石油、化工生產(chǎn)是危險性較大的行業(yè)，所處理的物料(原料、中間產(chǎn)物及成品等)大多具有易燃、易爆、毒性和腐蝕性的特性;工藝過(guò)程復雜，工藝條件苛刻;作業(yè)方式多樣化;生產(chǎn)裝置規模大型化、連續化、自動(dòng)化。這些特點(diǎn)決定了化工生產(chǎn)具有較高的危險性。

　　石油、化工生產(chǎn)的潛在的主要危險是火災、爆炸、致人中毒、化學(xué)灼傷等。石油、化工生產(chǎn)一旦發(fā)生事故，往往會(huì )帶來(lái)嚴重的后果，造成眾多人員傷亡、巨額的財產(chǎn)損失，還會(huì )嚴重污染環(huán)境。

　　(一)典型設備工藝安全分析

　　設備運行設計的基本內容主要是在滿(mǎn)足安全運行的條件下，對定型(或標準)設備的選擇和非定型(非標準)設備的工藝計算等。定型設備的選擇除了要符合基本要求外，還要注意根據設計項目規定的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)周期確定設備的臺數。運轉設備要按其負荷和規定的工藝條件進(jìn)行選型;靜止設備則要計算其主要參數，如傳熱面積、蒸發(fā)面積等，再結合工藝條件進(jìn)行選型。

　　l. 泵

　　泵是化學(xué)工業(yè)等流程工業(yè)運行中的主要流體機械。泵的安全運行涉及流體的平衡、壓力的平衡和物系的正常流動(dòng)。選用泵要依據流體的物理化學(xué)特性，一般溶液可選用任何類(lèi)型泵輸送;懸浮液可選用隔膜式往復泵或離心泵輸送;黏度大的液體、膠體溶液、膏狀物和糊狀物時(shí)可選用齒輪泵、螺桿泵或高黏度泵;毒性或腐蝕性較強的可選用屏蔽泵;輸送易燃易爆的有機液體可選用防爆型電機驅動(dòng)的離心式油泵等。

　　2.換熱器

　　換熱器的運行涉及工藝過(guò)程中的熱量交換、熱量傳遞和熱量變化，過(guò)程中如果熱量積累，造成超溫就會(huì )發(fā)生事故?；どa(chǎn)中換熱器是應用最廣泛的設備之一。選擇換熱器形式時(shí)，要根據熱負荷、流量的大小，流體的流動(dòng)特性和污濁程度，操作壓力和溫度，允許的壓力損失等因素，結合各種換熱器的特征與使用場(chǎng)所的客觀(guān)條件來(lái)合理選擇。

　　目前，國內使用的管殼交換熱器系列標準有：固定管板式換熱器、立式熱虹吸式再沸器、鋼制固定式薄管板列管換熱器、浮頭式換熱器、冷凝器、U形管式換熱器。

　　3.精蒸餾塔

　　精餾過(guò)程涉及熱源加熱、液體沸騰、氣液分離、冷卻冷凝等過(guò)程，熱平衡安全問(wèn)題和相態(tài)變化安全問(wèn)題是精餾過(guò)程安全的關(guān)鍵。

　　精餾設備是應用最廣泛的非定型設備。由于用途不同，操作原理不同，所以塔的結構形式、操作條件差異很大。精餾設備的安全運行主要決定于精餾過(guò)程的加熱載體、熱量平衡、氣液平衡、壓力平衡以及被分離物料的熱穩定性以及填料選擇的安全性。精餾設備的形式很多，按塔內部主要部件不同可以分為板式塔與填料塔兩大類(lèi)型。板式塔又有篩板塔、浮閥塔、泡罩塔、浮動(dòng)噴射塔等多種形式，而填料塔也有多種填料方式。在精餾設備選型時(shí)應滿(mǎn)足生產(chǎn)能力大，分離效率高，體積?。嚎煽啃愿?，滿(mǎn)足工藝要求，結構簡(jiǎn)單，塔板壓力較小的要求。

