【導(dǎo)讀】化工廠安全貫穿于規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建廠、試車、投產(chǎn)的全過程。安全問題在工廠設(shè)計(jì)的初始階段就應(yīng)該考慮到。設(shè)計(jì)后期，投資和時(shí)限的緊迫有可能忽略這項(xiàng)內(nèi)容。廠設(shè)計(jì)和操作在安全方面的考慮，至于設(shè)計(jì)和操作本身的詳細(xì)知識(shí)，全是至關(guān)重要的問題。這包括化工廠的定位、選址、布局和單元區(qū)域。本節(jié)只介紹前三者，而單元區(qū)域規(guī)劃將另處給出?？梢园阉鼈儎澐譃闈撛诘暮椭苯拥膬煞N類型。者稱為二級(jí)危險(xiǎn)。對(duì)于一級(jí)危險(xiǎn)，在正常條件下不會(huì)造成人身或財(cái)產(chǎn)。的損害，只有觸發(fā)事故時(shí)才會(huì)引起損傷、火災(zāi)或爆炸。存在；⑤有壓縮物質(zhì)存在；⑥有毒性物質(zhì)存在；⑦人員失誤的可能性；氣云降低能見度等。傷；⑤倒塌；⑥碰撞。對(duì)于所有上述兩級(jí)危險(xiǎn)，可以設(shè)置三道防護(hù)線。和車輛的流動(dòng)提供充分的通道。盡管做出以上努力，但仍時(shí)有二級(jí)危險(xiǎn)例如火災(zāi)發(fā)生。救和醫(yī)療設(shè)施，使受到傷害的人員得到迅速救治。意義是迅速救治未能防止住的傷害。業(yè)，對(duì)海洋生物的毒性作用會(huì)成為嚴(yán)重問題。

　　

【正文】 大噪聲，應(yīng)該與居民區(qū)有較大的距離。 4．運(yùn)輸裝卸區(qū) 良好的工廠布局不允許鐵路支線通過廠區(qū)，可以把鐵路支線規(guī)劃在工廠邊緣地區(qū)解決這個(gè)問題。對(duì)于罐車和罐車的裝卸設(shè)施常做類似的考慮。在裝卸臺(tái)上可能會(huì)發(fā)生毒性或易燃物的濺灑，裝卸設(shè)施應(yīng)該設(shè)置在工廠的下風(fēng)區(qū)域，最好是在邊緣地區(qū)。原料庫(kù)、成品庫(kù)和裝卸站等機(jī)動(dòng)車輛進(jìn)出頻繁的設(shè)施，不得設(shè)在必須通過工藝裝置區(qū)和罐區(qū)的地帶，與居民區(qū)、公 路和鐵路要保持一定的安全距離。 5．輔助生產(chǎn)區(qū) 維修車間和研究室要遠(yuǎn)離工藝裝置區(qū)和罐區(qū)。維修車間是重要的火源，同時(shí)人員密集，應(yīng)該置于工廠的上風(fēng)區(qū)域。研究室按照職能的觀點(diǎn)一般是與其他管理機(jī)構(gòu)比鄰，但研究室偶爾會(huì)有少量毒性或易燃物釋放進(jìn)入其他管理機(jī)構(gòu)，所以兩者之間直接連接是不恰當(dāng)?shù)摹? 廢水處理裝置是工廠各處流出的毒性或易燃物匯集的終點(diǎn)，應(yīng)該置于工廠的下風(fēng)遠(yuǎn)程區(qū)域。高溫煅燒爐的安全考慮呈現(xiàn)出矛盾。作為火源，應(yīng)將其置于工廠的上風(fēng)區(qū)，但是嚴(yán)重的操作失誤會(huì)使煅燒爐噴射出相當(dāng)量的易燃物，對(duì)此則應(yīng)將其置于工廠的下風(fēng)區(qū)。作為折 中方案，可以把煅燒爐置于工廠的側(cè)面風(fēng)區(qū)域。與其他設(shè)施隔開一定的距離也是可行的方案。 6．管理區(qū) 每個(gè)工廠都需要一些管理機(jī)構(gòu)。出于安全考慮，主要辦事機(jī)構(gòu)應(yīng)該設(shè)置在工廠的邊緣區(qū)域，并盡可能與工廠的危險(xiǎn)區(qū)隔離。