化工工艺基础安全设计.ppt
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1、化工安全设计化工安全设计 -化工工艺基础安全设计化工工艺基础安全设计化工工艺安全设计的主要设计文件化工工艺安全设计的主要设计文件:u 基础工艺设计基础工艺设计u 工艺说明工艺说明u 界区条件表界区条件表u 工艺设备表工艺设备表u 物料流程图物料流程图(PFD)u 公用物料流程图公用物料流程图(UFD)u 工艺管道及仪表流程图工艺管道及仪表流程图(PID)u 管道管道特性特性表表u工艺概述工艺概述u工艺流程图工艺流程图u公用工程流程图公用工程流程图u工艺设备一览表工艺设备一览表u管线特性表管线特性表u工艺设备布置图工艺设备布置图u装置投资装置投资u化学反应概述化学反应概述u工艺设计的指导思想工艺
2、设计的指导思想u工艺控制工艺控制u需要重点说明的工艺问题需要重点说明的工艺问题u流程叙述流程叙述u工艺物流数据工艺物流数据u共用工程表共用工程表绪论绪论(建厂目的等建厂目的等)工艺概述工艺概述工艺控制说明工艺控制说明开车前的准备工作开车前的准备工作投料试车投料试车正常操作正常操作正常停车正常停车紧急停车紧急停车安全措施安全措施主要设备的操作要领主要设备的操作要领附属资料附属资料确定在偏离设计条件下的工艺操作条件;确定在偏离设计条件下的工艺操作条件;在各种操作条件下的动态模拟情况;在各种操作条件下的动态模拟情况;非正常操作工况时的动态模拟;非正常操作工况时的动态模拟;确定运行初期和运行后期工艺操
3、作条件;确定运行初期和运行后期工艺操作条件;紧急状态时工艺的动态模拟。紧急状态时工艺的动态模拟。归纳整理应提供的所有资料;归纳整理应提供的所有资料;将获得的资料加以整理总结将获得的资料加以整理总结(如基础设计包、如基础设计包、制造厂家的数据资料等制造厂家的数据资料等);收集所需要的数据资料;收集所需要的数据资料;研究资料的提供方式;研究资料的提供方式;根据所确定的提供方式组织技术资料。根据所确定的提供方式组织技术资料。泵泵压缩机压缩机离心泵离心泵-往复泵往复泵-小流量、高压强计量泵计量泵-流量准确且便于调节齿轮泵齿轮泵-输送粘稠的液体(1)泵为机械运行装置,通常都要有备用泵为机械运行装置,通常
4、都要有备用;(2)泵的出、入口均需设置切断阀泵的出、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方应加装一个泄液阀或者3/4带闸阀的旁路。带闸阀的旁路。(5)压力显示和控制是泵安全的主要参数,压力显示和控制是泵安全的主要参数,在泵的出口处应安装压力表。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入口管道比出口管道的管径通常也大一等级,以有利于安全运行。等级,以有利于安全运行。(7)为防止
5、杂物进入泵体损坏叶轮,应在泵吸为防止杂物进入泵体损坏叶轮,应在泵吸入口设过滤器。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。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,以保证运行安全。及管道等的设计压力,以保证运行安全。(10)应设计泵体放空返回吸入罐应设计泵体放空返回吸入罐(或塔或塔)的气的气相空间。相空间。(11)泵体和泵的切断阀前后的管道都应设置泵体和泵的切断阀前后的管道都应设置放净阀放净阀(13)重要场合的备用泵要设置
6、泵自启动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。装置,以保证出口的压力不可太低。1)1)暖泵及防凝管道暖泵及防凝管道-输送介质温度输送介质温度230230以上,或者介以上,或者介质的凝点高于环境温度的泵,为了避免泵在启动时因温变过快而质的凝点高于环境温度的泵,为了避免泵在启动时因温变过快而产生应力问题。产生应力问题。暖泵管道暖泵管道防凝管道防凝管道2)2)小流量旁路管道小流量旁路管道-当泵的流量低到一定的程度,泵的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、空转等安全问题,引起泵运转工作效率很低,而且还会出现发热、空转等安全问题,
