【文章內(nèi)容簡介】 及有關的催化劑。有些高熱運轉(zhuǎn)的反應器，可以作為火源來處理。 ? 非直線排列設備的配置還包括諸多的公用工程設施。 ? 除非絕對必要， 鐵路支線 才引入單元區(qū)。 ? 在完成區(qū)域規(guī)劃時，應該充分考慮將來發(fā)展 擴建添加設備的可能性。 46 ? 3．室內(nèi)裝置的配置 ? 對于需要 精確的溫度控制 或需要操作者 經(jīng)常觀察 的情形，必須把加工單元的部分或全部置于 室內(nèi) 。 ? 對于室內(nèi)裝置，主導風和隔開距離這兩個工具的重要性大大降低?？梢圆捎闷渌恍┓椒?，如物理屏障等，實現(xiàn)室內(nèi)裝置的隔離。 ? 如果火源和易燃物源兩者部必須設在室內(nèi)，最好把它們分置在建筑物的 分隔間 內(nèi)。 ? 特別易于起火、爆炸或釋放毒物的設施，應該與像控制中心這樣的經(jīng)常有人員的區(qū)域隔離開。 ? 多層或階梯式建筑有本身特有的地勢問題。易燃或毒性液體源不應該設置在火源或人員之上。 47 ? 如前所述，危險的集中有助于確定特別危險區(qū)的界限。此外，危險的集中會增進提供具體安全設施的可行性?？梢蕴峁┑?安全設施 有： ? (1)高容量的 通風 系統(tǒng)，有助于保持空氣 — 蒸氣或空氣 — 粉塵混合物在其爆炸極限之下； ? (2)高容量的 排水 系統(tǒng)； ? (3)遙控 操作加工裝置； ? (4)自動滅火裝置 ，如水噴霧、泡沫或惰性氣體系統(tǒng)。 ? 另外，還必須考慮它們復合的危險作用。 ? 與室外設備相比，需要更加嚴格地規(guī)范從室內(nèi)裝置撤離的通路。 48 ? 06年 1月 12日，踩踏事故發(fā)生前，沙特軍警在通往“射石”儀式地點的道路上維持秩序。 49 ? 二、單元區(qū)域的管線配置 ? 1．管線配置的防泄漏設計 ? 工廠化學品的主要 泄漏 與以下各項成比例 ? (1)管線的長度； ? (2)排放口的數(shù)量； ? (3)管線的復雜性。 ? 設備間隙的增加和危險組件的隔離都會強化安全，但這卻需要增加管件的總量或增加管線的長度，從而也增加了泄漏的可能性和工程建設費用。 ? 上述幾方面之間需要建立恰當?shù)钠胶怅P系。管線的復雜性，一般反映在連接的泵的數(shù)量以及再循環(huán)物流的數(shù)量兩個方面。 50 ? 減少管件泄漏 的簡單的設計規(guī)則如下。 ? (1) 減少分支和死角的數(shù)量。 ? (2) 減少小排放口的數(shù)量。管道配置應該做到容易觀察的位置排放。在少數(shù)幾處容易接近、容易觀察的位置排放。 ? (3) 按照相同的規(guī)范設計小口徑的支管，和主管一樣進行嚴格的檢驗確保小的支管在交叉點得到加強，并有充分的支撐。 ? (4) 考慮到管件或容器的熱膨脹，管線需要有一定的伸縮性架上，需要恰當?shù)嘏渲貌y管 （北京首都國際機場 3號航站樓新型變形縫施工技術 ） 。這些波紋管應該只是做軸向移動內(nèi)套管，還需要襯內(nèi)套管以免在波紋管的褶溝中充入固體沉積物。 51 ? (5) 直接卸料的排放口，應該設在操作者能夠觀察到的地方。對這些排放口應該進行定期核查和報告。 ? (6) 保證密封邊與管內(nèi)流體在最大可能的操作溫度下完全互容，在最大內(nèi)壓下也能夠緊縮密封。 ? (7) 減少真空管線 (如真空蒸餾塔上的冷凝器 )上的法蘭盤數(shù)量。 ? (8) 在閥式取樣點應該配置可移動的插頭。 ? (9) 要有充分的管道支撐，從放料或從安全閥檢驗管道的作用力。 ? (10) 設置管道應該避免通過可能使其受到機械損傷的地方。 ? (11) 應該有充分的通道、扶梯等，以免攀越管件。 ? (12) 緊固承受高溫的大法蘭盤，應該采用高強度的螺栓。 52 ? 2．軟管系統(tǒng)的配置 ? 對于油船、罐車等的液體物料的裝卸， 軟管的選擇和應用需格外謹慎。應考慮的是： ? (1) 軟管的適用性，并結(jié)合有關軟管的標準。 ? (2) 設置緊急狀態(tài)下迅速隔離的設施。 ? (3) 應該使用螺栓固定的軟管夾，不宜使用側(cè)卸式的軟管夾。 ? (4) 軟管系統(tǒng)應用時要省充分的保護和支撐設施，不用時要防止軟管的壓破或損壞。 ? (5) 所有高于大氣壓操作的可移動軟管，都應設置排空閥，以便降壓時防止軟管的折斷。 53 ? 3．管線配置的安全考慮 ? 通常用于管道工程的橡膠支撐物不能用于設備，設備重心之下的水平連接法蘭需要用鋼性板支撐。柱塞閥的鄰近也需要有支撐物。聚四氟乙烯波紋管不能用來連接不同心的管道。支撐板、墊片和管接頭的材料性能，制造說明書會有確切的說明。 ? 管件和閥門配置的簡單和易于識別，是安全操作的重要因素。對于不穩(wěn)定液體的傳遞，管件、閥門和控制儀表的配置應該防止液體靜止在運轉(zhuǎn)的泵中。 ? 對于 氣體和液體 ，其設計應該考慮沿與設定相反方向流動的可能性。 54 ? 在化工案例中，有大量 回流 的情形，如： ? (1) 從貯罐或下游管線回流進入已關閉的設備； ? (2) 從設備回流進入有壓力降的輔助設備的管線； ? (3) 泵的故障引起回流； ? (4) 反應物沿副反應物的物料管線回流。 ? 對于常設的設備管線，如果設備壓力降低至過程正常壓力之下，管線應該有 低壓報警 ；如果設備壓力升高至過程正常壓力之上，則應該有 高壓報警 。在設備管線上應該安裝止逆閥，以防止管線中流體的回流。如果回流的結(jié)果導致劇烈的反應或設備的過壓，止逆閥不足以提供可靠的保證，這時需要高度可靠的 斷開或關閉系統(tǒng) 。 55 ? 三、單元裝置和設施的安全設計 ? 1．裝置的安全設計 ? 裝置、儀表和輔助設施是用來完成各種化學過程或單元操作的，組合在一起構(gòu)成了一個完整的制造單元。 ? 在設計階段廣泛采用的兩個重要概念是“故障自動保險”和“二次概率設計”。 ? 故障自動保險： 當裝置、儀表或過程控制回路出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)恢復到最小危險狀態(tài)。 ? 二次概率設計： 當操作失誤或設備出現(xiàn)故障時會啟動備用設備，預防危險出現(xiàn)或降低危險的作用。 56 ? 這方面的典型例子有： ? (1) 容器的 壓力釋放 裝置 ； ? （高壓鍋泄壓閥：正常－嚴密、超壓－泄壓；） ? (2) 設備或建筑物的爆炸卸荷設施； ? （爆破片： 6－ 12個月、系統(tǒng)超壓未破裂或正常運行有明顯變形） ? (3) 貯罐周圍的 圍墻防護 ； ? (4) 緊急關閉 系統(tǒng)； （閉鎖系統(tǒng)） ? (5) 過程參數(shù)高限或低限啟動的關閉裝置； （保險絲、電飯鍋） ? (6) 報警裝置，例如 火險 、過程參數(shù)高限或低限的報警。 （感煙、感溫探頭） 57 ? 2．輔助工程設施安全 ? 電氣設備在易燃氣氛中應該作為火源處理（火花、短路）。除電力外，化工廠操作還需要以下鋪助工程款項： ? (1) 蒸汽； ? (2) 過程用水和鍋爐用水； ? (3) 消防用水； ? (4) 冷卻水； ? (5) 壓縮空氣； ? (6) 惰性氣體。 58 ? 對于上述款項的主要考慮是要 有充足的供應量以滿足預期的最大量的需要 ；其次是這些設施的 可靠性 ，以及關閉時備用設備或緊急貯存器的提供。 ? 排水系統(tǒng)的合理設計 是必要的。易燃液體（有時是與救火消防水的混合物）排放不暢，是在有關易燃液體泄漏的大量損失中，起著重要作用的因素。 ? 排水系統(tǒng)的優(yōu)化設計應該是，一旦易燃液體泄漏出來，就立即排離加工單元，導入蓄污池。 59 ? 裝置的抗污染也是重要的。壓縮空氣的過程污染可以應用物理隔離的方法避免。地面水和污水也必須隔離排放。對于惰性氣體，既要保證日常操作和緊急狀態(tài)下充足的供應量，又要防止被污染。 ? 對于加工易燃液體或氣體的區(qū)域，應該盡可能采用敞開結(jié)構(gòu) 。這既可以有助于氣體或蒸氣泄漏物的擴散 通風 ，又可以提供最大可能的 爆炸排放面積 ，而且還有利于 救火 。粉塵捕集裝置和過濾器也應該設置于沒有其他過程的敞開區(qū)域。 60 第四節(jié) 壓力容器的設計、制造和檢驗 一、壓力容器械述 1．壓力容器規(guī)范化 ? 早在 19世紀末就有了對鍋爐和壓力容器規(guī)范化的要求。20世紀最初的十年，發(fā)生了近一萬起鍋爐爆炸，造成了約一萬人的死亡和約一萬五千人的傷殘。