【正文】 的下風(fēng)遠(yuǎn)程區(qū)域。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)。與其他設(shè)施隔開(kāi)一定的距離也是可行的方案。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。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(wú)意中吸煙，就有可能危及工廠的安全。 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)。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)。這些流程線圖經(jīng)過(guò)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)。 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。 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。過(guò)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(lái)，將其排除或采取預(yù)防措施對(duì)其進(jìn)行限制。所以，過(guò)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。 工藝流程圖是描述過(guò)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)。 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(kāi)啟、關(guān)閉、緊急和普通操作需要的所有過(guò)程設(shè)施，如閥門(mén)、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(guò)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。過(guò)程物料可以劃分為過(guò)程內(nèi)物料和過(guò)程輔助物料兩大類型。而過(guò)程輔助物料是指實(shí)現(xiàn)過(guò)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。過(guò)程物料所 需的典型資料如下。 (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。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。 (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。 (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。過(guò)程路線的安全評(píng)價(jià)，應(yīng)該考慮過(guò)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(guò)程，是否會(huì)增加危險(xiǎn)。這些過(guò)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。 2．反應(yīng)過(guò)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)。充分評(píng)估反應(yīng)過(guò)程的危險(xiǎn)性，有助于改善過(guò)程的安 全。 (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)。 (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。(6)確保結(jié)構(gòu)材料彼此相容并與過(guò)程物料相容。 (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。分析和確定這些操作的危險(xiǎn)性，是過(guò)程安全評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。 (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。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)。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(méi)有完全移除清洗液，而引入新的危險(xiǎn)。 (1)間歇過(guò)程各操作單元之間易于隔絕，單元設(shè)備過(guò)程物料持有量較大。 (2)間歇過(guò)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。 (3)間歇過(guò)程產(chǎn)物純度容易控制，過(guò)程物料易于識(shí)別。 (4)間歇過(guò)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。 (5)間歇過(guò)程有較長(zhǎng)的暴露時(shí)間。 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。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(kāi)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。 1．物料和反應(yīng)的安全校核 (1)鑒別所有危險(xiǎn)的過(guò)程物料、產(chǎn)物和副產(chǎn)物，收集各種過(guò)程物料的物質(zhì)信息資料。 (3)考察 過(guò)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。 (5)確定過(guò)程物料在所有過(guò)程條件下的有關(guān)物性，查詢物性資料的來(lái)源和可靠性。 (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)。 (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。 (11)鑒別不穩(wěn)定的過(guò)程物料，確定其對(duì)熱、壓力、振動(dòng)和摩擦暴露的危險(xiǎn)。 2．