　　4.反應器

　　反應器安全問(wèn)題最為復雜，涉及反應器物系配置、投料速度、投料量、升溫冷卻系統、檢測、顯示、控制系統以及反應器結構、攪拌、安全裝置、泄壓系統等。反應器是化工生、產(chǎn)中的關(guān)鍵設備，合理選擇設計好的反應器能夠有效利用原料，提高效率，減少分離裝置的負荷，節省分離所需的能量。

　　反應器應該滿(mǎn)足反應動(dòng)力學(xué)要求、熱量傳遞的要求、質(zhì)量傳遞過(guò)程與流體動(dòng)力學(xué)過(guò)程的要求、工程控制的要求、機械工程的要求、安全運行要求。

　　反應器的種類(lèi)很多，按基本結構可分為：管式反應器、釜式反應器、固定床反應器和流化床反應器。

　　5.攪拌器

　　攪拌器的安全可靠是許多放熱反應、聚合過(guò)程等安全運行的必需條件。攪拌器的中斷或突然失效可以造成物料反應停滯、分層、局部過(guò)熱等。攪拌器的形式有槳式、渦輪式、推進(jìn)式、框式(或錨式)、螺桿式及螺帶式等。選擇時(shí)，首先根據攪拌器形式與釜內物料容積及黏度的關(guān)系進(jìn)行大致的選擇，攪拌器的材質(zhì)可根據物料的腐蝕性、黏度及轉數等確定。

　　6.軸密封裝置

　　防止反應釜的跑、冒、滴、漏，特別是防止有毒害、易燃介質(zhì)的泄漏，選擇合理的密封裝置非常重要。密封填料可能選擇錯誤，與反應物反應導致反應器爆炸;機械密封由于安裝缺陷，大量溶劑泄漏發(fā)生爆炸。密封裝置主要有如下兩種。

　　(1)填料密封。優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，填料拆裝方便，造價(jià)低。但使用壽命短，密封可靠性差。

　　(2)機械密封。優(yōu)點(diǎn)是密封可靠，使用壽命長(cháng)，適用范圍廣、功率消耗少。但其造價(jià)高.安裝精度要求高。

　　7.蒸發(fā)設備

　　蒸發(fā)設備的選型主要考慮被蒸發(fā)溶液的性質(zhì)，如黏度、發(fā)泡性、腐蝕性、熱敏性和是否容易結晶或析出結晶等因素。

　　蒸發(fā)熱敏性物料時(shí)，應選用膜式蒸發(fā)器，以防止物料分解;蒸發(fā)黏度大的溶液，為保證物料流速應選用強制循環(huán)回轉薄膜式或降膜式蒸發(fā)器;蒸發(fā)易結垢或析出結晶的物料，可采用標準式或懸筐式蒸發(fā)器或管外沸騰式和強制循環(huán)型蒸發(fā)器;蒸發(fā)發(fā)泡性溶液時(shí)，應選用用強制循環(huán)型和長(cháng)管薄膜式蒸發(fā)器;蒸發(fā)腐蝕性物料時(shí)應考慮設備用材;如蒸發(fā)廢酸等物料應選用浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)器;處理量小的或采用間歇操作時(shí)，可選用夾套或鍋爐蒸發(fā)器，以便制造、操作和節約投資。

　　8.存儲設備

　　化工生產(chǎn)中需要存儲的有原料、中間產(chǎn)品、成品、副產(chǎn)品以及廢液和廢氣等。常見(jiàn)的存儲設備有罐、桶、池等。有敞口的也有密封的;有常壓的也有高壓的;可根據存儲物的性質(zhì)，數量和工藝要求選用。

　　一般固體物料，不受天氣影響的，可以露天存放。大量液體的存儲一般使用圓形或球形儲槽;易揮發(fā)的液體，為防物料揮發(fā)損失，而選用浮頂儲罐;蒸氣壓高于大氣壓的液體，要視其蒸氣壓大小專(zhuān)門(mén)設計儲槽;可燃液體的存儲，要在存儲設備的開(kāi)口處設置防火裝置。容易液化的氣體，一般經(jīng)過(guò)加壓液化后存儲于壓力儲罐或承壓鋼瓶中，近些年，用低溫法將液化后的物料儲存于常壓低溫儲罐中也得到了應用;難于液化的氣體，大多數經(jīng)過(guò)加壓后存儲于氣柜高壓球形儲槽或柱形容器中。易受空氣和濕度影響的物料應存儲于密閉的容器內。