這些血的教訓使人們對壓力容器制造和安裝的規(guī)范化有了更清醒的認識。 ? 1907年，美國 Massachusetts州提出了世界上第一部鍋爐制造和安裝的法規(guī)。 1911年美國機械工程師協(xié)會成立了一個專門委員會，后來被稱為鍋爐規(guī)范委員會。規(guī)范壓力容器的設計、制造、檢驗和鑒定。 ? 在我國，原國家勞動總局 1979年頒布了《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》 ； 1980年頒布了《蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》；1981年頒布了《壓力容 器安全監(jiān)察規(guī)程》。 61 2．非燃火壓力容器分類 ? 壓力容器可以粗分為 蒸汽鍋爐和非燃火壓力容器 兩大類型。非燃火壓力容器有多種分類力法。 ? 壓力容器按照其工藝功能可以劃分為四個類型。 ? (1)反應壓力容器： 主要用來完成物料的化學轉(zhuǎn)化。如反應器、發(fā)生器、聚合釜、合成塔、變換爐等。 ? (2)換熱壓力容器： 主要用來完成物料和介質(zhì)問的熱量交換。如熱交換器、冷卻器、加熱器、蒸發(fā)器、廢熱鍋爐等。 ? (3)分離壓力容器： 主要用來完成物料基于熱力學或流體力學的組元或相的分離。如分離器、過濾器、蒸餾塔、吸收塔、干燥塔、萃取器等。 ? (4)貯運壓力容器： 主要用來完成流體物料的盛裝、貯存或運輸。如貯罐、貯槽和槽車等。 臥式過濾分離器 管殼式換熱器 62 ? 壓力容器按照其設計壓力 p的大小，可以劃分為低壓容器、中壓容器、高壓容器和超高壓容器四個類型。 ? (1)低壓容器 ： ≤p＜ ； ? (2)中壓容器 ： ≤p＜ 10 MPa ? (3)高壓容器 ： 10 MPa ≤p＜ 100 MPa， ? (4)超高壓容器 ： p＞ 100MPa。 63 ? 壓力容器按照設計壓力 p和容積 V， 結(jié)合容器的工藝功能和其中物料的危險性 ,劃分為以下三個類型： ? (1)第一類容器 ：非易燃或無毒介質(zhì)的低壓容器；易燃或有毒介質(zhì)的低壓換熱容器和低壓分離容器。 ? (2)第二類容器 ： pV＜ 。易燃或有毒介質(zhì)的低壓反應容器和低壓貯運容器；內(nèi)徑＜ 1m的低壓廢熱鍋爐；一般介質(zhì)的中壓容器。 ? (3)第三類容器 ： pV≥ 、 劇毒介質(zhì)的低壓容器；內(nèi)徑＞ 1m的低壓廢熱鍋爐；中壓廢熱鍋爐； pV≥ 、 易燃或有毒介質(zhì)的中壓反 應容器； pV≥ 、 易燃或有毒介質(zhì)的低壓貯運容器；劇毒介質(zhì)的中壓容器；高壓或超高壓容器。 64 3．結(jié)構(gòu)材料的機械性能 ? 結(jié)構(gòu)材料在受到外力作用時，會有抵抗變形和斷裂的能力 ,稱為 結(jié)構(gòu)材料的機械性能 。主要包括 強度、塑性、韌性、硬度 等。 ? (1)強度 :常用的強度指標有抗拉強度、屈服強度、疲勞極限和屈強比。 抗拉強度 是指材料在拉伸試驗中所能承受的最大表觀應力。 屈服強度 又稱為屈服極限，是指材料在拉伸實驗中出現(xiàn)屈服現(xiàn)象時的應力值。 疲勞極限 是指材料經(jīng)一千萬次循環(huán)而承發(fā)生破壞的最大應力值。一般作校核數(shù)據(jù)。 屈強比 是指屈服強度與抗拉強度的比值。 65 ? (2)塑性 ：塑性是指材料在外力作用下產(chǎn)生塑性形變的能力。代表塑性指標的是延伸率和斷面收縮率。 ? (3)韌性 ：又稱沖擊韌性，是指材料抵抗沖擊載荷的能力。從能量觀點認為材料在變形過程中，當吸收的能量達到某一數(shù)值時便發(fā)生斷裂，利用斷裂前吸收的能量的大小來衡量材料的韌性。 ? (4)硬度 ：是指材料抵抗硬物侵入的能力。由于測定方法不同，表示硬度指標的方法有多種，如用金剛石壓入法，稱為洛氏硬度；用鋼球壓入法，稱為布氏硬度。 ? (5)安全系數(shù) ：安全系數(shù)是承壓設備設計中的一項基本因素，是為了在設備使用期間對可能損害設備安全的各種閑素提供適當?shù)陌踩６取? 66 二、壓力容器設計