過(guò)程安全的總體規(guī)范 (1)過(guò)程的規(guī)模、類型和整體性是否恰當(dāng)?？紤]選擇特殊過(guò)程路線或其他設(shè)計(jì)方案是否更符合安全。所有過(guò)程物料是否都是必須的，可否選擇較小危險(xiǎn)的過(guò)程物料。 (5)考慮能否取消某個(gè)單元或款項(xiàng)并改善安全。 (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。 (9)過(guò)程能否自動(dòng)防止關(guān)于熱、壓力、火險(xiǎn)和爆炸的過(guò)程故障。 3．非正常操作的安全問(wèn)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。 (3)在重要緊急狀態(tài)下，工廠的壓力或過(guò)程物料的負(fù)載能否有效而安全地降低。 (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(kāi)裝置。 (7)排放系統(tǒng)能否解決開(kāi)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(wèn)題。 (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)。 (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。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。但是出于安全考慮，需要把危險(xiǎn)隔開(kāi)，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。過(guò)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。這種設(shè)備排列方法的主要特征是： (1)設(shè)備配置直線的兩邊都與廠區(qū)道路連接。連接道路可以作為阻火堤，把設(shè)備配置線與廠區(qū)其余部分隔離。熱交換器設(shè)置在框架上部，冷卻水箱設(shè)置在框架下部。冷卻水箱設(shè)置在框架上使得整個(gè)冷卻水系統(tǒng)的維修極為方便，而不必挖掘裝置周圍和裝置 之下的地基。框架結(jié)構(gòu)在精餾塔旁邊提供了開(kāi)放區(qū)域，塔板和其他塔內(nèi)件易于拆卸裝車運(yùn)至維修區(qū)。 (4)管架也設(shè)置在設(shè)備配置直線上。 (5)泵排設(shè)置在設(shè)備配置直線的旁邊，與 道路鄰接。 (6)簡(jiǎn)體、泵、裝配有觀測(cè)平臺(tái)的蒸餾塔以及需要橋式吊車鋼梁導(dǎo)軌吊人的設(shè)備，按序定在設(shè)備配置線上，從而把相關(guān)的危險(xiǎn)操作集中在一起。但是由于過(guò)程原因，如蒸餾或吸收塔，噴霧干燥塔或立式反應(yīng)器，需要提供重力自流或泵的負(fù)壓壓頭的設(shè)備等，設(shè)備提升是不可避免的。把直線排列的原理用于集成化過(guò)程單元的規(guī)劃，可以把前述的區(qū)域規(guī)劃發(fā)展成為一系列平行的、并排的設(shè) 備配置直線。管線配置也分成了兩部分：整個(gè)過(guò)程區(qū)的主管線以及由主管線引出的各條設(shè)備配置線的支管線。應(yīng)用這種方法一般可以達(dá)到近乎方形的最大面積規(guī)劃。從操作本身考慮，似乎應(yīng)該把控制室置于單元區(qū)域的中心，做到控制室離各操作觀測(cè)點(diǎn)的距離最短。所以，最好是把控制室設(shè)置在單元的周邊區(qū)域。最后，控制室應(yīng)該和高溫或高壓容器、盛有相當(dāng)量的易燃或毒性液體的容器隔離。最好的解決辦法是采取折中方案，把加熱爐設(shè)置在側(cè)面風(fēng)區(qū)域。 壓縮機(jī)劇烈運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)該注意與其他危險(xiǎn)設(shè)備適當(dāng)隔離。在現(xiàn)代工業(yè)實(shí)踐中，由于泄漏的原因，很少把壓縮機(jī)或泵安裝在室內(nèi)。 對(duì)于反應(yīng)器，主要考慮的是提供充分的空間、反應(yīng)器內(nèi)件安全操作的設(shè)施以及有關(guān)的催化劑。非直線排列設(shè)備的配置還包括諸多的公用工程設(shè)施。如果單元裝配有緊 急釋放閥或煙氣管線，這些設(shè)施應(yīng)靠近控制室，遠(yuǎn)離火險(xiǎn)或其他危險(xiǎn)區(qū)域。注意可能會(huì)阻止水流到達(dá)危險(xiǎn)點(diǎn)的障礙物，檢查有無(wú)必要時(shí)迅速撤退的通路。 除非絕對(duì)必要，鐵路支線才引入單元區(qū)。不宜把裝卸設(shè)備設(shè)置在鐵路支線終點(diǎn)的延伸方向，以避免貨車的過(guò)沖、扯脫貨車擋與裝卸設(shè)備碰撞。在建設(shè) 時(shí)一個(gè)完美排列的單元，硬擠進(jìn)一些附加的設(shè)備，由于沒(méi)有充足的空間而變得壅塞。但是對(duì)于換熱器、塔器、加熱爐、反應(yīng)器等，需要在工廠設(shè)計(jì)時(shí)為這些裝置的添加留有一定的裕度。對(duì)于室內(nèi)裝置，主導(dǎo)風(fēng)和隔開(kāi)距離這兩個(gè)工具的重要性大大降低。即使隔開(kāi)距離不會(huì)增加建筑費(fèi)用，在室 內(nèi)距離的作用也會(huì)降低。然而仍然可以采用其他一些方法，如物理屏障等，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)裝置的隔離?；鹪春鸵兹嘉镌锤綦x墻的門(mén)或開(kāi)口，易燃蒸氣或液體能夠從中通過(guò)接近火源，應(yīng)該保持在最小數(shù)量。實(shí)現(xiàn)隔離目的的墻壁也應(yīng)該有最小數(shù)量的開(kāi)口，同時(shí)這些墻壁還應(yīng)該進(jìn)行強(qiáng)度和耐火設(shè)計(jì)。 多層或階梯式建筑有本身特有的地勢(shì)問(wèn)題。如果包含蒸氣，火源或人員的位置則取決于蒸氣的密度比空氣大還是比空氣小。此外，危險(xiǎn)的集中會(huì)增進(jìn)提供具體安全設(shè)施的可行性。對(duì)于幾個(gè)危險(xiǎn)裝置集中于室內(nèi)某個(gè)區(qū)域或分隔間的情形，只有上述安全設(shè)施是不夠的。 與室外設(shè)施相比，需要更加嚴(yán)格地規(guī)范從室內(nèi)裝置撤退的通路。