石油化工装置的安全与设计浅谈摘要：当前石油化工装置生产过程呈现极高的复杂性和综合性，设计及管理中的多种因素均可能影响装置的正常运行。

因此，重视石油化工装置的生产安全问题，需要从设计源头上落实各项安全设施，消除或消减危险源，防止和减少企业安全事故，最终促进石油化工行业的可持续发展。

本文简要说明石化装置的潜在风险及可采用的安全设施，并对设计中各专业人员如何落实安全设计提出要求和建议。

关键词：石油化工，安全设施，设计石油化工企业与普通工贸企业有较大的差别，不论是所使用的原辅材料，还是所生产出的产品，都因其固有的物理化学性质而存在一定的安全风险。

因此，石油化工装置在运行过程中时常会发生一些安全事故，轻则造成经济损失，重则出现人员伤亡，影响企业的长远发展。

一、装置运行潜在的安全风险1火灾爆炸事故时有发生在石化行业中，经常会涉及到大量的易燃、易爆化学品的使用，在装置运行过程中，一旦发生物料泄漏，容易引发火灾、爆炸事故，不仅会影响生产，还会造成人员伤亡。

2潜在的反应失控风险石化生产装置通常会涉及多种化学反应，许多反应需要在高温、高压的条件下进行，同时产生大量热量。

例如，催化裂化，氧化、加氢等等。

在这样的操作条件下，一旦控制系统或冷却系统出现故障，不能及时转移反应释放的热量，就会造成设备的超温、超压，反应速率失控，严重时可能因超压引起设备破裂或爆炸，物料泄漏后又因上述易燃易爆化学品的存在造成火灾、爆炸等二次事故发生。

3有毒有害物质的危险性各种化工原料及产品种类繁多，其中也不乏一些具有毒性或强腐蚀性物质，长期接触这些有害物质，会对人的健康造成伤害，出现各种职业病，有的甚至无法治疗；若生产过程中出现有毒有害物质的大量泄漏，则可能发生操作人员的急性中毒或化学灼伤等事故，严重时还会对环境问题和社会安定问题造成负面影响。

因此，从化工建设项目的设计阶段开始，就必须严格遵守相关法规、政策规定及行业标准规范，采取相应的安全措施，防止易燃、易爆、有毒、有害物质的泄漏，从而降低各种安全生产事故发生的可能性。

二、化工装置采用的主要安全设施1预防事故措施“安全第一、预防为主”是开展安全生产工作的重要政策方针，各项预防事故措施的有效落实，可以极大的避免事故的发生。

（1）检测报警设施：根据工艺过程的特点，针对装置中的反应釜、储罐、进出料泵等关键设备及管线，合理设置压力、温度、液位、流量、介质组份等检测报警设施，同时在装置区域范围内设置相应的可燃气体及有毒有害气体检测报警、必要的氧气检测报警设施以及配备适当的用于安全检查和安全数据分析检验的检测设备、仪表等。

（2）设备安全防护设施：在机泵、搅拌器等机械设备应设置防护罩、防护屏、传动设备安全锁闭设施、负荷限制器、行程限制器以及制动设施、限速设施等；电机等需设置电器过载保护设施及防雷、防静电接地设施等；设备及管道的外表、楼地面等应采取防潮、防晒、防冻、防腐以及防渗漏等安全设施。

（3）防爆设施：生产操作中可通过采用抑制助燃物品混入、抑制易燃易爆气体形成、抑制粉尘形成等设备设施减少或避免爆炸性危险环境的出现，同时对于可能出现的爆炸危险环境区域内选用相应防爆等级的电气及仪表防爆设施，配备必要的操作及检维修使用的防爆工器具。

（4）作业场所防护设施：对于装置正常生产中需要操作人员值守的作业场所应根据环境特点采取相应的防辐射、防静电、防噪音、防滑、防灼烫、防护栏（网）等保护设施，封闭的或通风不良的生产厂房及仓库等应配备必要的除尘、排毒等机械通风设施。

（5）安全警示标志：在生产装置的主要出入口、现场操作岗位、疏散通道等位置设置相应的指示标志、警示作业安全标志、逃生避难标志，在厂区内较高的建筑顶部设置风向指示标志。

2控制事故设施（1）泄压和止逆设施：装置内的压力容器、可能发生超压的管道系统等应按规范要求设置安全阀、爆破片、放空管等紧急泄放设施，泵的出口管道、高低压系统连接管线、公用工程管线与工艺管线的连接处等应设置止逆阀门，真空系统应配备密封设施。

（2）紧急处理设施：包括DCS、SIS、ESD等仪表联锁系统及其配备的紧急备用电源，对于重点的工艺反应过程应设置适当的进料紧急切断、物料分流、排放、吸收、中和、冷却、以及向反应设备加入惰性气体等处理措施，条件具备时还应设置向反应设备内紧急加入反应抑制剂的设施。

3减少与消除事故影响设施（1）防止火灾蔓延设施：主要包括可燃介质管道使用的阻火器；可燃液体储罐组设置防火堤；厂房及仓库等采用防火墙、防火门、蒸汽幕或水幕等进行防火分区的分割；爆炸危险环境区域内的钢结构按耐火等级和时间的要求涂刷防火材料。

（2）灭火设施：厂区内应配备符合规范要求的消防系统，包括消防给水管网、室内/外消火栓、高压水枪（炮）、以及自动喷淋灭火设施等，必要时还可设置泡沫灭火系统、蒸汽释放设施或惰性气体释放设施等用于快速扑灭火焰，装置区域内配备一定数量的手提式或推车式灭火器。

（3）紧急个体处置设施：危险化学品的使用场所应设置喷淋洗眼器，用于人员意外接触后的紧急处置，高处作业场所或密闭作业区域等应配有逃生索或逃生器，装置内应设有应急照明设施。