　　(二)車(chē)間設備布置的安全分析

　　l.設備布置

　　車(chē)間設備布置是確定各個(gè)設備在車(chē)間中的位置;確定場(chǎng)地與建筑物的尺寸;確定管理、生產(chǎn)儀表管線(xiàn)、采暖通風(fēng)管線(xiàn)的走向和位置。

　　最佳的設備布置應做到：經(jīng)濟合理，節約投資，操作維修方便、安全，設備排列緊湊，整齊美觀(guān)。

　　設備布置時(shí)一般采用流程式布置，以滿(mǎn)足工藝流程路徑，保證工藝流程在水平和垂直方向的連續性。在不影響工藝流程路徑的原則下，將同類(lèi)型的設備或操作性質(zhì)相似的有關(guān)設備集中布置，可以有效地利用建筑面積，便于管理、操作與維修。還可以減少備用設備或互為備用。如塔體集中布置在塔架上，換熱器、泵組成布置在一處等。充分利用位能，盡可能使物料自動(dòng)流送，一般可將計量設備、高位槽布置在最高層，主要設備(如反應器等)布置在中層，儲槽、傳動(dòng)設備等布置在底層?？紤]合適的設備間距。設備間距過(guò)大會(huì )增加建筑面積，拉長(cháng)管道，從而增加建筑和管道投資;設備間距過(guò)小導致操作、安裝與維修的困難，甚至發(fā)生事故。設備間距的確定主要取決于設備管道的安裝、檢修、安全生產(chǎn)以及節約投資等幾個(gè)因素。

　　2.設備布置的安全技術(shù)要求

　　設備布置應盡量做到工人背光操作，高大設備避免靠近窗戶(hù)布置，以免影響門(mén)窗的開(kāi)啟、通風(fēng)與采光。

　　有爆炸危險的設備應露天或半露天布置，室內布置時(shí)要加強通風(fēng)，防止爆炸性氣體的聚集;危險等級相同的設備或廠(chǎng)房應集中在一個(gè)區域，這樣可以減少防爆電器的數量和減少防火、防爆建筑的面積;將有爆炸危險的設備布置在單層廠(chǎng)房或多層廠(chǎng)房的頂層或廠(chǎng)房的邊沿都有利于防爆泄壓和消防。

　　加熱爐、明火設備與產(chǎn)生易燃易爆氣體的設備應保持一定的距離(一般不小于18m)，易燃易爆車(chē)間要采取防止引起靜電現象和著(zhù)火的措施。

　　處理酸堿等腐蝕性介質(zhì)的設備，如泵、池、罐等分別集中布置在底層有耐蝕鋪砌的圍堤中，不宜放在地下室或樓上。

　　產(chǎn)生有毒氣體的設備應布置在下風(fēng)向，儲有毒物料的設備不能放在廠(chǎng)房的死角處;有毒、有粉塵和有氣體腐蝕的設備要集中布置并做通風(fēng)、排毒或防腐處理，通風(fēng)措施應根據生產(chǎn)過(guò)程中有害物質(zhì)、易燃易爆氣體的濃度和爆炸極限及廠(chǎng)房的溫度而定。

　　笨重設備或運轉時(shí)產(chǎn)生很大振動(dòng)的設備，如壓縮機、離心機、真空泵等，應盡可能布置在廠(chǎng)房底層，以減少廠(chǎng)房的荷載與振動(dòng)。有劇烈振動(dòng)的設備，其操作臺和基礎不得與建筑物的柱、墻連在一起，以免影響建筑物的安全。廠(chǎng)房?jì)炔僮髌脚_必須統一考慮，以免平臺支柱零亂重復。

　　3典型設備的布置

　　(1)塔。塔的布置形式很多，常在室外集中布置，在滿(mǎn)足工藝流程的前提下，可把高度相近的塔相鄰布置。

　　單塔或特別高大的塔可采用獨立布置，利用塔身設操作平臺，供工作人員進(jìn)出人孔、操作、維修儀表及閥門(mén)之用。塔或塔群布置在設備區外側，其操作側面對道路，配管側面對管廊，以便施工安裝、維修與配管。塔頂部常設有吊桿，用以吊裝塔盤(pán)等零件。填料塔常在裝料人孔的上方設吊車(chē)粱，供吊裝填料。

