化工安全工程課程設計

1、課程設計成果說明書 題 目： 煉油廠設計和工藝安全設計 學生姓名： 孫淼 學 號： 100714138 學 院 ： 石油化工學院 班 級： a10 安工 指導教師： 葉繼紅 浙江海洋學院教務處 2013 年 1 月 11 日 浙江海洋學院課程設計任務書浙江海洋學院課程設計任務書 20132014 學年 第 1 學期 學院 石化與能源工程學院 班級 a10 安工 專業(yè) 安全工程 學生姓名(學號)孫淼（100714138）課程名稱化工過程安全工程 設計題目煉油廠設計及工藝安全設計 完成期限自2013年12月16日至2013年12月30日 共2周 設 計 依 據(jù) 根據(jù)化工過程安全等的相關(guān)理論， 化工

2、企業(yè)總圖運輸設計規(guī)范 gb50489-2009 、 工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范 gb50187-93 、 石油化工企 業(yè)廠區(qū)總平面布置設計規(guī)范 sh/t3053-2002 、 建筑設計防火規(guī)范 gb50016-2006 、 廠礦道路設計規(guī)范 gbj2287 、 壓縮機廠房建筑設計 規(guī)定 hg/t20673-2005 、 化工管道設計規(guī)范 hg/t20695-87 、 化工設備 管道外防腐設計規(guī)定 hg/t20679-90 、 化工工廠總圖運輸施工圖設計文 件編制深度規(guī)定 hg/t20561-94等相關(guān)規(guī)范要求 設 計 要 求 及 主 要 內(nèi) 容 設計要求： 1、學生初步掌握化工安全設計的基本原理、

3、程序和方法，能根據(jù)所學理 論知識，對設計項目的生產(chǎn)工藝進行分析和論證 2、提高工程設計計算、工程繪圖、計算機應用、文獻檢索、運用標準與 規(guī)范、報告撰寫等方面的技能 3、培養(yǎng)嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、務實的工作作風和團隊協(xié)作精神，綜合訓練學 生應用系統(tǒng)安全工程方法和其他安全知識獨立分析和解決化工企業(yè)安全生 產(chǎn)實際工程技術(shù)問題的能力，為畢業(yè)設計（論文）及將來從事化工安全工 程技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。 內(nèi)容包括： 總平面布置安全設計 包括化工廠選址、總體布局、區(qū)域規(guī)劃、裝置和設備的平面布置等設計 化工工藝基礎(chǔ)安全設計 包括生產(chǎn)工藝危險性分析、工藝管道及儀表流程設計、典型化工設備（如 加熱爐、壓縮器、塔、反應器、換熱

4、器、容器、泵等）工藝安全設計與分 析等 儲存設備的安全設計 儲存設備安全容量、安全布置、裝卸工藝等的分析與設計 以 cad 輔助設計為基礎(chǔ)，繪制平面布置圖設計圖紙 1 張。 參 考 資 料 1翁維勤, 孫洪程, 過程控制. 過程控制系統(tǒng)及工程m. 化學工業(yè)出版社, 2002. 2俞金壽, 孫自強. 過程自動化及儀表m. 化學工業(yè)出版社, 2007. 3馮倩. 異丁烷催化氧化制備叔丁基過氧化氫d. 湘潭大學, 2012. 4張之平, 周文防, 肖波, 等. l丁烯產(chǎn)品生產(chǎn)工藝路線的探討j. 化學工 業(yè)與工程, 2003, 20(3): 178-184. 5seborg d e, 埃德加, edg

5、ar t f, et al. 過程的動態(tài)特性與控制m. 電子 工業(yè)出版社, 2006. 6劉國芬. 淺談煉油廠爆炸危險源辨識及防爆措施j. 石油化工安全環(huán)保 技術(shù), 2010, 26(002): 12-14. 7鞠林青. 新建大型煉油廠設計原油和總加工流程的選擇j. 煉油技術(shù)與 工程, 2012, 42(9): 60-64. 8湯國蓮. 煉油廠安全監(jiān)控系統(tǒng)的建成和應用j. 高橋石化, 2003, 18(1): 46-48. 9張懷國. 煉油廠油品儲運系統(tǒng)檢修安全的幾個問題j. 油氣儲運, 1996, 12: 016. 10黃敬元. 車間安全管理探討j. 高橋石化, 2002, 17(1): 5

6、0-52. 指導教師簽字日期 浙江海洋學院課程設計成績評定表浙江海洋學院課程設計成績評定表 20132014 學年 第 1 學期 學院 石化與能源工程學院 班級 a10 安工 專業(yè) 安全工程 學生姓名(學號)孫淼（100714138）課程名稱化工過程安全工程 設計題目煉油廠設計及工藝安全設計 指導教師評語 指導教師簽名： 年 月 日 答辯評語及成績 答辯小組教師簽名： 年 月 日 摘要摘要:化工廠的規(guī)范設計和安全防范措施直接影響到化工廠功能、作用的發(fā)揮及生產(chǎn)運營的安全。本 文根據(jù)安全設計標準、部門規(guī)章、規(guī)范等對化工廠選址、總體布局、區(qū)域規(guī)劃及裝置和設備等進行平面布 置設計；并對生產(chǎn)工藝進行危險

7、性分析、對工藝管道及儀表進行選型及采用危險性與可操作性研究分析法 對化工設備進行安全分析；同時對儲罐區(qū)的儲存設備安全容量、安全布置、裝卸工藝等進行分析與設計。 關(guān)鍵詞：化工廠；平面布置；化工工藝；儲存設備 abstract：the standard design and safety measures of chemical factory directly affect the function and the safety operation of the chemical factory. according to the safety design standard, departme

8、nt regulations, standard to design the chemical site, the overall layout, regional planning, fixtures and equipment layout; also the production processes was performed risk analysis, process piping was carried out the selection, and used hazop to analyze the safety of chemical equipment; and the sto

9、rage tank area safety capacity, safety arrangements, handling technology was analyzed and designed. key words: chemical factory ; overall layout; chemical process ; storage tank 目錄目錄 前言.1 1.概述.1 1.1.安全設計標準、部門規(guī)章、規(guī)范.1 1.2.化工廠分區(qū)及其主要建筑物和構(gòu)筑物.1 1.3.化學物質(zhì)的性質(zhì)及火災、爆炸危險特性.2 1.3.1.異丁烯的性質(zhì).2 1.3.2.1-丁烯的性質(zhì).2 1.3.3.

