天津大學IChemE設(shè)計小組報告

1、本科生畢業(yè)設(shè)計說明書學院化工學院專業(yè)化學工程與工藝年級2009級姓名指導教師2013年03月16日摘要本文是對年產(chǎn) 10 萬噸甲醇合成與精餾工藝設(shè)計的總結(jié)與評價。首先繪制了 詳細的工藝流程圖（PFD）,給出所有流股的溫度、壓力及組成條件，對其中的 各個設(shè)備進行詳細說明； 根據(jù)每個設(shè)備不同的特點， 制定了控制方案， 并由此繪 制出 PID 。遵循安全生產(chǎn)的原則，對整個廠區(qū)進行平立面布置，并確定出合成工 段和精餾工段中各設(shè)備的具體位置和安全距離。 為了確保安全生產(chǎn)， 對各類設(shè)備 進行了危險與可操作性分析（ HAZOP 分析），詳細分析了操作過程中可能出現(xiàn) 的偏差、原因以及可行的解決方案。 為了考察

2、方案的經(jīng)濟性， 對整個設(shè)計進行了 詳細的經(jīng)濟評價和敏感性分析， 得出設(shè)計方案切實可行的結(jié)論。 最后制定了詳細 的開停車方案，并對整個設(shè)計進行總結(jié)。關(guān)鍵詞：PFD； PID;設(shè)備說明；HAZOP分析；經(jīng)濟評價；控制；開車停車；廠 區(qū)布置。天津大學2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計目錄第一章 PFD圖和流程說明11.1 工藝流程圖（Process Flow Diagram 11.2物料平衡表 1.1.3流程說明1.第二章完整設(shè)備說明22.1反應器設(shè)備說明2.2.2精餾塔設(shè)備說明 3.2.3換熱器類設(shè)備說明 7.2.4泵類設(shè)備說明 8.第三章管道儀表流程圖 9第四章廠區(qū)平面圖布置 104.1平面布置設(shè)計理念

3、104.2平面布置原則 104.3平面布置方案 104.4廠區(qū)平立面布置圖 13第五章完整的HAZOP分析145.1 HAZOP分析概述 145.2 HAZOP方法的作用145.3安全評價方法1.65.3.1 合成塔 R101 HAZOP 分析165.3.2原料換熱器E101 HAZOP分析 215.3.3氣液分離器 V101 HAZOP分析22534預塔預熱器E103 HAZOP分析 245.3.5預塔再沸器 E104 HAZOP分析 255.3.6加壓塔進料泵 P102A,B HAZOP分析265.3.7預精餾塔T101 HAZOP分析 285.3.8常壓塔 T103 HAZOP 分析31

4、5.3.9甲醇生產(chǎn)工段的HAZOP分析33第六章經(jīng)濟性分析 366.1投資估算366.1.1工程概況366.1.2編制依據(jù)366.1.3投資分析366.1.4流動資金估算396.1.5建設(shè)項目總投資 396.2財務分析396.2.1財務評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與參數(shù)選取 396.2.2銷售收入估算416.2.3成本費用估算426.2.4財務評價報表426.2.5財務評價指標 436.2.6不確定性分析 44第七章工廠控制方案507.1甲醇合成工段507.2精餾工段52第八章甲醇工藝開停車方案 538.1試車階段538.1.1總體試車原貝卩 538.1.2試車前對于各專業(yè)的要求 548.2甲醇合成塔開停車方

5、案： 548.2.1正常開車操作方案： 548.2.2正常停車操作方案： 568.2.3緊急停車或聯(lián)鎖跳車操作方案：568.3三效精餾開停車方案：568.3.1正常開車程序： 568.3.2停車程序58第九章結(jié)論60參考文獻62附錄633天津大學2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計第一章PFD圖和流程說明1.1 工藝流程圖（Process Flow Diagram工藝流程圖見附圖。1.2物料平衡表物料平衡表見附表F1-1至F1-2。1.3流程說明合成氣首先經(jīng)過一級壓縮后與循環(huán)氣混合，再經(jīng)歷二級壓縮到5.15MPa,加熱到220°C進入反應器進行反應，反應壓力為 5MPa，溫度為260°