（4）应急救援设施：厂区内应统一配备一定数量的堵漏设施、工程抢险装备以及受伤人员医疗抢救装备等，以便在发生事故时第一时间组织应急救援。

（5）逃生避难设置：厂房及仓库等建构筑物应根据建筑特性及现场生产操作人员数量按规范要求设置安全疏散通道，厂区或园区内可以集中规划设置安全避难所。

（6）劳动防护用品装备：根据不同的人体保护部位可分为头部、面部、视觉、呼吸、听觉、四肢、躯干等防护装备，常用的如安全帽、正压式空气呼吸器、口罩、手套、劳保鞋等，按照不同类型的防护功能可分为防毒、防烫、防腐蚀、防噪声、防辐射、防高处坠落、防砸伤、防刺伤等防护装备，常用的如低浓度防毒面具、防烫手套、防刺手套、耳塞、安全带或安全绳等。

三、化工建设项目的安全设计1工艺过程安全化工装置的危险性很大程度上取决于工艺过程自身的危险程度，合理选择工艺路线，规范、优化工艺流程设计，可以从根本上降低装置的固有风险。

建设项目应优先选用国内外已获得成功运行经验的成熟可靠的生产工艺，对项目首次使用的新工艺、新配方等按有关管理要求开展反应安全风险评估并根据评估结果采取相应的安全控制措施；尽可能选用危险性较低的各类辅助生产材料如工艺过程的溶剂或催化剂、制冷系统的制冷剂、供热系统的导热油等。

此外还应根据项目所在地的物流运输条件合理设置原料及产品的储存方式及储存量，尽量减少厂区内易燃易爆、有毒有害物料的存量。

同时，通过合理的分配各系统的安全功能，可以有效降低或消减过程的风险程度。

对项目危险性分析、保护层分析等识别出的可能造成人员伤亡等严重后果的场景或工艺过程，严格落实各级保护层中提出的安全设施，如DCS系统设置联锁调节将关键工艺过程的温度、压力、流量等参数控制的目标范围；根据工艺安全时间设置适当的高/低位报警值提醒操作人员及时介入干预；SIS系统设置高高/低低联锁控制回路，发生超温、超压等潜在事故风险时切断工艺进料或打开紧急转料、紧急冷却等的开关阀；安全阀、爆破片等紧急泄放设施的选型应满足不同事故工况下最大泄放量的要求。

2装置内设备布置石油化工装置的设备布置，需在满足工艺流程顺序、单元操作、过程设备集中布置等要求的前提下，合理考虑人员的通道、设备的吊装、操作及检维修空间等因素，还特别注重工艺设计对装置高度、工作温度、压力、在真空状态以及重力等方面的要求以及防止介质结焦，凝堵的要求。

这些因素直接影响到工艺的稳定、工艺的连续性以及工艺过程是否可以正常运转的可用性，这些问题表面上是生产上的问题，实际上却是一个安全性的问题。

如果石油化工装置在日常运行中经常出现故障或运转不稳定的情况时，也会造成一些安全问题发生。

3管道的安全设计管道是实现化工装置工艺过程的重要组成部分，管道的设计须满足安全、经济、易于施工等基本要求。

首先，在管道材料的选择上，需要同时满足系统操作温度、压力等条件下对材料强度的要求，以及不同工艺介质、不同使用环境下对材料的耐腐蚀性、耐高/低温等特性的要求；其次，在配管设计中，应在满足工艺流程要求的前提下，同时考虑管道的连接型式、管道柔性、支吊架设置等因素，做到管道尽可能短，并尽量避免穿越与其无关的工艺装置或设施。

石化及化工行业标准中已包含很多管道布置设计的具体要求，管道设计人员应能准确理解标准要求中对于安全方面的考量，避免因管道布置或走向的不合理而埋下潜在的生产安全隐患。

4自控系统设计化工装置过程控制通常采用PLC、DCS、SIS、ESD等仪表系统来实现装置的生产运行调节、安全控制联锁、系统紧急停车等功能。

各系统的设计在满足工艺控制方案要求的基础上，应结合建设项目的危险性分析、保护层分析等结果，综合考虑检测仪表、逻辑控制器、执行元件等的冗余配置及不同系统中元件的共用。

一般来说，SIS系统应独立于DCS系统和其他子系统单独设置，SIS系统应选用具有T V安全认证的仪表、控制器、电磁阀等，系统设计完成后应对其安全完整性等级（SIL）进行验证。

同时，在装置内可能出现易燃、有毒介质泄漏的区域，需设置可燃及有毒气体报警器等安全检测及报警设施，除了在现场设置声光报警器外，报警信号应统一接入GDS系统显示，在可燃/有毒气体报警盘上发出高、高高声光报警。

5电气安全设计由于工艺过程多涉及易燃、易爆物料的使用，装置区域内应按《爆炸危险环境电力装置设计规范》进行爆炸危险区域的划分，爆炸危险区域范围内根据可能出现的易燃介质的分级与引燃温度组别等特性，选用相应防爆等级的电气设备。

同时应采用可靠的接地系统，防直击雷、防雷电波入侵、电气设备保护接地、防静电接地、弱电系统的接地等可共用接地装置，爆炸危险区域内可设置防静电接地干线，接地电阻应小于1欧。

结束语综上所述，鉴于石油化工装置的危险特性，在设计过程中，需要加大对安全的重视力度，各专业设计人员应结合工艺过程、物料性质等合理制定设计方案，落实前期危险性分析等提出的安全对策措施，最大化保证建设项目投用后装置能够稳定运行，提高生产过程中的安全性，最终实现企业乃至整个行业的可持续性发展。

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