10、危險品性質(zhì).2 2.總平面布置安全設計內(nèi)容.2 2.1.化工廠選址.2 2.1.1.廠區(qū)概括.2 2.1.2.園區(qū)發(fā)展優(yōu)勢.3 2.1.3.人力資源.3 2.2.總體布局.4 2.3.區(qū)域規(guī)劃.4 2.3.1.生產(chǎn)區(qū).4 2.3.2.輔助生產(chǎn)區(qū).4 2.3.3.儲罐區(qū).5 2.3.4.行政管理區(qū).5 2.4.裝置和設備的平面布置.5 2.4.1.精餾車間布置.5 2.4.2.吸附車間布置.6 3.化工工藝基礎(chǔ)安全設計內(nèi)容.7 3.1生產(chǎn)工藝危險性分析.7 3.2工藝管道及儀表流程設計.7 3.2.1.儀表選型.7 3.2.2.管道選型.8 3.3化工設備工藝安全設計與分析.8 3.3.1.前精

11、餾工藝處理單元.9 3.3.2.吸附單元.10 3.3.3.生產(chǎn)單元安全分析小結(jié).12 4.儲存設備的安全設計內(nèi)容.12 4.1儲存設備安全容量.12 4.2安全布置.13 4.3裝卸工藝的分析與設計.13 5.結(jié)束語.14 參考文獻.14 1 前言前言 目前我國 c4 利用率不高，在這種情況下，采用簡單的工藝流程合理利用 c4 是我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展 中面臨的一項重要任務。因此開發(fā)新型的分離方法來綜合利用 c4 將是石油化工行業(yè)面臨的新的挑戰(zhàn)。 本廠是一座年產(chǎn) 12 萬噸異丁烯和 7.5 萬噸 1-丁烯的煉油廠，采用乙烯裂解裝置副產(chǎn)的 c4 抽余油為 原料，通過前精餾處理除雜后，再通過吸附分離

12、，得到異丁烯和 1-丁烯產(chǎn)品。采用先進的吸附分離工藝， 操作簡單，自動化程度高，在正常操作時無三廢產(chǎn)生，綠色環(huán)保，運行成本低，原子利用率高。 1. 概述概述 1.1. 安全設計標準、部門規(guī)章、規(guī)范安全設計標準、部門規(guī)章、規(guī)范 （1）化工企業(yè)總圖運輸設計規(guī)范 gb50489-2009 （2）工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范 gb50187-93 （3）石油化工企業(yè)廠區(qū)總平面布置設計規(guī)范 sh/t3053-2002 （4）建筑設計防火規(guī)范 gb50016-2006 （5）廠礦道路設計規(guī)范 gbj2287 （6）壓縮機廠房建筑設計規(guī)定 hg/t20673-2005 （7）化工管道設計規(guī)范 hg/t20695-

13、87 （8）化工設備管道外防腐設計規(guī)定 hg/t20679-90 （9）化工工廠總圖運輸施工圖設計文件編制深度規(guī)定 hg/t20561-94 （10）化工企業(yè)安全衛(wèi)生設計標準 hg 20571-1995 （11）工廠企業(yè)廠房噪音標準 gb 2348-1990 （12）爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)定 gb 50058-92 （13）石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范 gb 50160-2008 （14）石油化工行業(yè)標準：企業(yè)廠區(qū)總平面布置設計規(guī)范 sh/t 3053-2002 1.2. 化工廠分區(qū)及其主要建筑物和構(gòu)筑物化工廠分區(qū)及其主要建筑物和構(gòu)筑物 表 1-1 化工廠一覽表 序號分區(qū)區(qū)內(nèi)主要建筑物和

14、構(gòu)筑物 1儲罐區(qū) 原料罐區(qū)、成品罐區(qū)、倉庫（灌裝區(qū)、裝罐站、輔助消防站）、集 水設施 精餾車間精餾塔、冷凝器、換熱器、泵、壓縮機 吸附車間精餾塔、泵、換熱器、吸附塔2生產(chǎn)區(qū) 生產(chǎn)過程控制室 3輔助生產(chǎn)區(qū)變電站、中心控制室、化驗室、維修車間、消防站、裝卸臺 4行政管理區(qū)行政科研樓、中央化驗室、中心控制室、醫(yī)務室、停車場 2 1.3. 化學物質(zhì)的性質(zhì)及火災、爆炸危險特性化學物質(zhì)的性質(zhì)及火災、爆炸危險特性 1.3.1. 異丁烯的性質(zhì)異丁烯的性質(zhì) 異丁烷(isobutylene)是一種無色、稍有氣味的氣體，分子式：c4h10，分子量：58.12，cas 號：75- 28-5，熔點：-159.6，沸點：

15、-11.8，相對密度(水=1)：0.56，相對蒸氣密度(空氣=1)： 2.01，飽和蒸 氣壓(kpa)：160.09(0)，1992(100)，2843(120)，3363(140)，燃燒熱(kj/mol)：2856.6，臨界溫度 ()：135，臨界壓力(mpa)：3.65，閃點()： -82.8，引燃溫度()：460，性質(zhì)穩(wěn)定，異丁烷易燃易爆， 爆炸極限 1.9%-8.4%(體積分數(shù))，與氧化劑接觸猛烈反應。異丁烷的蒸氣比空氣重，會在較低處擴散到相 當遠的地方，遇火源能著火自燃。存在于裂化氣、天然氣和石油氣中，也能由正丁烷經(jīng)異構(gòu)化而制得。 有不愉快臭味。 主要用于與異丁烯經(jīng)烴化而制得異辛烷，