6、C。反應后的 高溫氣體進入熱交換器與冷的原料氣換熱后，進一步在水冷卻器中冷卻至40oC,然后在分離器中分離出液態(tài)粗甲醇和氣體組分， 氣體組分進行少量放空后循環(huán)利 用，而放空氣中由于含有一定量的甲醇組分，利用水洗罐將甲醇回收出來，與分離器中分離出來的粗甲醇進行混合。粗甲醇先經(jīng)過節(jié)流閥把壓力降低到 0.4MPa,后經(jīng)過換熱器加熱到70oC到達 閃蒸罐進行閃蒸，除去其中的輕組分，下面產(chǎn)出較為純凈的粗甲醇，在其中加入 一定量的氫氧化鈉，用于中和某些酸性副產(chǎn)物。由于蒸出的輕組分中有一定的甲 醇存在，使之經(jīng)歷水洗罐回收甲醇組分后與閃蒸罐產(chǎn)出的粗甲醇混合后進入預精 餾塔中精餾。塔頂出來的輕組分經(jīng)歷進一步冷卻

7、，冷凝下來的液體組分回流繼續(xù) 精餾，其余氣體放出。塔底出來的粗甲醇經(jīng)過泵、換熱器后達到125°C、0.7MPa的條件，打入高壓塔進行進一步精餾，塔頂出來的氣體與常壓塔塔釜換熱冷凝成 為液體進入分流器，1/4采出作為精甲醇產(chǎn)品，3/4回流。高壓塔塔釜出來的粗甲 醇冷卻至60oC進入常壓塔，常壓塔塔頂則產(chǎn)出精甲醇組分，與高壓塔產(chǎn)出的精 甲醇混合之后一并降溫至40°C進入灌區(qū)儲存。第二章完整設(shè)備說明2.1反應器設(shè)備說明1、反應器R101表2-1反應器設(shè)計條件說明編號設(shè)備名稱R101管殼式甲醇合成反應器管程殼程工作溫度/C220.0 260.0242.5工作壓力/MPa5.03.4

8、介質(zhì)合成氣沸騰水規(guī)格 38 x 2mm-塔咼度/m12.6換熱面積/?1714.12容器類別一類表2-2反應塔各部件材料與規(guī)格說明零部件名稱材料規(guī)格數(shù)量高度/m反應管304 38X237646中間筒體0Cr18Ni9=3400mmS =54mm16加強筒體0Cr18Ni9=3400mmS =78mm21.5球形封頭15CrMoRS =78mm2-管板0Cr18Ni9S =100mm2裙座16MnRS =50mm1-法蘭20MnMo 川-2-折流板0Cr18Ni9S =10mm5-氣體入口- 457X71-氣體出口- 508X1-水入口-70X36縫鋼管2-蒸汽出口-121X3無縫鋼管2-2.2

9、精餾塔設(shè)備說明1、預精餾塔T101表2-3預精餾塔材料、附件及管道設(shè)計計算結(jié)果項目數(shù)值塔徑D /mm600塔咼/m20.15設(shè)計壓力/MPa0.25操作壓力/MPa0.10精餾段填料層高度Z /m2.0提餾段填料層高度Z /m8.0塔頂空間咼度/m0.4塔底空間高度H /m2.0裙座咼度H /m5.0筒體公稱直徑 DN /mm600筒體計算厚度心/mm3.2筒體材料Q235A許用應力/MPa113筒體名義厚度常/mm6筒體有效厚度© /mm4.75筒體焊縫系數(shù)0.85鋼板負偏差，mm0.25筒體腐蝕裕量，mm1封頭材料Q235A曲面咼度h1 /mm150直邊高度h2 /mm25封頭厚

10、度©mm6封頭質(zhì)量M /kg20.4精餾段填料層壓降？p /MPa_46.00 XI04提餾段填料層壓降？p /MPa2.40 X10"3液體分布器噴淋密度點/m 2250布液點數(shù)n71孔徑/mm8.15進料管公稱直徑80塔頂氣體出口管公稱直徑125回流管公稱直徑DN32塔釜液體出口管公稱直徑100塔釜蒸汽進口管公稱直徑 DN250塔頂采出管公稱直徑 DN32塔釜米出管公稱直徑 DN1002、加壓塔T102表2-4塔體工藝條件尺寸計算項目數(shù)值塔徑D /mm1600進料位置25實際塔板數(shù)36板間距，m0.4溢流形式單溢流降液管形式弓形受液管形式凹形堰長，m1.28堰咼，m0.