這樣做有以下理由：首先，銷售和供應(yīng)人員以及必須到工廠辦理業(yè)務(wù)的其他人員，沒有必要進(jìn)入廠區(qū)。因?yàn)檫@些人員不熟悉工廠危險(xiǎn)的性質(zhì)和區(qū)域，而他們的普通習(xí)慣如在危險(xiǎn)區(qū)無意中吸煙，就有可能危及工廠的安全。其次，辦公室人員的密度在全廠可能是最大的，把這些人員和危險(xiǎn)分開會(huì)改善工廠的安全狀況。 在工廠布局中，并不總是有理想的平 地，有時(shí)工廠不得不建在丘陵地區(qū)。有幾點(diǎn)值得注意；液體或蒸氣易燃物的源頭從火險(xiǎn)考慮不應(yīng)設(shè)置在坡上；低洼地有可能注水，鍋爐房、變電站、泵站等應(yīng)該設(shè)置在高地，在緊急狀態(tài)下，如泛洪期，這些裝置連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)是必不可少的，貯罐在洪水中易受損壞，空罐在很低水位中就能漂浮，從而使罐的連接管線斷裂，造成大量泄漏，進(jìn)一步加重危機(jī)。甚至需要考慮設(shè)置物理屏障系統(tǒng)，阻止液體流動(dòng)或火險(xiǎn)從一個(gè)廠區(qū)擴(kuò)散至另一個(gè)廠區(qū)。 第二節(jié)化工工藝設(shè)計(jì) 一、工藝流程圖 工藝流程圖繪制是化工廠設(shè)計(jì)初始階段的工作。這些流程線圖經(jīng)過提煉和修改，最后成為管線配置圖、平面圖、設(shè)備圖等繪制的基礎(chǔ)。因?yàn)樵缙陔A段做出的決定嚴(yán)重影響著后續(xù)階段，在流程圖繪制中始終都要對(duì)安全給予充分注意。 在設(shè)計(jì)程序中，憑借文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和中試工廠模試的有關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)是慣常的做法。從放大設(shè)計(jì)到滿負(fù)荷的工廠，工藝設(shè)計(jì)者需要考慮已經(jīng)研討過的工藝過程和操作中的許多放大問題： (1)工業(yè)原料和不太純的化學(xué)品的應(yīng)用； (2)傳質(zhì)、傳熱和物質(zhì)傳遞方法的放大效應(yīng)； (3)不同停留時(shí)間的影響； (4)原料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品貯存 量的影響； (5)連續(xù)操作對(duì)殘余物積累的影響； (6)結(jié)構(gòu)材料差異的影響； (7)操作監(jiān)控等級(jí)差異及較高程度自動(dòng)控制的應(yīng)用。 如果操作方式由零批或間歇變化為完全連續(xù)，則需要做更多更詳盡的考慮。 工藝流程圖的繪制是從基本的過程計(jì)算開始的。過程每一階段的設(shè)計(jì)都必須滿足安全要求，一切可能的危險(xiǎn)都必須鑒別和估算出來，將其排除或采取預(yù)防措施對(duì)其進(jìn)行限制。但是，過程是高度整體化的，過程的每一步驟都影響著其他步驟的操作。所以，過程可以劃分為若干個(gè)子區(qū)間，對(duì)每一子區(qū)間內(nèi)部的安全操作及其對(duì)其他子區(qū)間安全的影響都要進(jìn)行分析。方便的 子區(qū)間劃分是： (1)反應(yīng) (決定整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué) )； (2)分離，如蒸餾、吸收、吸附、液體萃取、過濾、干燥、粉碎等； (3)貯存，如固體、液體和氣體物料的貯存。 