16、作為汽油辛烷值的改進劑。 1.3.2. 1-丁烯的性質(zhì)丁烯的性質(zhì) 常態(tài)下均為無色氣體，不溶于水，溶于有機溶劑。易燃、易爆。有微弱芳香氣味。分子量 56.1，密 度 0.5951g/cm3（20/4） 。爆炸極限為 1.8%9.6%。沸點-6.90。 1.3.3. 危險品性質(zhì)危險品性質(zhì) 表 1-2 危險化學品性質(zhì) 爆炸極限/v%危險物熔點/沸點/閃點/ 上限下限 毒性可燃性 異丁烯-140.3-6.9-778.81.8低毒易燃 1-丁烯-185.3-6.3-8010.01.6低毒易燃 正丁烷-138.4-0.5-608.51.5低毒易燃 異丁烷-159.6-11.8-82.88.51.8低毒易燃

17、 順 2-丁烯-138.93.7-739.71.6低毒易燃 反 2-丁烯-105.50.88-809.71.7低毒易燃 2. 總平面布置安全設計內(nèi)容總平面布置安全設計內(nèi)容 2.1. 化工廠選址化工廠選址 廠址選于南京化學工業(yè)園區(qū)，地處我國東南部的長江下游，東接富饒的長江三角洲，南靠寧鎮(zhèn)丘陵， 西倚皖贛山區(qū)，北連江淮平原，地理位置十分優(yōu)越，位于中國沿海和長江兩大經(jīng)濟帶交匯處。南京是長 江三角洲經(jīng)濟核心區(qū)重要城市和長江流域四大中心城市之一，鐵路、公路、水運、航空和管道五種運輸 方式齊全，同時南京化學工業(yè)園區(qū)確定了要大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，政策環(huán)境也非常有利。 3 2.1.1. 廠區(qū)概括廠區(qū)概括 國家

18、級石油化工基地南京化學工業(yè)園區(qū)成立于 2001 年 10 月，是南京唯一的一家經(jīng)國家批準， 以發(fā)展石油化工為主的化學工業(yè)園區(qū)。園區(qū)規(guī)劃面積 45 平方公里，重點發(fā)展石油與天然氣化工、基本有 機化工原料、精細化工、高分子材料、生命醫(yī)藥、新型化工材料六大領(lǐng)域的系列產(chǎn)品。 南京化學工業(yè)園區(qū)是江蘇沿江開發(fā)戰(zhàn)略的重要組成部分，也是南京市石化產(chǎn)業(yè)重點扶持發(fā)展區(qū)域。 園區(qū)以“外向拓展、區(qū)域重組、產(chǎn)業(yè)整合、環(huán)境優(yōu)化”為發(fā)展戰(zhàn)略，按照“產(chǎn)業(yè)發(fā)展一體化、公用設施 一體化、物流輸送一體化、環(huán)保安全一體化、管理服務一體化”五個一體化的開發(fā)方針，通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè) 結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)業(yè)層次，積極發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，最終將形成以深度加工和

19、高附加值產(chǎn)品為特征，具有國際競 爭力的石化生產(chǎn)基地、物流中心和化工研發(fā)基地。 2.1.2. 園區(qū)發(fā)展優(yōu)勢園區(qū)發(fā)展優(yōu)勢 （1）地理位置優(yōu)勢：南京是中國國家區(qū)域中心城市（華東） ，華東地區(qū)第二大城市，江蘇省第一大 城市，國家歷史文化名城，國家綜合交通樞紐，副省級城市，江蘇省省會，國家重要創(chuàng)新基地和科技創(chuàng) 新中心，現(xiàn)代服務中心、現(xiàn)代服務業(yè)基地和先進制造業(yè)基地，長江航運物流中心，濱江生態(tài)宜居城市， 長三角輻射帶動中西部地區(qū)發(fā)展的重要門戶城市。目前已成為國家以電子、汽車、化工為主導產(chǎn)業(yè)的綜 合性工業(yè)基地，重要的交通樞紐和通訊中心。 （2）交通運輸優(yōu)勢：南京化學工業(yè)園區(qū)依江臨海，位于中國公路、鐵路、水路、

20、管道、航空交通樞 紐的位置，交通極其便利。 （3）政策優(yōu)惠的優(yōu)勢：根據(jù)在園區(qū)內(nèi)投資興辦的高新技術(shù)生產(chǎn)性企業(yè)及區(qū)域研發(fā)中心的具體情況， 南京化學工業(yè)園區(qū)將在金融服務和財政等方面給予一定的扶持。 （4）環(huán)境治理條件優(yōu)越：南京化工園區(qū)集中建設污水處理廠，固體垃圾處理廠，采用先進的大氣， 水和噪音處理設備和工藝，加大了環(huán)境治理的力度，杜絕各種亂排亂放現(xiàn)象的發(fā)生。 （5）氣候條件優(yōu)越：南京四季分明，無特殊冷熱氣象和自然災害，自然條件優(yōu)越，非常適合建廠和 居住。 （6）園區(qū)的公用工程：南京化學工業(yè)園區(qū)具有完善的公用工程，包括供水、排水、污水處理工程、 通信工程、供熱、供氣工程及運輸工程。 （7）園區(qū)合理規(guī)