　　裝幾個(gè)塔的中心排列一條直線(xiàn)，高度相近的塔相鄰布置，通過(guò)適當調整安裝高度和操作點(diǎn)就可以采用聯(lián)合平臺，既方便操作，又節省投資。采用聯(lián)合平臺時(shí)應考慮各塔有不同的伸長(cháng)量，以防止拉壞平臺。相鄰小塔間的距離一般為塔徑的3～4倍。

　　數量不多、結構與大小相似的塔可成組布置，將四個(gè)塔合為一個(gè)整體，利用操作臺集中布置：如果塔的高度不同，只要求將第一層操作平臺取齊，其他各層可另行考慮。這樣，幾個(gè)塔組成一個(gè)空間體系，增加了塔群的剛度。塔的壁厚就可適當降低。

　　塔通常安裝在高位換熱器和容器的建筑物或框架旁，利用容器或換熱器的平臺作為塔的人孔、儀表和閥門(mén)的操作與維修的通道。將細而高的或負壓塔的側面固定在建筑物或框架的適當高度，這樣可以增加剛度，減少壁厚。

　　直徑較小(1m以下)的塔常安裝在室內或框架中，平臺和管道都支承在建筑物上，冷凝器可裝在屋頂上或吊在屋頂梁下，利用位差重力回流。

　　(2)換熱器。換熱器的熱量平衡由于涉及到傳熱效果，換熱面積、流動(dòng)溫差、流動(dòng)強度等一系列問(wèn)題，因此，換熱器在運行過(guò)程中由于熱量積累、局部過(guò)熱、流體結焦或氣化而引起的事故比較多。

　　化工廠(chǎng)中使用最多的是列管換熱器和再沸器，其布置原理也適用于其他形式的換熱器。

　　設備布置的主要任務(wù)是將換熱器布量在適當的位置，確定支座、安裝結構和管口方位等。必要時(shí)在不影響工藝要求的前提下調整原換熱器的尺寸及安裝方式(立式或臥式)。

　　換熱器的布置原則是順應流程和縮小管道長(cháng)度，其位置取決于它密切聯(lián)系的設備布置。塔的再沸器及冷凝器因與塔以大口徑的管道連接，故應采取近塔布置，通常將它們布置在塔的兩側。熱虹吸式再沸器直接固定在塔上，還要靠近回流罐和回流泵。自容器(或塔底)經(jīng)換熱器抽出液體時(shí)，換熱器要靠近容器(或塔底)，使泵的吸入管道最短，以改善吸入條件。

　　(3)容器(罐，槽)。容器按用途可以分為原料儲罐、中間儲罐和成品儲罐;按安裝形式可以分為立式和臥式。容器布置時(shí)一般要注意以下事項。

　　立式儲罐布置時(shí)，按罐外壁取齊，臥式儲罐按封頭切線(xiàn)取齊。在室外布置易揮發(fā)液體儲罐時(shí)，應設置噴淋冷卻設施;易燃、可燃液體儲罐周?chē)鷳匆幎ㄔO置防火堤壩;儲存腐蝕性物料罐區除設圍堰外，其地坪應作防腐處理。液位計、進(jìn)出料接管、儀表盡可能集中在儲罐的一側，另一側供通道與檢修用。罐與罐之間的距離應符合國家標準的有關(guān)規定，以便操作、安裝與檢修。儲罐的安裝高度應根據安管需要和輸送泵的凈正吸人壓頭的要求決定。同時(shí)，多臺大小不同的臥式儲罐，其底部宣布置在同一標高上。原料儲罐和成品儲罐一般集中布置在儲罐區，而中間儲罐要按流程順序布置在有關(guān)設備附近或廠(chǎng)房附近。

　　(4)反應器。反應器形式很多，可以根據結構形式按類(lèi)似的設備布置。塔式反應器可按塔的方式布置;固定床催化反應器與容器相類(lèi)似;火焰加熱的反應器則近似于工業(yè)爐：攪拌釜式反應器實(shí)質(zhì)上是設有攪拌器和傳熱夾套的立式容器。