工藝流程圖是描述過程的主要文件，它表示出了主要設(shè)備、主要物流路線和控制點(diǎn)。對(duì)于正常操作預(yù)期的主要溫度和壓力，物料的流動(dòng)和組成以及主要設(shè)備的設(shè)計(jì)能力都做了說明。 二、管線配置圖 管線配置圖是指管路和儀表的線路圖，又稱作工程線路圖，是設(shè)計(jì)和施工的基本工作文件，一般包括： (1)開啟、關(guān)閉、緊急和普通操作需要的所有過程設(shè)施，如閥門、盲板、可移動(dòng)的柱塞等； (2)施工材料的鑒定序號(hào)和鑒定人，每條管路的直徑和絕熱要求； (3)物流的方向； (4)主要過程和起始管路的識(shí)別； (5)所有儀表、控制點(diǎn)和有儀表失靈顯示功能的連鎖裝置； (6)所有設(shè)備的主要尺寸和負(fù)荷； (7)容器、反應(yīng)器的操作和設(shè)計(jì)溫度、壓力； (8)裝置的標(biāo)高； (9)釋放閥、安全膜等的設(shè)定壓力； (10)排水要求； (11)必要時(shí)要有管路配置的特殊備忘錄。 三、過程物料的安全評(píng)價(jià)過程物料的選擇，應(yīng)該就物料的物性和危險(xiǎn)性進(jìn)行詳細(xì) 地評(píng)估，對(duì)一切可能的過程物料做總體考慮。過程物料可以劃分為過程內(nèi)物料和過程輔助物料兩大類型。過程內(nèi)物料是指從原料到產(chǎn)品的整個(gè)工藝流程線上的物料，如原料、催化劑、中間體、產(chǎn)物、副產(chǎn)物、溶劑、添加劑等。而過程輔助物料是指實(shí)現(xiàn)過程條件所用的物料，如傳熱流體、重復(fù)循環(huán)物、冷凍劑、滅火劑等。在過程設(shè)計(jì)中，需要匯編出過程物料的目錄，記錄下過程物料在全部過程條件范圍內(nèi)的有關(guān)性質(zhì)資料，作為過程危險(xiǎn)評(píng)價(jià)和安全設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。過程物料所需的典型資料如下。 (1)一般性說明資料 物料名稱和別名、分子結(jié)構(gòu)式和相對(duì)分子質(zhì)量、物理狀態(tài)、 純度、外觀、氣味或味道、腐蝕性、主要用途、危險(xiǎn)性和防護(hù)措施、污染因素等。 (2)基礎(chǔ)物性資料 蒸氣密度、相對(duì)密度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度和互溶性、黏度、粒度及其分布、臨界參數(shù)、膨脹系數(shù)、表面張力、 JouleThompson 系數(shù)等。(3)易燃性資料 閃點(diǎn)、著火點(diǎn)、燃燒極限、自熱、蒸氣壓。介電常數(shù)，、電阻、粉塵爆炸性質(zhì)、火災(zāi)中的毒性熱分解產(chǎn)物等。 (4)反應(yīng)性資料 高速量熱、差熱分析、撞擊實(shí)驗(yàn)、熱穩(wěn)定性、熱分解試驗(yàn)、爆燃引起的爆炸擴(kuò)散、自燃性等。 (5)毒性資料 毒性危險(xiǎn)等級(jí)、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、最大允許濃度、半致死濃度或半致死 劑量等。 (6)暴露作用 吸入或食入危險(xiǎn)、呼吸刺激、皮膚刺激、眼睛刺激、皮膚或呼吸的敏感度等。 (7)放射性資料 放射性測(cè)試，α、β、γ、中子射線暴露及其危害等。 四、過程路線的選擇 過程路線的選擇是在工藝設(shè)計(jì)的最初階段完成的。