21、劃：南京化學工業(yè)園區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃獲國家批準，是江蘇省政府、南京市政府“沿 江開發(fā)”戰(zhàn)略的重點工程。 （8）產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)優(yōu)勢：園區(qū)化工產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，尤其以石油化工為甚。中國石化集團公司在南京地區(qū) 的多家大型骨干企業(yè)均分布在園區(qū)內(nèi)及周邊緊鄰，逐漸形成了以煉油為龍頭的石化產(chǎn)業(yè)鏈以乙烯、 丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等原料為基礎(chǔ)，生產(chǎn)合成樹脂、有機化工原料，進一步向精細化工產(chǎn) 品延伸。 4 2.1.3. 人力資源人力資源 （1）人才資源：南京教育、科研水平居北京、上海之后列全國第三位，擁有各類高等院校，為現(xiàn)代 化建設提供了高素質(zhì)的人力資源。 （2）社會保障和工資待遇：南京具有較完善的醫(yī)療、失業(yè)、工傷、生

22、育等各種保險和福利措施。 2.2. 總體布局總體布局 本廠的總平面布置，是在總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)的性質(zhì)、規(guī)模、生產(chǎn)流程、交通運輸、環(huán)境 保護以及防火、安全、衛(wèi)生、施工及檢修等要求，結(jié)合廠區(qū)自然條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后，設計多種方 案后擇優(yōu)確定而來的。 廠區(qū)布置為矩形，東西方向長為 218.5m，南北方向?qū)挒?141.89m，總面積為 31005m2。廠區(qū)南側(cè)為 總廠公路。 廠內(nèi)可劃分為行政管理區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和儲罐區(qū)。根據(jù)建筑物的朝向，主導風向的影響 （常年主導風向為東北風） ，設置行政區(qū)于本廠的東北側(cè)，輔助區(qū)于中部，生產(chǎn)區(qū)于南，儲罐區(qū)于工廠西 部。 廠區(qū)總體布局時主要的布置理念為：

23、 1. 在符合生產(chǎn)流程、操作要求和使用功能的前提下，建構(gòu)筑物盡量合并、生產(chǎn)設備露天化集中布置， 經(jīng)濟合理有效利用土地； 2. 根據(jù)生產(chǎn)裝置的性質(zhì)，結(jié)合自然條件，安全生產(chǎn)要求，按功能合理區(qū)分，便于生產(chǎn)管理； 3. 根據(jù)工藝、運輸?shù)纫螅Y(jié)合地形，布置豎向設計必要的工程設施和排水構(gòu)筑物，合理地進行豎 向設計，使廠區(qū)雨水能迅速排出，保證場地不受洪水威脅； 4. 輔助生產(chǎn)和公用工程設施，在符合其特殊要求條件下，盡量靠近負荷中心或主要用戶，以節(jié)能降 耗； 5. 儲運設施應根據(jù)物料的性質(zhì)及運輸方式等條件，相對集中布置在運輸裝卸方便的位置，并靠近與 其有關(guān)的生產(chǎn)裝置，形成物流傳輸一體化； 6. 合理組織運輸

24、，縮短運輸距離，便于相互聯(lián)系，避免人流、貨流交叉，為工廠創(chuàng)造安全的生產(chǎn)環(huán) 境和作業(yè)場所； 7. 根據(jù)建廠條件和生產(chǎn)發(fā)展趨勢，盡可能處理好近、遠期的發(fā)展關(guān)系，為工廠留有可持續(xù)發(fā)展余地。 8. 進行廠區(qū)的綠化及美化設計。 2.3. 區(qū)域規(guī)劃區(qū)域規(guī)劃 2.3.1. 生產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)區(qū) 生產(chǎn)區(qū)包括精餾車間、吸附車間以及生產(chǎn)過程控制室，位于廠區(qū)的南部。吸附車間占地面積 384m2， 主要裝置有精餾塔、泵、換熱器、吸附塔。精餾車間占地面積 576m2，主要包括二個精餾塔。車間外公共 5 區(qū)域設有控制室，控制室占地 275.2m2。生產(chǎn)車間廠房內(nèi)設置多處自動滅火裝置。 2.3.2. 輔助生產(chǎn)區(qū)輔助生產(chǎn)區(qū) （1）變

25、電站 變電站位于廠區(qū)北側(cè)邊緣，靠近總廠大路，方便電線的進出。變電站周圍設置圍欄，構(gòu)成了一個相 對獨立的區(qū)域，可以確保安全生產(chǎn)。 （2）中心控制室 總控制室設在生產(chǎn)車間的旁邊，位于主導風向的上風向，是全場自動控制的中心，實時監(jiān)控生產(chǎn)區(qū)、 儲罐區(qū)及各輔助生產(chǎn)設施的運行情況，同時負責與各部門的聯(lián)系，調(diào)整生產(chǎn)指標。 （3）化驗室 化驗室設在行政科研樓對面，檢測原料、產(chǎn)品質(zhì)量，保證生產(chǎn)的正常進行，負責日常的檢測與化驗 工作。 （4）維修車間 維修站位于廠區(qū)的中部區(qū)域靠南側(cè)，占地面積 606.62m2，內(nèi)部間隔有機修、儀修、電修等小車間， 分區(qū)布置可以避免維修車間之間的相互干擾。同時，維修站與生產(chǎn)車間保持

26、較遠距離，可以防止維修車 間產(chǎn)生的火星引起易燃易爆液體發(fā)生爆炸。 （5）消防站 主消防站位于廠區(qū)中部，對生產(chǎn)車間、行政區(qū)、輔助車間的輻射距離均小于 100m。附近設有一蓄水 池，道路設置使廠區(qū)發(fā)生火災時，車輛可迅速到達現(xiàn)場。 （6）裝卸臺 裝卸臺設置在產(chǎn)品正異丁烯儲罐旁的空地，靠近工廠北大門。占地面積 1050m2，負責產(chǎn)品的裝卸運 送，周圍道路寬闊，交通便捷。 2.3.3. 儲罐區(qū)儲罐區(qū) 南京化工園區(qū)常年主導風向為東北風，故將罐區(qū)設在廠區(qū)的最西面，處于主導風向的下風側(cè)，罐區(qū) 地面種植草坪，可以最大程度減少罐區(qū)的空氣污染；同時罐區(qū)四周設有封閉式防火堤，在泄露等意外事 故發(fā)生時可以阻止液體外滲及