11、031板上液層咼度，m0.05精餾段堰上液層高度，m0.0305提餾段堰上液層高度，m0.0310降液管底隙高度，m0.0207降液管寬度，m0.32降液管截面積，m0.301安定區(qū)寬度，m0.035邊緣區(qū)寬度，m0.052開孔區(qū)面積，m1.243篩孔直徑，m0.003篩孔數(shù)目，m17724孔中心距，m0.009開孔率，%10.1篩板厚度，m0.003精餾段空塔氣速，m/s0.460提餾段空塔氣速，m/s0.461精餾段干板阻力，m液柱0.0451提餾段干板阻力，m液柱0.0441精餾段液層阻力，m液柱0.0305提餾段液層阻力，m液柱0.0295精餾段液體表面張力阻力，m液柱0.00263天

12、津大學2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計提餾段液體表面張力阻力，m液柱0.0042精餾段篩孔氣速，m/s7.16提餾段篩孔氣速，m/s7.39每層塔板壓降，Pa747.39表2-5精餾塔材料、附件及管道設(shè)計計算結(jié)果項目數(shù)值筒體設(shè)計壓力，MPa0.8筒體材料Q235-A許用應力，MPa113焊縫系數(shù)0.85鋼板負偏差，mm0.5腐蝕裕量，mm2筒體壁厚，mm10筒體有效厚度，mm7.5筒體公稱直徑，mm1600封頭材料Q235-A圭寸頭壁厚，mm10封頭有效厚度，mm7.5封頭公稱直徑，mm1600曲面咼度，mm400直邊高度，mm40裙座咼度，m5人孔數(shù)3人孔直徑，m0.6開孔處板間距，m0.8塔頂空間

13、咼度，m0.8塔底儲液停留時間，min63塔底儲液空間，m4.687塔底儲液咼度，m3.93實際塔咼（不包括裙座），m14.98進料管DN65再沸進氣管DN250出氣管DN250回流管DN65出料管DN653、常壓塔T103表2-6精餾塔材料、附件及管道設(shè)計計算結(jié)果項目筒體設(shè)計壓力，MPa0.25筒體材料Q235-A許用應力，MPa113焊縫系數(shù)0.85鋼板負偏差，mm0.18腐蝕裕量，mm2筒體壁厚，mm5筒體有效厚度，mm2.82筒體公稱直徑，mm1600封頭材料Q235-A圭寸頭壁厚，mm6封頭有效厚度，mm3.82封頭公稱直徑，mm1600曲面咼度，mm400直邊高度，mm25裙座咼度

14、，m5人孔數(shù)5人孔直徑，m0.5塔頂空間咼度，m0.5實際塔咼（不包括裙座），m33.875進料管57X3mm再沸器出氣管550 x 13mm出氣管560 x 9mm回流管70 x 3mm出料管50 x 3mm再沸器進料口16x 0.5mm2.3換熱器類設(shè)備說明1、換熱器表2-6設(shè)備說明參數(shù)管程殼程質(zhì)量流量/( kg/h)13937.9318.45進口溫度/ C64.3115出口溫度/ C4030流體壓力/ MPa0.10.1主要計算結(jié)果管程殼程流速/(m/s)0.9970.705表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/W/(m 2?K)1642.854351.81污垢熱阻/ ( m2?K/W)0.000171970.

15、00017197設(shè)計溫度/C200200設(shè)計壓力/MPa22熱負荷/kW1155.92傳熱溫差/K27.06傳熱系數(shù)/W/(m 2?K)641.41安全系數(shù)23.05 %設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)-形式管殼式列管換熱器，單殼程單管程殼體直徑/mm600管徑/mm 25X 2.5管心距/mm32管長/mm6000管子排列正三角形管數(shù)目190傳熱面積/m281.95折流板數(shù)29板間距/mm2002、換熱器2表2-7設(shè)備說明參數(shù)管程殼程進/出口溫度/C41.013/6085/75流體壓力/MPa0.40.4主要計算結(jié)果管程殼程流速/(m0.6930.364污垢熱阻/ (m2?k/W)0.000171970.000

16、17197設(shè)計溫度/C200/0200/0設(shè)計壓力/MPa22熱負荷/W299576傳熱溫差/K20.08傳熱系數(shù)/W/(m 2?k)651.3安全系數(shù)19.46%設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)-形式固定板殼體內(nèi)徑/mm500管徑/mm 25X 2.5管長/mm4000管數(shù)目68傳熱面積/m218殼程數(shù)1管心距/mm32管子排列正三角形折流板數(shù)19板間距/mm2002.4泵類設(shè)備說明表2-8泵的設(shè)備說明型號泵形式轉(zhuǎn)速(r/min)流里(m3h)揚程/m效率/%軸功 率/kW必須汽蝕 余量/m質(zhì)量(泵/底座)/kgIS80-50-250IS型單級單吸離心泵2900301234422.83152/100第三章管道儀