7、引起泵运转的事故状态。的事故状态。小流量旁路管道小流量旁路管道3 3)平衡管道)平衡管道-输送常温下饱和蒸汽压高于大气压的液体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安全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安全问题,应设安全平衡管道。问题,应设安全平衡管道。平衡管道平衡管道4 4)高扬程旁通管道)高扬程旁通管道-为了避免阀板因单向受压太大为了避免阀板因单向受压太大而使阀门不易打开,造成流体突然中断的危险,高扬程的备用泵而使阀门不易打开,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。应在切断阀前后设置旁通管道。高
8、扬程旁通管道高扬程旁通管道1)1)乙烯装置中的急冷油泵系统乙烯装置中的急冷油泵系统,其泵体、管其泵体、管道等都要伴热,防止介质凝结堵塞道等都要伴热,防止介质凝结堵塞2 2)对于安装在冬季月平均气温低于零度地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部分都区输送水的泵,液体会积存在不动的部分都应采用伴热,其他部分采用保温措施,应采用伴热,其他部分采用保温措施,3 3)低温泵应注甲醇防冻,而介质温度高于低温泵应注甲醇防冻,而介质温度高于8080的泵则需要用冷却水冷却的泵则需要用冷却水冷却 气体压送机械气体压送机械按其出口压力按其出口压力-真空泵真空泵 通风机通风机 鼓风机鼓
9、风机按其工作原理按其工作原理-离心式离心式 往复式往复式 旋转式旋转式1)1)压缩机进出口一般应设置切断阀,常为电动压缩机进出口一般应设置切断阀,常为电动阀阀;2)2)为减少压缩机间压力降,降低能耗,乙烯装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,一般不设切断阀置中裂解气压缩机各段之间,一般不设切断阀;3)3)往复式压缩机的间歇吸入和排出,会使气体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。设置缓冲罐,且其位置越接近压缩机管口越好。4)4)为防止凝液进入
10、压缩机气缸,必须在各段吸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分离罐,以除去凝液。入口前设置吸入罐或分离罐,以除去凝液。5)5)压缩机的凝液分离罐应尽量靠近压缩机吸入压缩机的凝液分离罐应尽量靠近压缩机吸入口处布置。管道应坡向分离器以免凝液进入压缩口处布置。管道应坡向分离器以免凝液进入压缩机气缸。机气缸。6)6)压缩机停车时不允许有凝液回流。当压缩机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,出口管上要设置凝出口管内的气体接近液态时,出口管上要设置凝液分离罐,同时安装一个止逆阀。液分离罐,同时安装一个止逆阀。7)7)冷却压缩机压缩气体,应先将冷却水接往后冷却
11、压缩机压缩气体,应先将冷却水接往后冷器,再往中间冷却器冷器,再往中间冷却器(对二级压缩而言对二级压缩而言),最后,最后冷却气缸夹套,以充分冷却。冷却气缸夹套,以充分冷却。8)8)各级冷却器的冷凝液应分别用管道排出,并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。保证各级排出压力。9)9)凝液分离罐至压缩机间的管道应进行保温或凝液分离罐至压缩机间的管道应进行保温或伴热。伴热。10)10)压缩机入口和入口管道上的切断阀之间应设压缩机入口和入口管道上的切断阀之间应设过滤器。过滤器。1)1)离心式压缩机是连续排料的,可以不考虑流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
12、设置缓冲罐。量波动,压缩机的出入口不需设置缓冲罐。2)2)离心压缩机应设置防喘振系统。压缩机必需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放空阀,且此阀一定要安装在出口切断阀前的管道上。道上。3)3)乙烯装置中的裂解气压缩机注轻质油或注水,乙烯装置中的裂解气压缩机注轻质油或注水,防焦并降温。防焦并降温。4)4)乙烯装置中的乙烯和丙烯制冷压缩机一般都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,三段或四段应设置出口气相至一罐底的吹干线,三段或四段吸入罐
13、底液相至前面各段吸入罐气相出口管道吸入罐底液相至前面各段吸入罐气相出口管道。1)1)汽轮机以蒸汽为动力,可用作压缩机、泵、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、疏水器或其他凝液分离装置。水器或其他凝液分离装置。2)2)蒸汽压力过高会造成汽轮机转速过快或外壳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安全超压损坏,在蒸汽进口管道上要设调压阀和安全阀,以保持恒定的转速。阀,以保持恒定的转速。3)3)汽轮机启动时,加热太快会造成振动或机械汽轮机启动时,加热太快会造成振动或机械的热膨胀太快