27、火勢蔓延。 2.3.4. 行政管理區(qū)行政管理區(qū) 行政管理區(qū)位于廠區(qū)的東北側(cè)，處于上風區(qū)。行政科研樓的建筑結(jié)構(gòu)大氣，設施全面，環(huán)境優(yōu)美。 大樓前設有一個大型的噴水池，周邊有花壇綠地，為工人提供良好的工作環(huán)境。 中央化驗室和中心控制室設立在行政科研樓的對面，遠離生產(chǎn)區(qū)和機修車間，可以滿足其需要比較 潔凈，不受震動影響的環(huán)境的要求。 同時，在辦公樓西側(cè)設置醫(yī)務室，負責員工的日常體檢工作和安全防護宣傳監(jiān)督。停車場設在大門 進口處，用于停放進場員工車輛。 6 綠化布置：廠區(qū)進行了充分的綠化，在行政科研樓的前專設綠化地，可以美化環(huán)境。在一些建筑物 的四周植有草坪，消減生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。罐區(qū)地面植有大

28、量草坪，發(fā)展用地上也進行了充分的 綠化。 2.4. 裝置和設備的平面布置裝置和設備的平面布置 2.4.1. 精餾車間布置精餾車間布置 1）整體布置 精餾車間采用鋼架結(jié)構(gòu)，分兩層布置，每層高為 6 米，樓頂為平臺。車間長為 32 米，寬為 18 米。 管廊按照物料進入車間及精餾塔走向設置為“t”形。 半露天布置 精餾設備生產(chǎn)中不需要經(jīng)?？垂?，受氣候影響小，精餾車間采用半露天布置，自然采光和通風好， 可以降低廠房的耐火等級，方便改擴建。同時，以樓層平臺嵌入精餾塔，可以起到支撐加固作用，使得 整體建筑更加穩(wěn)固，將不同的塔布置在一個塔架上，可減少投資和維修費用。 平面布置 精餾車間有 4 個精餾塔，根

29、據(jù)流程方向，各精餾塔采用“一”字形布置，自西向東依次為 t0101a（d=4m，h=55.25m，整座塔嵌于車間內(nèi)部） ，t0101b（d=4m，h=54.5m，整座塔嵌于車間內(nèi)部） ， t0102b（d=4m，h=65.1m，整座塔嵌于車間內(nèi)部） ，t0102a（d=4m，h=64.4m，整座塔嵌于車間內(nèi)部） 。 精餾塔高出樓層部分在樓頂平臺之上每隔 5m 設有寬度為 1m 的操作平臺。 各塔中心對齊，塔中心據(jù) 車間樓板邊緣 3m，留有足夠的空間供四座塔的日常檢驗維修。 2）精餾車間各類設備布置 精餾塔：塔設備為半露天設置，用裙座支承安裝于基礎(chǔ)環(huán)上。與塔設備相關(guān)的設備如冷凝器、回 流泵等按軸

30、線就近布置，減少管線占地。四座塔成組布置，位于同一軸線上。 冷凝器：精餾塔冷凝器布置在二樓，利用液體的自然重力作用回流進入一層的回流罐，可以降低 能耗。 換熱器：塔頂蒸汽經(jīng)過壓縮機壓縮后到一樓與塔釜液體進行換熱，換熱器靠近精餾塔布置，節(jié)約 了管道長度。 泵：車間內(nèi)泵的出口軸線對齊，減少管道鋪設的難度，備用泵與相應泵之間的距離不小于 800mm，方便檢修更換。 壓縮機：壓縮機統(tǒng)一布置在壓縮機房中。 2.4.2. 吸附車間布置吸附車間布置 1）整體布置 吸附車間采用鋼架結(jié)構(gòu)，分 4 層布置，每層高為 6 米，樓頂為平臺。車間長為 32 米，寬為 12 米。 管廊按照物料進入車間及精餾塔走向設置為“

31、t”形。 7 半露天布置 吸附設備生產(chǎn)中不需要經(jīng)?？垂?，受氣候影響小，吸附車間采用半露天布置，自然采光和通風好， 可以降低廠房的耐火等級，方便擴建。同時，以樓層平臺嵌入吸附塔和精餾塔，可以起到支撐加固作用， 使得整體建筑更加穩(wěn)固，將不同的塔布置在一個塔架上，可減少投資和維修費用。 平面布置 吸附車間有 3 個吸附塔和 3 個精餾塔，根據(jù)流程方向，各精餾塔采用“l(fā)”字形布置，自西向東依次 為 t0201、t0202、t0203 三個吸附塔，大小相同（d=2.2m，h=12.2m，整座塔嵌于車間內(nèi)部） ，自北向南 依次為 t0204（d=0.8m，h=10.4m，整座塔嵌于車間內(nèi)部） ，t0205

32、（d=0.4m，h=10.55m，整座塔嵌于車間 內(nèi)部） ，t0206（d=1m，h=19.25m，整座塔嵌于車間內(nèi)部） 。精餾塔高出樓層部分在樓頂平臺之上每隔 5m 設有寬度為 1m 的操作平臺。各塔中心對齊，塔中心據(jù)車間樓板邊緣 3m，留有足夠的空間供三座塔的日 常檢驗維修。 2）吸附車間里各類設備布置 精餾塔：塔設備為半露天設置，用裙座支承安裝于基礎(chǔ)環(huán)上。與塔設備相關(guān)的設備如冷凝器、回 流泵等按軸線就近布置，減少管線占地。三座塔成組布置，兩個組的軸線互相垂直。 冷凝器：精餾塔冷凝器布置在四樓，利用液體的自然重力作用回流進入二層的回流罐，可以降低 能耗。 換熱器：流股之間的換熱器成群布置，