　　釜式反應器一般用掛耳支承在建(構)筑物上或操作臺的梁上;對于體積大、質(zhì)量大或振動(dòng)大的設備，要用文腳直接支承在地面或樓板上。兩臺以上相同的反應器應盡可能排成一直線(xiàn)。反應器之間的距離，根據設備的大小、附屬設備和管道具體情況而定。管道閥門(mén)應盡可能集中布置在反應器一側，以便操作。

　　間歇操作的釜式反應器布置時(shí)要考慮便于加料和出料。液體物料通常是經(jīng)高位槽計量后靠壓差加入釜中;固體物料大多是用吊車(chē)從人孔或加料口加入釜內，因此，人孔或加料口離地面、樓面或操作平臺面的高度以800mm為宜。

　　因多數釜式反應器帶有攪拌器，所以上部要設置安裝及檢修用的起吊設備，并考慮足夠的高度，以便抽出攪拌器軸等。

　　連接操作釜式反應器有單臺和多臺串聯(lián)式，布置時(shí)除考慮前述要求外，由于進(jìn)料、出料都是連接的，因此在多臺串聯(lián)時(shí)必須特別注意物料進(jìn)、出口問(wèn)的壓差和流體流動(dòng)的阻力損失。

　　(5)泵與壓縮機。泵應盡量靠近供料設備以保證良好的吸人條件。它們常集中布置在室外、建筑物底層或泵房。室外布置的泵一般在路旁或管廊下排成一行或兩行，電機端對齊排在中心通道兩側，吸入與排出端對著(zhù)工藝罐。泵的排列次序由相關(guān)的設備與管道的布置所決定。當面積受限制或泵較小時(shí)，可成對布置，使兩泵共用一個(gè)基礎，在一根支柱上裝兩個(gè)開(kāi)關(guān)。

　　離心壓縮機的布置原理與離心泵相似，但較為龐大、復雜，特別是一些附屬設備(潤滑油與密封油槽、控制臺、冷卻器等)要占據很大的空間。為電動(dòng)機或背壓透平帶動(dòng)的離心壓縮機的常用布置方案。

　　管道從頂部連接的壓縮機可以安裝在接近地面的基礎上.在拆卸上蓋時(shí)要同時(shí)拆去上部接管。管道從底部連接的壓縮機拆卸上蓋時(shí)比較方便，這種壓縮機要裝在抬高的框架上，支柱靠近機器，環(huán)繞機器設懸壁平臺，壓縮機的基礎要與建筑物的基礎分離。離心壓縮機常布置在敞開(kāi)式的框架結構(有頂)或壓縮機室內，頂部要設吊車(chē)粱或行車(chē)以供檢修時(shí)起吊零部件。

　　往復壓縮機的工作原理與往復泵相似，但機器復雜很多，振動(dòng)及噪聲都很大。往復式壓縮機結構復雜、拆裝時(shí)間長(cháng)，所以都布置在壓縮機室內，并配有起重裝置，其周?chē)舫鲎銐虼蟮目盏亍?/p>

　　(三)化工生產(chǎn)管路與管系安全技術(shù)

　　化工管路主要由管子、管件和閥件構成，也包括一些附屬于管路的管架、管卡、管撐等輔件?；どa(chǎn)中輸送的流體是多種多樣的，化工管路也各不相同，以適應不同輸送任務(wù)的要求。管路及管件的標志是管系安全生產(chǎn)的基本條件?；す苈返臉藴驶侵钢贫ɑす苈分饕獦嫾?，包括管子、管件、閥件(門(mén))、法蘭、墊片等的結構、尺寸、連接、壓力等的標準并實(shí)施的過(guò)程。其中，壓力標準與直徑標準是制定其他標準的依據，也是選擇管子、管件、閻件(門(mén))、法蘭、墊片等附件的依據，已由國家標準詳細規定。管子標準的參數包括壓力標準(又分公稱(chēng)壓力、試驗壓力和工作壓力)、直徑(口徑)標準(也稱(chēng)公稱(chēng)直徑或通稱(chēng)直徑)。