17、表流程圖管道儀表流程圖見附圖15第四章廠區(qū)平面圖布置4.1平面布置設(shè)計理念對于年產(chǎn)10萬噸甲醇廠區(qū)的平面圖布置，要秉承以人為本的根本宗旨，安 全、環(huán)保以及便利等因素統(tǒng)籌兼顧。除合理布置與生產(chǎn)直接相關(guān)的車間、控制室、 罐區(qū)和辦公區(qū)外，還要留有空間進行廠區(qū)綠化建設(shè)，增設(shè)讓廠區(qū)工作人員在休息 時間活動休閑的場地，如籃球場、圖書室等。另外，考慮到該廠未來的發(fā)展規(guī)劃， 要在工藝區(qū)的周圍適當區(qū)域規(guī)劃為預留空地，供未來擴建之用。4.2平面布置原則本設(shè)計廠區(qū)平面圖布置主要以物料流通路徑最經(jīng)濟、快捷，生產(chǎn)運行控制最安全、合理，檢測維修及事故搶險最方便的原則進行，具體包括幾點：（1）盡量考慮生產(chǎn)工藝流程的要求，避

18、免物流交叉，縮短物流路線，并盡 量減少人流和物流的交叉；（2）對公用工程有大需求的車間應著重考慮其與外界的聯(lián)系，并盡量靠近 其供應源，遵守 負荷集中”的原則；（3）廠區(qū)內(nèi)與外界有大運輸量的車間應盡量布置在廠區(qū)外緣；（4）滿足消防安全、環(huán)保等部門的要求，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)和生活環(huán)境（易 燃易爆車間不能布置在廠區(qū)中央， 并同時考慮相鄰車間的安全，有粉塵、氣味的 車間盡量布置在下風口，有火焰的工藝車間或者輔助生產(chǎn)車間等要置于上風口等）;（5）節(jié)約用地，并考慮遠期發(fā)展要求；（6）利用和改造好地形，使土方量最小，并使廠區(qū)的雨水能順利排除。4.3平面布置方案在具體進行平面布置時，本著上文提及的平面設(shè)計理念與布

19、置原則， 綜合考 慮一切相關(guān)因素，在滿足必要設(shè)計要求的同時盡量多的滿足非必要但合理的設(shè)計 要求，做到方案的科學、合理、最優(yōu)化2,3。按照化工廠布局的傳統(tǒng)方式，可分為六大區(qū)域，分別為工藝裝置區(qū)、罐區(qū)、 公用工程區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、運輸裝卸區(qū)以及管理區(qū)。結(jié)合本設(shè)計項目，首先，工藝裝置區(qū)可分為四大車間，分別為合成車間、預 精餾車間、加壓精餾車間以及常壓精餾車間。罐區(qū)有原料儲罐、產(chǎn)品儲罐及各個工段退料罐。公用工程區(qū)有蒸氣發(fā)生室、公用水供應及循環(huán)室、壓縮機室、變電室等。輔助生產(chǎn)區(qū)有機修車間、焊接車間、臨時倉庫等。運輸裝卸區(qū)包含原料、必要燃料以及建廠及維修所需要的材料等的運進， 產(chǎn) 品的運出等。管理區(qū)包括辦公

20、室、中央控制室等。除傳統(tǒng)的六大區(qū)域外，本廠還有生活休閑區(qū)、發(fā)展預留區(qū)以及綠化區(qū)。生活 休閑區(qū)主要包括食堂、籃球場、圖書室以及浴室等。發(fā)展預留區(qū)主要以空地、草 地形式存在，為遠期廠區(qū)擴建使用。綠化區(qū)存在的意義不僅有利于廠區(qū)美觀， 更 有利于在一定程度上吸收廠區(qū)內(nèi)漂浮的污染物及灰塵， 對工作人員的身心健康有 很大益處。其中，工藝裝置區(qū)為廠區(qū)平面圖布置的核心。 而且工藝裝置區(qū)是工廠中最危 險的區(qū)域，因為這個區(qū)域匯集了一級危險源，存在毒性及易燃物質(zhì)，存在高溫、 高壓、明火等。此外，該區(qū)域有很多機械設(shè)備，容易發(fā)生故障，加上人員可能的 失誤而使其充滿危險。從廠區(qū)平面圖設(shè)計安全因素考慮， 唯一可取之處就是盡