33、一部分在三樓，另外一部分在四樓，集中布置節(jié)約管路。 泵：車間內(nèi)泵的出口軸線對齊，減少管道鋪設的難度，備用泵與相應泵之間的距離不小于 800mm，方便檢修更換。 壓縮機：壓縮機統(tǒng)一布置在壓縮機房中。 3. 化工工藝基礎(chǔ)安全設計內(nèi)容化工工藝基礎(chǔ)安全設計內(nèi)容 3.1 生產(chǎn)工藝危險性分析生產(chǎn)工藝危險性分析 本項目采用 c4 烯烴精餾-吸附工藝，主要分為精餾預處理工和吸附兩個工段。在精餾預處理工段， 通過兩個精餾塔將 c4 抽余油中正丁烷、異丁烷、2-丁烯、c3 組分和 c2 組分基本上除去，得到異丁烯和 1-丁烯含量為 99.7的混合物，進入吸附工段。在三個吸附塔中，以 5a 分子篩為吸附劑，正己烷為

34、脫附 劑，實現(xiàn)正異構(gòu)烯烴的分離。吸附塔的三股出料脫附油、吸余油和中間餾分分別進入 1-丁烯精制塔、異 丁烯精制塔和中間餾分塔，得到優(yōu)等品異丁烯和正丁烯產(chǎn)品。 所以，本工廠采用的工藝只包括精餾和吸附兩種化工分離過程，不涉及反應和其它化工過程，且工 藝的操作條件比較溫和。精餾的操作條件為 45atm，3050；吸附的操作條件為壓力：1atm,溫度： 100，所以在工藝上的潛在危險很小。 工藝過程危險、有害因素分析： （1）工藝裝置管道泄漏引發(fā)中毒、爆炸事故。 （2）工藝裝置沒設防靜電防護引發(fā)爆炸事故。 8 （3）操作違規(guī)，引起火災、機械、淹溺等傷害。 （4）管道阻塞，引發(fā)容器爆炸。 （5）操作違章

35、，引發(fā)燙傷等傷害事故。 3.2 工藝管道及儀表流程設計工藝管道及儀表流程設計 3.2.1. 儀表選型儀表選型 除就地控制、指示或特殊儀表外，現(xiàn)場變送器采用電子式智能型儀表（hart 協(xié)議） 。控制閥采用氣動 執(zhí)行機構(gòu)。所有進出控制室的信號都是電信號。除溫度檢測元件和特殊測量儀表外，標準的電動信號為 420ma d.c 或 15v d.c。除非對氣動信號提出更高的壓力要求，氣動薄膜控制閥一般采用的氣動 信號為 20100kpa。安裝在爆炸危險區(qū)域的儀表采用本安防爆型或隔爆型。 3.2.2. 管道選型管道選型 管道直徑的設計應滿足工藝對管道的要求，其流通能力應按正常生產(chǎn)條件下介質(zhì)的最大流量考慮，

36、其最大壓力降應不超過工藝允許值，其流速應在根據(jù)介質(zhì)的特性所確定的安全流速范圍內(nèi)。 綜合權(quán)衡建設投資和操作費用。一套化工裝置的管道投資一般占裝置投資的 20%左右，因此在確定 管徑時，應綜合權(quán)衡投資和操作費用的兩種因素，取其最佳值。 操作情況：不同流體按其性質(zhì)、狀態(tài)和操作要求的不同，應選用不同的流速。粘度較高的液體，摩 擦阻力較大，應選較低流速，允許壓力降較小的管道。為了防止因介質(zhì)流速過高而引起管道沖蝕、磨損、 振動和噪聲等現(xiàn)象，液體流速一般不宜超過 4m/s；氣體流速一般不超過其臨界速度的 85%，真空下最大 不超過 100m/s；含有固體的流體，其流速不應過低，以免固體沉積在管內(nèi)而堵塞管道，

37、但也不宜太高， 以免加速管道的腐蝕或磨損。 同一介質(zhì)在不同管徑的情況下，雖然流速和管長相同，但管道的壓力降可能相差較大，因此在設計 管道時，如允許壓力降相同，小流率介質(zhì)應選用較小流率，大流率介質(zhì)應選用較高流速。 確定管徑后，應選用復合管材的標準規(guī)格，對工藝用管道，不推薦用 dn32、dn65、dn125 的管子。 3.3 化工設備工藝安全設計與分析化工設備工藝安全設計與分析 生產(chǎn)單元采用危險性與可操作性研究（hazop）分析法，對該項目的工藝段的安全性進行分析評價， 并提出解決相應潛在事故的對應措施和相關(guān)建議。 （1）設計文件的準備 提供的設計文件包括：設計基礎(chǔ)，工藝說明，p&id 物料平衡表

38、，設備平立面圖，設備數(shù)據(jù)表，管道 表、管道等級規(guī)定等。 （2）審查目的 根據(jù)項目要求，此次審查要達到以下目的： 1）審查設計文件，考慮由于儀表故障、操作錯誤等原因引起的操作波動是否會導致危險后果； 9 2）審查設計中對可能產(chǎn)生的危險后果是否已有足夠的安全防范措施，如聯(lián)鎖停車等； 3）審查裝置的波動是否會影響其它裝置包括公用工程，以及其它裝置的波動是否會影響本裝置。 （3）審查步驟 1）工藝工程師對整個工藝流程作簡單介紹，并根據(jù)流程將裝置劃分為多個小部分 節(jié)點，每個節(jié)點 都是按同樣的步驟進行審查。 2）在審查每個節(jié)點時，工藝工程師先對這段流程進行詳細描述，并說明各設備、儀表以及管線的設 計參數(shù)。