14、,应设暖泵线。开车前,应先使少的热膨胀太快,应设暖泵线。开车前,应先使少量蒸汽进入汽轮机暖机。量蒸汽进入汽轮机暖机。4)4)汽轮机外壳的底部要设连续排水的疏水器,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。以排出汽轮冷凝液。5)5)小型间歇操作的汽轮机,可直排户外高空,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,其乏汽必要时设消声器。连续运行的汽轮机,其乏汽(透透平排气平排气),可接往装置的低一级或几级压力的蒸汽,可接往装置的低一级或几级压力的蒸汽系统,系统,6)6)汽轮机入口的蒸汽管道上安装过滤器时,过滤汽轮机入口的蒸汽管道上安装过滤器时,过滤器应当尽
15、量靠近汽轮机入口。器应当尽量靠近汽轮机入口。7)7)背压式汽轮机乏汽管道上应设置切断阀,并应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。紧靠透平出口。8)8)背压式汽轮机乏汽管道的低点应设疏水装置。背压式汽轮机乏汽管道的低点应设疏水装置。9)9)凝汽式汽轮机的乏汽管道上均应设置全量泄放凝汽式汽轮机的乏汽管道上均应设置全量泄放的安全阀。通常把阀装在冷凝器上。的安全阀。通常把阀装在冷凝器上。1)1)若在进入表面冷凝器的乏汽管道上安装切断阀,若在进入表面冷凝器的乏汽管道上安装切断阀,安全阀应安装在切断阀前。安全阀应安装在切断阀前。2)2)压缩机及透平都设置联锁停车系统,一旦发生压缩机及透平
16、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,以确保机组的安全。道全开,淬冷管道全关等,以确保机组的安全。3)3)压缩机及汽轮机的出口都应设置安全阀。安全压缩机及汽轮机的出口都应设置安全阀。安全阀的排放量一般应最大设计排量。安全阀均设在阀的排放量一般应最大设计排量。安全阀均设在出口切断阀前的管道上。出口切断阀前的管道上。4)4)应设置压缩机的开车管道,如乙烯装置中,乙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
17、开车时的干燥管道等。同时应和丙烯制冷压缩机开车时的干燥管道等。同时应设置压缩机的停车排空和排放系统。设置压缩机的停车排空和排放系统。l容器容器l贮罐贮罐l换热器换热器l塔塔l反应器反应器l干燥器干燥器l过滤器过滤器1)1)与容器相接的空气、蒸汽及氮气等公用物料管与容器相接的空气、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,若物料是易燃道,在靠近容器管口处应设切断阀,若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,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。管道应坡向容器,以防止流体积塞。2)2)容器顶部气相出口应设调节阀保证压力控制;容容器顶部
18、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。器的液相出口一般应设切断阀,多为液位控制。3)3)容器顶部设放空口保证容器压力平衡,底部设放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。扫及清洗之用。4)4)容器液位显示与控制是容器安全的重要指标。需容器液位显示与控制是容器安全的重要指标。需控制液位容器应设液位控制液位容器应设液位(变送变送)指示控制甚至液位报指示控制甚至液位报警、联锁等装置;警、联锁等装置;5)5)除放净口外,容器底部的液相出口都应设置约除放净口外,容
19、器底部的液相出口都应设置约150mm 150mm 的溢流管,以防固体杂质流入及堵塞管口的溢流管,以防固体杂质流入及堵塞管口;6)6)气相里有可能夹带液体的,可在容器内增设破气相里有可能夹带液体的,可在容器内增设破沫网加以分离沫网加以分离;7)7)带压容器上部气相区域应设压力指示及安全阀带压容器上部气相区域应设压力指示及安全阀或放空或放空;8)8)当容器对标高有具体要求时,应标出最小安装当容器对标高有具体要求时,应标出最小安装高度高度;9)9)为避免轻烃液体由容器顶部形成自由流进入容为避免轻烃液体由容器顶部形成自由流进入容器内而产生静电,轻烃需从容器底部引入或从上器内而产生静电,轻烃需从容器底部