永久平臺(tái)應(yīng)該供作單元中所有無(wú)法拾階而上的操作點(diǎn)的進(jìn)出口，所有操作平臺(tái) (塔器平臺(tái)可能例外 )都應(yīng)該有兩種下行方法，防止緊急狀態(tài)時(shí)截流操作人員。扶梯或滑梯的著陸點(diǎn)應(yīng)該接近易于從單元撤退的通路。 二、單元區(qū)域的管線配置 1．管線配置的防泄漏設(shè)計(jì) 工廠化學(xué)品的主要泄漏與以下各項(xiàng)成比例： (1)管線的長(zhǎng)度； (2)排放口的數(shù)量； (3)管線的復(fù)雜性。上述幾方面之間需要建立恰當(dāng)?shù)钠胶怅P(guān)系。減少管件泄漏的簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)規(guī)則如下。 (2)減少小排放口的數(shù)量。 (3)按照相同的規(guī)范設(shè)計(jì)小口徑的支管，和主管一樣進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。 (4)考慮到管件或容器的熱膨脹，管線需要有一定的伸縮性。這些波紋管應(yīng)該只是做軸向移動(dòng)，還需要襯內(nèi)套管，以免在波紋管的褶溝中充人固體沉積物。工作系統(tǒng)對(duì)這些排放口應(yīng)該進(jìn)行定期核查和報(bào)告。 (7)減少真空管線 (如真空蒸餾塔上的冷凝器 )上的法蘭盤(pán)數(shù)量。 (9)要有充分的管道支撐，從放料或從安全閥檢驗(yàn)管道的作用力。 (11)應(yīng)該有充分的通道、扶梯等，以免攀越管件。 2．軟管系統(tǒng)的配置 對(duì)于油船、罐車等的液體物料的裝卸，軟管的選擇和應(yīng)用需格外謹(jǐn)慎。 (2)設(shè)置緊急狀態(tài)下迅速隔離的設(shè)施，如對(duì)于油船卸貨，在軟管的一端要設(shè)緊急隔離閥，在另一端要設(shè)止逆閥，用過(guò)流閥替代遠(yuǎn)程隔離閥等。 (4)軟管系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)要有充分的保護(hù)和支撐設(shè)施，不用時(shí)要防止軟管的壓破或損壞。 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(shè)備，設(shè)備重心之下的水平連接法蘭需要用鋼性板支撐。聚四氟乙烯波紋管不能用來(lái)連接不同心的管道。管件和閥門(mén)配置的簡(jiǎn)單和易于識(shí)別，是安全操作的重要因素。 對(duì)于氣體和液體，其設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮沿與設(shè)定相反方向流動(dòng)的可能性。在設(shè)備管線配置中，對(duì)于只是間歇使用的設(shè)備，推薦應(yīng)用不用時(shí)斷開(kāi)的軟管與過(guò)程設(shè)備連接。在設(shè)備管線上應(yīng)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(dǎo)致劇烈的反應(yīng)或設(shè)備的過(guò)壓，止逆閥不足以提供可靠的保證，這時(shí)需要高度可靠的斷開(kāi)或關(guān)閉系統(tǒng)。液化石油氣容器的所有過(guò)程排放管線，也推薦采用自動(dòng)閉合閥或遙控隔離閥。 三、單元裝置和設(shè)施的安全設(shè)計(jì) 1．裝置的安全設(shè)計(jì)裝置、儀表和輔助設(shè)施是用來(lái)完成各種化學(xué)過(guò)程或單元操作的，組合在一起構(gòu)成了一個(gè)完整的制造單元。在設(shè)計(jì)階段廣泛采用的兩個(gè)重要概念是“故障自動(dòng)保險(xiǎn)”和“二次概率設(shè)計(jì)”。二次概率設(shè)計(jì)是指，當(dāng)操作失誤或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)啟動(dòng)備用設(shè)備，預(yù)防危險(xiǎn)出現(xiàn)或降低危險(xiǎn)的作用。 2．輔助工程設(shè)施安全 電氣設(shè)備在 易燃?xì)夥罩袘?yīng)該作為火源處理。 對(duì)于上述款項(xiàng)的主要考慮是要有充足的供應(yīng)量以滿足預(yù)期的最大量的需要；其次是這些設(shè)施的可靠性，以及關(guān)閉時(shí)備用設(shè)備或緊急貯存器的提供。易燃液體，有時(shí)是與救火消防水的混合物的排放不暢，在有關(guān)易燃液體泄漏的大量損失中，是起重要作用的因素。 裝置的抗污染也是重要的。壓縮空氣的過(guò)程污染可以應(yīng)用物理隔離的方法避免。對(duì)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(yīng)量，又要防止被污染。這既可以有助于氣體或蒸氣泄漏物的擴(kuò)散通風(fēng)，又可以提供最大可能的爆炸排放面積，而且還有利于救火。第四節(jié)壓 力容器的設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn) 一、壓力容器概述 1．壓力容器規(guī)范化 早在 19 世紀(jì)末就有了對(duì)鍋爐和壓力容器規(guī)范化的要求。這些血的教訓(xùn)使人們對(duì)壓力容器制造和安裝的規(guī)范化有了更清醒的認(rèn)識(shí)。循著Massachusetts 州的范例，美國(guó)其他州和城市也制定出了蒸氣鍋爐制造、安裝和檢驗(yàn)的不同形式的法規(guī)或條例。制造出的鍋爐不能運(yùn)出州界，一個(gè)州的有資格的鍋爐檢驗(yàn)員也得不到其他州的承認(rèn)。 美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)非燃火壓力容器規(guī)范對(duì)壓力容器沒(méi)有給出定義。規(guī)范規(guī)定壓力容器的范圍還包括容器外的管線，終止于管線端焊 連接的第一條焊縫、螺栓連接的第一個(gè)法蘭面、或類似連接的第一個(gè)有連接跡象的點(diǎn)或面。這些例外是必須的還是已被解除，不同地區(qū)有很大的不同。 非規(guī)范壓力容器是指不能滿足設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和鑒定規(guī)范的最低要求的容器。目前，許多國(guó)家都設(shè)置了壓力容器規(guī)范的立法和管理機(jī)構(gòu)，頒布了各 自的壓力容器規(guī)范。2．非燃