39、 3）小組成員針對c4 精餾和吸附分離裝置工藝管道和儀表流程圖劃分出若干節(jié)點，利用工藝引導詞， 選擇一個假設偏差，共同找出引起該假設偏差的原因以及可能導致的危險后果，并根據(jù)偏差原因評判設計 中的安全措施是否到位。 3.3.1. 前精餾工藝處理單元前精餾工藝處理單元 表 3-1 脫重組分塔 單元脫重組分塔t0101 偏差原因后果安全保護建議措施 塔釜液位高1）進料量大 2）塔釜液位控制器故障 3）塔底溫度過低 1）分離效果變差 2）液泛 3）換熱器負荷變大 1）高液位報警 器 2）液位指示器 3）溫度指示器 1）增大塔底液體采儲 量 2）定期檢測各控制儀 表 塔底液位低1）塔底溫度過高 2）液體

40、采出率過大 3）進料量減小 1）塔底干板，損壞 塔體 2）分離效果變差 1）低液位報警 器 2）液位指示器 3）溫度指示器 1）減小塔底液體采出 率 2）定期檢測各控制儀 表 塔頂出料中 重組分多 1）回流比減小 2）換熱器負荷過大 1）分離效果變差， 影響產(chǎn)品純度 1）回流流量檢 測儀 2）換熱器器熱 負荷控制儀 3）定期檢測塔 頂組分含量 1）加強回流比控制 塔底出料中 輕組分過多 1）回流比過大 2）換熱器熱負荷過小 1）塔底正異丁烯組 分含量增加 2）正異丁烯收率下 降 1）回流流量檢 測儀 2）換熱器熱負 荷控制儀 3）定期檢測塔 1）加強換熱器負荷控 制 10 底物料 組分 塔內(nèi)溫

41、度偏 高 1）進料溫度過高 2）換熱器負荷過低或過 高 3）塔頂回流量減小 1）壓力升高 2） 塔頂出料中重 組分增加 3） 嚴重時減小塔 設備壽命 1）高溫報警 器 2）回流流量檢 測儀 1）加強回流 流量控制 2）加強塔底采出率的 控制 塔內(nèi)溫度偏 低 1）進料溫度低 2）進料量減少 3）塔頂回流量增大 4）換熱器負荷過高或過 低 1）壓力降低 2）塔底出料中輕組 分含量增加 3）塔釜液位增 加 1）低溫報警裝 置 2）回流流量檢 測儀 3）溫度指示器 1）加強回流流量控制 2）加強塔頂蒸汽采出 量 塔內(nèi)壓力偏 高 1）進料量增大 2）塔內(nèi)氣體量過大 3）塔內(nèi)溫度過高 4）塔頂回流量過小

42、1）設備壽命減小 2）塔底正異丁烯含 量增加收率降低 1）高壓報警器1）減小進料量 2）增大塔頂回流量 3）定期檢測儀表 塔內(nèi)壓力偏 低 1）進料量減小 2）塔內(nèi)溫度過低 3）塔頂回流量過大 1）塔頂出料重組分 增多，產(chǎn)品質(zhì)量降 低 2）塔處理量下降 1）低壓報警器1）增大進料量 2）增大塔頂采出量 表 3-2 壓縮機 單元壓縮機 c0101 偏差原因后果安全保護建議措施 吸氣壓力偏高1）氣閥工作不良 2）塔 t0101 頂部出 氣壓力大 1）壓縮機出料氣體量 增大 2）換熱器熱負荷增大 3）塔釜蒸出量增大 1）高壓報警1）檢修或更換氣閥 吸氣壓力偏低1）塔 t0101 頂部出 氣壓力低 2）

43、管線阻力大 1）壓縮后氣體量過低 不能滿足工藝要求 2）熱泵系統(tǒng)癱瘓 1）低壓報警器1）清潔管線 排氣量偏低1） 壓縮機轉(zhuǎn)速減小 2） 吸排氣閥不良 1）氣體泄漏，造成損 失，和火災爆炸等危 害 1）排氣量指示器1）定期檢修 11 2）壓縮機發(fā)生爆炸 排氣壓力偏高1） 機器設置出現(xiàn)故 障 2） 出口氣閥故障 1）出口溫度升高 2）換熱器熱負荷增大 3）塔底溫度升高 1） 排氣溫度指示 器 2） 排氣壓力指示 器 1）定期檢修 3.3.2. 吸附單元吸附單元 表 3-3 吸附塔 單元t0201、t0202、t0203 偏差原因后果安全保護建議措施 進口壓力偏高1）分子篩或管道阻塞 2）閥門故障

44、3）進料閥開度過大進 料量過多 1）增大吸附床層負荷 2）嚴重時可能引起塔 器爆裂 1）高壓報警器1）清潔管線 2）定期檢修閥門 3）減小進料閥開度 進口壓力偏低1）進料閥開度過小 2） 管道或塔體有泄 漏 3） 閥門故障 1）床層吸附能 力下降 2）1-丁烯混入吸余油 精餾塔，降低異丁烯 產(chǎn)品純度 3）泄漏會引起火災和 爆炸事故 1）低壓報警器1）增大進料閥門 開度 2）定期檢修閥門 3）定期檢修管道 1-丁烯產(chǎn)品中異 丁烯含量增多 1）吹掃時間過短 2）分子篩結(jié)焦 3）控制系統(tǒng)故障 4）閥門故障 1）影響 1-丁烯產(chǎn)品純 度 2）影響異丁烯產(chǎn)品純 度 1）在線純度檢 測 1）增大產(chǎn)品純度