　　1化工管路布置的原則

　　(1)應合理安排管路，使管路與墻壁、柱子、場(chǎng)地、其他管路等之間應有適當的距離，并盡量采用標準件，以便于安裝、操作、巡查與檢修。

　　管道盡量架空敷設，平行成列走直線(xiàn)，少拐彎、少交叉以減少管架的數量;并列管線(xiàn)上的閥門(mén)應盡量錯開(kāi)排列;從主管上引出支管時(shí)，氣體管從上方引出，液體管從下方引出。

　　(2)輸送有毒或有腐蝕性介質(zhì)的管道，不得在人行道上空設置閥體、伸縮器、法蘭等，若與其他管道并列時(shí)應在外側或下方安裝;輸送易燃、易爆介質(zhì)的管道不應敷設在生活間、樓梯和走廊等處;配置安全閥、防爆膜、阻火器、水封等防火防爆安全裝置，并應采取可靠的接地措施;易燃易爆及有毒介質(zhì)的放空管應引至室外指定地點(diǎn)或高出層面2 m以上。

　　(3)管道敷設應有坡度，以免管內或設備內積液，坡度方向要根據介質(zhì)流動(dòng)方向和生產(chǎn)工藝特點(diǎn)確定。

　　(4)對于溫度變化較大的管路要采取熱補償措施，有凝液的管路要安排凝液排出裝置，有氣體積聚的管路要設置氣體排放裝置。長(cháng)距離輸送蒸氣的管道要在一定距離處安裝疏水閻，以排除冷凝水。

　　2化工管路的連接

　　管子與管子、管子與管件、管子與閥件、管子與設備之間連接的方式主要有4種，即螺紋連接、法蘭連接、承插式連接及焊接。

　　3管路的熱補償

　　化工管路的兩端是固定的，當溫度發(fā)生較大的變化時(shí)，管路就會(huì )因管材的熱脹冷縮而承受壓力或拉力，嚴重時(shí)將造成管子彎曲、斷裂或接頭松脫。因此必須采取措施消除這種應力，這就是管路的熱補償。熱補償的主要方法有兩種：其一是依靠彎管的自然補償，通常，當管路轉角不大于150•時(shí)，均能起到一定的補償作用;其二是利用補償器進(jìn)行補償.主要有方形、波形及填料3種補償器。

　　4化工管路的試壓與吹掃

　　化工管路在投入運行之前，必須保證其強度與嚴密性符合設計要求，因此，當管路安裝完畢后，必須進(jìn)行壓力試驗，稱(chēng)為試壓，試壓主要采用液壓試驗。少數特殊的也可以采用氣壓試驗。另外，為了保證管路系統內部的清潔，必須對管路系統進(jìn)行吹掃與清洗，以除去鐵銹、焊渣、土及其他污物，稱(chēng)為吹洗，管路吹洗根據被輸送介質(zhì)不同，有水沖洗、空氣吹掃、蒸汽吹洗、酸洗、油清洗和脫脂等。

　　5化工管路的防靜電措施

　　當粉塵、液體和氣體電解質(zhì)在管路中流動(dòng)，或從容器中抽出或注入容器時(shí)，都會(huì )產(chǎn)生靜電。這些靜電如不及時(shí)消除，很容易產(chǎn)生電火花而引起火災或爆炸。管路的抗靜電措施主要是靜電接地和控制流體的流速。

　　6管道標志

　　化工廠(chǎng)中的管路是很多的，為了方便操作者區別各種類(lèi)型的管路，常常在管外(保護層外或保溫層外)涂上不同的顏色，稱(chēng)為管路的涂色。有兩種方法，其一是整個(gè)管路均涂上一種顏色(涂單色)，其二是在底色上每間隔2 m涂上一個(gè)50~100 mm的色圈。常見(jiàn)化工管路的顏色可參閱相關(guān)手冊。如給水管為綠色，飽和蒸汽為紅色。

　　只有合理科學(xué)地安排布置設備設施，從源頭上消除和減少發(fā)生事故的幾率，才能保障生產(chǎn)安全順利地進(jìn)行。

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