20、引入或从上部引入液面以下,但不包括混相物料部引入液面以下,但不包括混相物料;10)10)容器应进行必要的隔热(保温、保冷等)保容器应进行必要的隔热(保温、保冷等)保护,特别是液相部分,必要时可进行局部伴热或护,特别是液相部分,必要时可进行局部伴热或内部加热。内部加热。贮罐由于介质贮量大,所以有特殊的危险性。贮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。罐有球罐、拱顶罐、浮顶罐及卧式罐等多种。(1)(1)液面显示与控制是贮罐安全运行的有关参数。液面显示与控制是贮罐安全运行的有关参数。贮罐的液面需要两种不同的液面计进行测量。贮罐的液面需要两种不同的液面计进行测
21、量。(2)(2)为了排出贮罐的积水,常压贮罐的底部应设集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。水槽,由集水槽向外排放。(3)(3)大型贮罐的基础是挠性的,在水压试验过程中大型贮罐的基础是挠性的,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。有一定的挠性,常用柔性管与其相连接。(4)(4)拱顶常压罐的顶部应设呼吸阀、真空阀或拱顶常压罐的顶部应设呼吸阀、真空阀或其他相应的设施,以避免贮罐超压损坏或被真其他相应的设施,以避免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。空吸
22、扁。浮顶罐不需要设置呼吸阀和真空阀。(5)(5)球罐应设置安全阀和真空阀。球罐应设置安全阀和真空阀。(6)(6)球罐与产品塔之间常设置平衡管道,以使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。定球罐的压力。(7)(7)常压贮罐常设有化学泡沫灭火系统。常压贮罐常设有化学泡沫灭火系统。(8)(8)贮罐储存轻烃时,应设消防喷淋系统。拱贮罐储存轻烃时,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;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。一旦球罐从顶到底,可设多圈平行的
23、喷水管。一旦发生火灾,喷淋水管自动或手动开启,使贮罐发生火灾,喷淋水管自动或手动开启,使贮罐表面不致过热。表面不致过热。管壳式换热器安全设计条件:管壳式换热器安全设计条件:1管程介质管程介质1)容易结垢和腐蚀性的介质应走管程,以便于清容易结垢和腐蚀性的介质应走管程,以便于清洗和检修。洗和检修。2)有毒的流体宜走管程,使泄漏机会减少。有毒的流体宜走管程,使泄漏机会减少。3)与环境温度相比,一般温度或很低的流体宜走管与环境温度相比,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。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压力高的
24、流体宜走管程侧,可降低换热器外壳的强度要求。强度要求。2.壳程介质壳程介质1)饱和蒸汽宜走壳程,有利于蒸汽凝液的排出饱和蒸汽宜走壳程,有利于蒸汽凝液的排出,且蒸汽较洁净,以免污染壳程。,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,增强冷被冷却的流体宜走壳程,便于散热,增强冷却效果。却效果。3)若两流体温差较大,宜将对流传热系数大的若两流体温差较大,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。流体走壳程,以减小管壁和壳壁的温差。3.介质流向介质流向 (1)换热器进出口通常给出介质的流向,一般换热器进出口通常给出介质的流向,一般冷流体下进上出,热流体则上进下出。一旦
25、发生冷流体下进上出,热流体则上进下出。一旦发生故障,热介质首先撤出对设备有利。故障,热介质首先撤出对设备有利。(2)使用蒸汽作热源时使用蒸汽作热源时(冷凝冷凝),蒸汽宜从上部,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。凝液液位,就可改变传热面积,控制加热量。(3)若换热的两个介质都是液体,采用逆流比若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。的温差大,对传热有利。4.换热器壳侧的设计压力比管侧的设计压力低
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