓本质安全
过程事故发生的几率与反应参数有关，参数越多干扰就越大。对一台设备完成多种功能的情况，应当适时改变。采用每一台设备完成一个功能，以增加生产的可靠性，从而提高设备、自控、电气的可靠性及本质安全。
3.4减少危险介质量
危险介质量越大，发生事故时的损失和影响范围就越大。例如采用膜式蒸馏代替蒸馏塔，用连续反应代替间歇反应，用闪蒸干燥代替盘式干燥塔，用离心抽提代替抽提塔等措施就能很好地减少危险介质量。
3.5减少生产废料
化工生产过程中使用的原料、助剂、溶剂、载体、催化剂等是否必要，是否可减少，是否可回收循环使用等问题要做认真的思考与分析。废料是否能综合利用，是否能进行无害化处理，能否减少生产废料等，也要做仔细判断。要做到物尽其用，从而减少对环境的污染。
4安全设计
工艺系统的安全设计是对危险物料和生产全过程进行有效控制。
4.1 物料危险性的描述
物料危险性通常可以用物料安全数据表进行描述。主要内容如下：
（1）一般火灾危险特性：闪点、引燃温度、爆炸极限、相对密度、沸点、熔点、水溶性。
（2）火灾危险性分类。
（3）对健康的危害性：工作场所有害物质最高允许浓度要求，急性中毒及发病状况、慢性中毒患病状况及后果、致癌性等。
（4）毒物危害程度分级。
（5）反应性危险：环境条件下的稳定性、与水反应的剧烈程度、对热或机械冲击的敏感性。
（6）反应性危险等级，
（7）储运要求。
（8）事故补救方法、应急措施。
4.2过程条件
正常生产过程的实质是各工艺参数的相对平衡。任一参数超过变化范围，平衡就会被打破，就可能导致事故。如何对过程条件进行控制和调节，过程一旦失控时如何紧急处置以减少损失等问题就成为了我们首要解决的问题。各种反应，包括主反应、副反应，以及可能发生的有害反应等，应采取措施进行控制，以防止有害反应的发生。此外，还应对生产过程进行控制和调节。
4.2.1减少危险介质进入火场
在滿足生产平稳的前提下，要尽量缩短物料在设备内的停留时间，并选用存液量少的分馏设备。对于大型设备底部、大排量泵、高温(≥闪点，≥自燃点)泵入口、排量大于8m³/h液化烃泵入口和液化烃罐出口，均应考虑设置一个事故隔离阀，当事故发生时紧急切断他们，从而减少事故时物料的外泄量。
气体火灾的最好扑救方法是切断气源。因此，气体加工装置边界的可燃气体管应设置事故隔离阀。
4.2.2压力泄放与放空
可燃介质安全阀泄压应进入火炬系统。由于泄放物夹带液体，装置应设有分液罐。火炬总的管道应能处理任何单个事故的最大排放量。
4.2.3吹扫和置换
开停工装置内设备和管道的吹扫和置换可以为安全开停工及检修创造有利条件。而吹扫不净、不完善的吹扫系统和不合要求的吹扫介质可能会引起重大火灾。此外，固定吹扫系统应安装防止危险介质反串的措施。
5结束语
合适的工艺线路能够保证化工装置的连续运行，完整的安全系统能够保证装置稳定运行，所以安全设计对化工装置来说是必不可少的。
参考文献：
[1] 雷志刚.苯与烯烃烷基化反应的研究进展[J].化学反应工程与工艺，2002.
[2] 赵绍民等著.甲醇三塔精馏质量的优化控制[J].化工生产与技术.