過程路線的安全評(píng)價(jià)，應(yīng)該考慮過程本身是否具有潛在危險(xiǎn)，以及為了特定目的把物料加入過程，是否會(huì)增加危險(xiǎn)。 1．有潛在危險(xiǎn)的過程 有一些化學(xué)過程具有潛在的危險(xiǎn)。這些過程一旦失去控制就有可能造成災(zāi)難性的后果，如發(fā)生火災(zāi)、爆炸或毒性物質(zhì)的釋放等。有潛在危險(xiǎn)的過程有： (1)爆炸、爆燃或強(qiáng)放熱過程； (2)有粉塵或煙霧生成的過程； (3)在物料的爆炸范圍或近區(qū)操作的過程； (4)在高溫、高壓或冷凍條件下操作的過程； (5)含有易燃物料的過程； (6)含有不穩(wěn)定化合物的過程； (7)含有高毒性物料的過程； (8)有大量貯存壓力負(fù)荷能的過程。 2．反應(yīng)過程的安全分析 實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化是化工生產(chǎn)的基本任務(wù)。物質(zhì)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)常因反應(yīng)條件的微小變化而偏離預(yù)期的反應(yīng)途徑，化學(xué)反應(yīng)過程有較多的危險(xiǎn)性。充分評(píng)估反應(yīng)過程的危險(xiǎn)性，有助于改善過程的安全。 (1)對(duì)潛在的不穩(wěn)定的反應(yīng)和副反應(yīng)，如自燃或聚合等進(jìn)行考察，考慮改變反應(yīng)物的相對(duì)濃度或 其他操作條件是否會(huì)使反應(yīng)的危險(xiǎn)程度減小。 (2)考慮較差混合、反應(yīng)物和熱源的低效配置、操作故障、設(shè)計(jì)失誤、發(fā)生不需要的副反應(yīng)、熱點(diǎn)、反應(yīng)器失控、結(jié)垢等引起的危險(xiǎn)。 (3)評(píng)價(jià)副反應(yīng)是否生成毒性或爆炸性物質(zhì)，是否會(huì)有危險(xiǎn)垢層形成。 (4)考察物料是否吸收空氣中的水分變潮，表面粘附形成毒性或腐蝕性液體或氣體。 (5)確定所有雜質(zhì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)和過程混合物性質(zhì)的影響。(6)確保結(jié)構(gòu)材料彼此相容并與過程物料相容。 (7)考慮過程中危險(xiǎn)物質(zhì)，如痕量可燃物、不凝物、毒性中間體或副產(chǎn)物的積累。 (8)考慮催化劑行為的各個(gè)方面，如 老化、中毒、粉碎、活化、再生等。 3．有潛在危險(xiǎn)的操作 完成每一過程都要實(shí)施一些具體的操作，有些操作本身具有潛在的危險(xiǎn)。分析和確定這些操作的危險(xiǎn)性，是過程安全評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。下面列出了一些常見的有潛在危險(xiǎn)的操作。 (1)易燃或毒性液體或氣體的蒸發(fā)和擴(kuò)散； (2)可燃或毒性固體的粉碎和分散； (3)易燃物質(zhì)或強(qiáng)氧化劑的霧化； (4)易燃物質(zhì)和強(qiáng)氧化劑的混合； (5)危險(xiǎn)化學(xué)品與惰性組分或稀釋劑的分離； (6)不穩(wěn)定液體的溫度或壓力的升高。 4．間歇過程和連續(xù)過程比較 在工藝設(shè)計(jì)中，需要在間歇過程和連續(xù)過程之間做出選擇。對(duì)于 大批量的操作，從經(jīng)濟(jì)上考慮，后者更具有優(yōu)勢(shì)。