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石化装置安全仪表系统应注意哪些危险因素

文章出处:河北康吉森 人气:发表时间:2019-11-16 11:34:15

  针对石油化工装置中存在的危险因素,从工艺路线的选择、工程设计(包括工艺系统设计、仪表及自动控制设计、设备设计、装置布置设计、管道设计、土建设计、供排水设计、通风设计、消防设计)多方面保证石油化工装置安全仪表系统的设计方法和措施,强调了安全仪表系统设计的重要性。本文重点介绍石化装置安全仪表系统应注意哪些危险因素。石油化工装置类型甚多,由于技术路线、原料、产品、工艺条件的差异,存在的危险因素不尽相同,大致归纳如下:

石化装置安全仪表系统应注意哪些危险因素

(1)中毒危险

石油化工生产过程中,以原料、成品、半成品、中间体、反应副产物和杂质等形式存在的职业性接触毒物,工人在操作时,可经过口、鼻、皮肤进入人体引起生理功能和正常结构的病理改变,轻则扰乱人体的正常反应,降低人在生产中作出正确判断、采取恰当措施的能力,重则致人死亡。

(2)火灾爆炸危险

可燃气体、油气、粉尘与空气形成的混合物,当其浓度达到爆炸极限时,一旦被引燃,就会发生火灾爆炸,火灾的辐射热和爆炸产生的冲击波可能对人、设备和建筑物造成杀伤和破坏。尤其大量可燃气体或油气泄漏形成的蒸汽云爆炸,往往是毁灭性的。如2001年抚顺石化公司的乙烯空分装置的爆炸、2000年北京燕山石化的高压聚乙烯装置的爆炸、1967年大庆石化公司的高压加氢装置的氢气的爆炸,这样的例子还有很多,损失十分惨重。

(3)反应性危险

化学反应过程分吸热和放热两类。通常,放热反应较吸热反应更具危险性,特别是使用强氧化剂的氧化反应、有机分子上引入卤原子的卤化反应、用硝基取代化合物中氢原子的硝化反应,一旦失控可能产生严重后果。此外,石油化工过程中使用的某些原材料具有很强的反应活性,稍有不慎同样会对安全造成威协。

(4)负压操作

负压操作易使空气和湿气进入系统,形成爆炸性气体混合物,或空气中的氧和水蒸汽引发对氧、水敏感物料的危险反应。如炼油的常减压装置中的减压塔系统。

(5)高温操作

可燃液体操作温度超过其闪点或沸点,一旦泄漏会形成爆炸性油气蒸汽云;可燃液体操作温度等于或超过其自燃点,一旦泄漏即能自燃着火或成为引燃源;高温表面也是一个引燃源,可燃液体溅落其上可能引起火灾。

(6)低温操作

没有按低温条件设计,由于低温介质的窜入,而引起设备和管道的低温脆性破坏。

如空分的低温设备的损坏,大化肥渣油气化流程的低温甲醇洗-195℃的低温脆性断裂。

(7)腐蚀

腐蚀是导致设备和管道破坏引发火灾的常见因素。材料的抗腐蚀性能的重要性,在材料优化性能方面,仅次于材料的机械性能,其耐蚀性多出于经验和试验,无标准可循(中石化加工高硫油的装置选材有现行标准)。加之腐蚀类型的多样性和千变万化的环境条件影响又给腐蚀危险增加了不可预见性。

(8)泄漏

泄漏是设备管道内危险介质释放至大气的重要途径。设备管道静密封和动密封失效,尤其温度压力周期变化、渗透性腐蚀性介质条件更易引起密封破坏。

设备管道上的薄弱环节,如波纹管膨胀节、玻璃液位计、动设备的动密封的失效等,一旦损坏会引发严重的事故。如1996年加氢裂化装置的高温高压螺纹锁紧环的管线泄漏的事故等。

(9)明火源

一个0.5mm长的电弧或火花就能将氢气引燃。装置明火加热设备(加热炉),高温表面以及可能出现的电弧、静电火花、撞击磨擦火花、烟囱飞火能量都足以引燃爆炸性混合物。如镇海炼化公司2001年的新电站开工过程中汽轮机厂房大火。

(10)公用工程供应

供水中断时,冷却系统应能维持正常冷却10min以上;其它象燃料、仪表用风应考虑事故供应源或事故储备量;自动停车后的仪表回路,应避免未经确认复位的情况下,自动回到正常运行状态。

(11)设备设计

工艺设备是实现工艺过程的主体,所有单个操作过程都通过特定设备来完成,因此,设备的可靠性对装置安全生产至关重要。

设备设计的主要方面包括制造材料、机械设计、制造工艺和过程控制系统。材料选用应熟知工艺过程、外部环境、故障模式、材料加工性能。腐蚀是导致设备破坏和火灾的重要因素,应合理选用耐蚀材料和腐蚀裕量。

(12)电气设计

电力是装置生产的主要动力源,连续可靠的电力供给是装置安全生产的重要保证。

关键性连续生产过程,应采用双电源供电;

突然停电会引发爆炸、火灾、中毒和人员伤亡的关键设备,必须设置保安电源。

大功率电机启动,应核算启动电流不超过供电系统允许的峰值电流或应用软启动设施。

爆炸危险环境电气设备的结构、分级和分组应符合GB50058。

火灾危险环境架空敷设的电缆及电缆构电缆,均应采用阻燃型。

建筑和设备,应有可能的防雷接地措施;可能产生静电的设备、管道应有防止静电积聚的措施。

安全设施如火灾报警、事故照明、疏散照明等应设置保安电源。

(13)非常工况处理

装置开停工、事故停车极易发生火灾等事故。工艺系统不只提供正常操作程序,还应提出开、停工程序和停水、停电等情况下停车步骤,保证生产全过程都是有序的,如石化大型装置的事故预案。

(14)安全仪表系统及自动控制设计

仪表是操作员的眼睛,自控系统是装置调节控制的中枢。

动力系统。应有事故电源和气源,以保证有较充裕的时间对事故进行处理。

仪表和控制器选型,应采用故障安全型,确保故障时生产系统趋向安全。

联锁和停车系统。自动停车后的仪表回路,应避免未经确认复位的情况下,自动回到正常运行状态。

避免选用可能引起误判的多功能仪表。重要的操作环节,应设报警、联锁和紧急停车系统。ESD紧急停车可能给生产带来重要影响时,讯号系统应设3取2的表决系统。控制系统故障可能引起重大事故时,应设n:1甚至1:1 冗余控制系统。生产运行中,仪表及停车回路应能检测。

(15)现场仪表与设备

爆炸危险区内的仪表、分析仪表、控制器均选用相应防爆结构或正压通风结构。有害气体深度监测,散发有害气体或蒸汽的场合,应设置监测报警设施。仪表线缆,火灾爆炸危险区内仪表线缆应采用非燃料材料型或阻燃型。

此文关键字:安全仪表系统

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