45、檢測頻率 2）定期檢修閥門 等設備 異丁烯產(chǎn)品中 1-丁烯含量增多 1）吸附時間過長 2）分子篩結(jié)焦 3）控制系統(tǒng)故障 4）閥門故障 1）影響 1-丁烯產(chǎn)品純 度 2）影響異丁烯產(chǎn)品純 度 1）在線純度檢 測 1）增大產(chǎn)品純度 檢測頻率 2）定期檢修閥門 等設備 表 3-4 壓縮機 單元壓縮機 c0201 偏差原因后果安全保護建議措施 吸氣壓力偏高1）氣閥工作不良 2）吸附塔頂部 1）壓縮機出料氣體量增 大 1）高壓報警1）檢修或更 換 12 出氣壓力大2）精餾 t0201 負荷增大 3）影響 1-丁烯產(chǎn)品純度 氣閥 吸氣壓力偏低1）吸附塔頂部出氣 壓力低 2）管線阻力大 3）裝置漏氣 1）

46、壓縮后氣體量過低 不能滿足工藝要求 2） 漏氣可引起火災或 爆炸 1）低壓報警器1）清潔管 線 排氣量偏低1）壓縮機轉(zhuǎn)速減小 2）吸排氣閥不良 1）氣體泄漏，造成損失， 和火災爆炸等危害 2）壓縮機發(fā)生爆炸 1）排氣量指示器1）定期檢修 排氣壓力偏高1）機器設置出現(xiàn)故 障 2）出口氣閥故障 1） 出口溫度升高 2） 冷凝器熱負荷增大 1）排氣溫度指示器 2）排氣壓力指示器 1）定期檢修 表 3-5 異丁烯儲罐 單元異丁烯儲罐 偏差原因后果安全保護建議措施 液位高1）儀表顯示錯誤 2）進料流量控制閥失控，開度增 大 1）溢罐，產(chǎn)品損失 2）塔頂壓力升高 1）高液 位報警器 1）定期檢修報警系 統(tǒng)

47、 液位低1）儀表顯示錯誤 2）回流量控制失誤，導致全回流 3）進料流量控制閥失靈，開度減 小 1）泵抽空，導致泵 爆炸 1）低液 位報警器 1）定期檢修報警系 統(tǒng) 溫度高1）塔內(nèi)丙烯溫度過高 2）塔內(nèi)壓力上升 3）環(huán)境溫度過高 1）儲罐內(nèi)壓力升高1）高溫 報警器 1）冷卻水系統(tǒng)冷卻 2）降低精餾塔內(nèi)壓 力 3）做好保溫工作 壓力高1）罐內(nèi)溫度高 2）進罐異丁烯壓力高 1）減短設備使用壽 命 2）異丁烯閥門泄漏 1）高壓 報警 1）對儲罐各部件定 期檢修 2）安裝壓力自動控 制閥 3）定期進行人工檢 查，一旦故障，即時 采取措施解決 13 壓力低1）進罐異丁烯壓力低 2）壓力顯示儀 3）環(huán)境溫度

48、低失控 4） 環(huán)境溫度低 1）異丁烯部分氣化， 會發(fā)損失嚴重 1）低壓 報警器 1）定期檢修壓力控 制儀表 2）安裝進進罐異丁 烯壓力控制 3.3.3. 生產(chǎn)單元安全分析小結(jié)生產(chǎn)單元安全分析小結(jié) 生產(chǎn)單元采用 hazop 分析法，對幾個重要的節(jié)點進行了分析，并提出這些節(jié)點可能出現(xiàn)的問題，闡 述了出現(xiàn)問題的原因，并給出了解決方法，同時也提出了相應的安全措施。 生產(chǎn)單元中應主要要關(guān)注設備裝置的壓力，溫度，防止有物料泄漏的情況以免造成嚴重的損失。生 產(chǎn)單元和產(chǎn)品貯存區(qū)要嚴謹火種，設備裝置應設置防靜電措施。 4. 儲存設備的安全設計內(nèi)容儲存設備的安全設計內(nèi)容 4.1 儲存設備安全容量儲存設備安全容量

49、本廠年開工 8000 小時，屬于連續(xù)生產(chǎn)，儲罐主要用來儲存原料和產(chǎn)品，大型儲罐均位于儲罐區(qū)，儲 罐區(qū)總長 52.5m，寬 50m，儲罐區(qū)主要分為產(chǎn)品儲罐區(qū)和原料儲罐區(qū)，兩區(qū)之間相隔。 產(chǎn)品儲罐區(qū)：正常生產(chǎn)時兩個球罐，設計的存儲時間為一周。產(chǎn)品 1-丁烯和異丁烯采用儲罐儲存， 用鐵桶包裝，應貯存于陰涼通風的專用倉庫內(nèi)，遠離火源，防止包裝容器損壞滲漏，為保證產(chǎn)品的連續(xù) 供應，產(chǎn)品儲罐的容積暫定為一周的產(chǎn)量。 原料儲罐區(qū)：原料儲罐的設立是為了保證生產(chǎn)的正常運行，本項目設計為一天的最大原料儲量，由 于容積較大，為安全起見，本項目組采用高標準的球罐。 催化劑的儲存采用倉庫密封儲存，防止其失活。 罐區(qū)旁還有一個倉庫設有產(chǎn)品的罐裝區(qū)及裝罐站，并配有輔助消防站。 各個儲罐之間的間距符合化工企業(yè)設計防火規(guī)范。儲罐區(qū)內(nèi)設置集水設施，設置可控制開閉的排水 設施。 表 4-1 儲罐區(qū)一覽表 區(qū)域占地面積/m2名稱形式體積/m3直徑/m高度/m數(shù)量 1-丁烯球罐300018.019.61成品罐區(qū)607.15 異丁烯球罐500021.222.81 c4球罐200015.717.451原料罐區(qū)214.72 正己烷圓筒形固定