然而，單一或復(fù)合物流的抉擇嚴(yán)重影響著過程安全、個(gè)別裝置的載荷以及生產(chǎn)中斷的潛能。對(duì)于間歇反應(yīng)，往往需要在兩個(gè)連續(xù)批次之間清洗反應(yīng)器，這可能會(huì)由于清洗準(zhǔn)備不充分、清洗程序不完善或沒有完全移除清洗液，而引入新的危險(xiǎn)。下面就間歇和連續(xù)兩種過程方式進(jìn)行具體比較。 (1)間歇過程各操作單元之間易于隔絕，單元設(shè)備過程物料持有量較大。連續(xù)過程各操作單元連通，過程物料持有量較少。 (2)間歇過程勞動(dòng)強(qiáng)度較大，緊急狀態(tài)下操作者有較多的機(jī)會(huì)介入。連續(xù)過程更多地依靠自動(dòng)控制。 (3)間歇過程產(chǎn)物純度容易控制，過程物料易于識(shí)別。連續(xù)過程不穩(wěn)狀態(tài)或周期性波動(dòng) (如開車或停車 )較少。 (4)間歇過程有詳盡的指令和操作規(guī)程，可以減少操作失誤或設(shè)備的損壞。連續(xù)過程的容器或設(shè)備很少需要清洗，不穩(wěn)態(tài)的物料輸入也較少。 (5)間歇過程有較長(zhǎng)的暴露時(shí)間。在連續(xù)過程中，有潛在危險(xiǎn)的中間體無需貯存直接加工。 五、工藝設(shè)計(jì)安全校核 工藝設(shè)計(jì)必須滿足安全要求。機(jī)械設(shè)計(jì)、過程和布局的微小變化都有可能出現(xiàn)預(yù)想不到的問題。工廠和其中的各項(xiàng)設(shè)備是為了維持操作參數(shù)允許范圍內(nèi)的正常操作設(shè)計(jì)的，在開車、試車或停車操作中會(huì) 有不同的條件，因而會(huì)產(chǎn)生與正常操作的偏離。為了確保過程安全，有必要對(duì)設(shè)計(jì)和操作的每一細(xì)節(jié)逐一校核。 1．物料和反應(yīng)的安全校核 (1)鑒別所有危險(xiǎn)的過程物料、產(chǎn)物和副產(chǎn)物，收集各種過程物料的物質(zhì)信息資料。 (2)查詢過程物料的毒性，鑒別進(jìn)入機(jī)體的不同入口模式的短期和長(zhǎng)期影響，以及不同的允許暴露限度。 (3)考察過程物料氣味和毒性之間的關(guān)系，確定物料氣味是否令人厭倦。(4)鑒定工業(yè)衛(wèi)生識(shí)別、鑒定和控制所采用的方法。 (5)確定過程物料在所有過程條件下的有關(guān)物性，查詢物性資料的來源和可靠性。 (6)確定生產(chǎn)、加工和貯存 各個(gè)階段的物料量和物理狀態(tài)，將其與危險(xiǎn)性關(guān)聯(lián)。 (7)確定產(chǎn)品從工廠到用戶的運(yùn)輸中，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)人員、承運(yùn)員、鐵路工人、公眾等呈現(xiàn)的危險(xiǎn)。 (8)向過程物料的供應(yīng)商咨詢有關(guān)過程物料的性質(zhì)和特征，貯存、加工和應(yīng)用安全方面的知識(shí)或信息。 (9)鑒別一切可能的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)預(yù)期的和意外的化學(xué)反應(yīng)都要考慮。 (10)考察反應(yīng)速率和有關(guān)變量的相互依賴關(guān)系，確定阻止不需要的反應(yīng)、過度熱量產(chǎn)生的限度。 (11)鑒別不穩(wěn)定的過程物料，確定其對(duì)熱、壓力、振動(dòng)和摩擦暴露的危險(xiǎn)。 (12)考察改變反應(yīng)物的相對(duì)濃度或其他反應(yīng)操作條件，可否降低 反應(yīng)器的危險(xiǎn)。 2．過程安全的總體規(guī)范 (1)過程的規(guī)模、類型和整體性是否恰當(dāng)。 (2)鑒定過程的主要危險(xiǎn)，在流程圖和平面圖上標(biāo)出危險(xiǎn)區(qū)。考慮選擇特殊過程路線或其他設(shè)計(jì)方案是否更符合安全。 (3)考慮改變過程順序是否會(huì)改善過程安全。所有過程物料是否都是必須的，可否選擇較小危險(xiǎn)的過程物料。 (4)考慮物料是否有必要排放，如果有必要，排放是否安全以及是否符合規(guī)范操作和環(huán)保法規(guī)。 (5)考慮能否取消某個(gè)單元或款項(xiàng)并改善安全。 (6)校核過程設(shè)計(jì)是否恰當(dāng)，正常條件的說明是否充分，所有有關(guān)的參數(shù)是否都被控制。 (7)操作 和傳熱設(shè)施的設(shè)計(jì)、安裝和控制是否恰當(dāng)，是否減少了危險(xiǎn)的發(fā)生。 (8)過程的放大是否正確。 (9)過程能否自動(dòng)防止關(guān)于熱、壓力、火險(xiǎn)和爆炸的過程故障。 (10)考慮是否采用了二次概率設(shè)計(jì)。 3．非正常操作的安全問題 (1)考慮偏離正常操作會(huì)發(fā)生什么情況，對(duì)于這些情況是否采取了適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。 (2)當(dāng)工廠處于開車、停車或熱備用狀態(tài)時(shí)，能否迅速暢通而又確保安全。 (3)在重要緊急狀態(tài)下，工廠的壓力或過程物料的負(fù)載能否有效而安全地降低。 (4)對(duì)于一經(jīng)超出必須校正的操作參數(shù)的極限值是否已知或測(cè)得，如溫度、壓力、流速、濃度 等的極限值。 (5)工廠停車時(shí)超出操作極限的偏差到何種程度，是否需要安裝報(bào)警或自動(dòng)斷開裝置。 (6)工廠開車和停車時(shí)物料正常操作的相態(tài)是否會(huì)發(fā)生變化，相變是否包含膨脹、收縮或固化等，這些變化可否被接受。 (7)排放系統(tǒng)能否解決開車、停車、熱備用狀態(tài)、投產(chǎn)和滅火時(shí)大量的非正常的排放問題。 (8)用于整個(gè)工廠領(lǐng)域的公用設(shè)施和各項(xiàng)化學(xué)品的供應(yīng)是否充分。 (9)惰性氣體一旦急需能否在整個(gè)區(qū)域立即投入使用，有否備用氣供應(yīng)。(10)在開車和停車時(shí)，是否需要加入與過程物料接觸會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的物料。 (11)各種場(chǎng)合的火炬和閃光信號(hào) 燈的點(diǎn)燃方法是否安全。第三節(jié)化工單元區(qū)域規(guī)劃 化工單元區(qū)域規(guī)劃是定出各單元邊界內(nèi)不同設(shè)備的相對(duì)物理位置。完成既降低建設(shè)和操作費(fèi)用又有充分安全保證的區(qū)域規(guī)劃不是一件容易的事。一般來說，單元排列越緊密，配管、泵送和地皮不動(dòng)產(chǎn)的費(fèi)用越低。但是出于安全考慮，需要把危險(xiǎn)隔開，單元排列應(yīng)該比較分散，同時(shí)也為救火或其他 — 緊急操作留有充分的空間。綜合考慮表明，留有自由活動(dòng)空間的開放的區(qū)域規(guī)劃更合理一些。過分擁擠嚴(yán)重影響施工和維修效率，會(huì)增加初始的和繼續(xù)的投資費(fèi)用。