21、量 減少該區(qū)域以及附近的人員數(shù)量。工藝裝置區(qū)應該離開工廠邊界有一定的安全距 離，應該是集中而不是分散的分布。后者有助于工藝裝置區(qū)作為危險區(qū)的識別， 杜絕或減少無關(guān)車輛的通過，同時也有利于減少各個車間之間連接管路的長度與 鋪設(shè)難度，降低危險發(fā)生的可能性。但是，工藝裝置區(qū)不宜過度擁擠。因為不同 過程單元間也存在交互危險性。由于甲醇廠的工藝裝置區(qū)會產(chǎn)生易燃易爆的蒸氣、 粉塵等，因此工藝裝置區(qū)應置于下風口，遠離人員集中區(qū)域以及廠區(qū)內(nèi)主要的火 源。而且，考慮到工藝裝置區(qū)與罐區(qū)的交互危險性，二者應保持一定的安全距離。對于罐區(qū)，作為原料、產(chǎn)品以及各個工段退料的貯存容器集中地， 應引起特 別的重視。由于貯罐能

22、釋放大量的毒性或易燃性物質(zhì)，需置于工廠的下風區(qū)。另 外，罐區(qū)應安置在工廠中的專用區(qū)域， 這樣有助于加強其作為危險區(qū)的標識， 使 通過該區(qū)域的無關(guān)車輛降至最低限度。 罐區(qū)與管理區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)之間都要保持 足夠的安全距離，與工藝裝置區(qū)、公路間要留出有效的間距?？紤]到貯罐泄漏等 相關(guān)危險的可能性，罐區(qū)應設(shè)在地勢比工藝裝置區(qū)略低的區(qū)域，杜絕設(shè)在高坡上。 除以上因素外，考慮到一旦發(fā)生危險、故障等的及時搶修，防止危險擴大化、嚴 重化，每一罐體至少可以在一邊由通路到達， 盡量保證可以在相反的兩邊由通路到達對于公用工程區(qū)，為確保一旦遇到緊急情況仍保證水、電、汽等的正常供應， 公用工程區(qū)應遠離工藝裝置區(qū)、 罐區(qū)

23、和其他危險區(qū)。由廠外進入廠區(qū)的公用工程 干管，應盡量不通過危險區(qū)，如果難以避免，則應該采取必要的保護措施。工廠 布局應該盡量減少地面管線穿越道路。管線配置的一個重要特點是在一些裝置中 配置回路管線?；芈废到y(tǒng)的任何一點出現(xiàn)故障即可關(guān)閉閥門將其隔離開，并把裝置與系統(tǒng)的其余部分接通。要做到這一點，就必須保證這些裝置至少能從兩個方 向接近工廠的關(guān)節(jié)點。為了加強安全，特別是在緊急情況下，這些裝置的管線對 于如消防用水、電力或加熱用蒸汽等的傳輸必須是回路的。鍋爐設(shè)備和配電設(shè)備 應該設(shè)置在易燃液體設(shè)備的上風區(qū)。鍋爐房和泵站應該設(shè)置在工廠中其他設(shè)施的 火災或爆炸不會危及的區(qū)域。管線在道路上方穿過要引起特別注意

24、。 高架的間隙 應留有如起重機等重型設(shè)備的方便通路，減少碰到的危險。管路一定不能穿過圍 堰區(qū)，因為圍堰區(qū)的火災有可能毀壞管路。對于運輸裝卸區(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)解決這個問題。在裝卸臺上可能會發(fā)生毒性或易燃物的濺 灑，裝卸設(shè)施應設(shè)置在工廠的下風區(qū)域，盡量設(shè)置在工廠邊緣地區(qū)。原料庫、成 品庫和裝卸站等機動車輛進出頻繁的設(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。對于輔助生產(chǎn)區(qū)，維修車間和研究室要遠離工藝裝置區(qū)和罐區(qū)。由于維修車 間是重要的火源，同時人員密集，應該置于工廠的上風區(qū)域。研究室與其他管理

25、 機構(gòu)，直接連接也是不可取的。管理區(qū)作為主要的辦事機構(gòu)應該設(shè)置在工廠的邊緣區(qū)域，并盡可能與工廠的危險區(qū)隔離。這樣做有以下理由：首先，銷售和供應人員以及必須到工廠辦理業(yè) 務的其他人員，沒有必要進入廠區(qū)。因為這些人員不熟悉工廠危險的性質(zhì)和區(qū)域， 而他們的普通習慣如在危險區(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，把這些人員和危險分開會改善工廠的安全 狀況。對于生活休閑區(qū)，包含食堂、籃球場和圖書室，人員密度較大，而且又有與人員身體健康息息相關(guān)的食堂存在，因此應該置于工廠上風區(qū)，并且盡量與有關(guān) 生產(chǎn)的其他區(qū)域遠離。對于發(fā)展預留區(qū)，考慮到留有過多的發(fā)展預留區(qū)不僅降

26、低了土地的利用率， 而且高額的土地租用資金也會大大的增加成本。因此，發(fā)展預留區(qū)的面積要結(jié)合 工廠當時經(jīng)營狀況與未來發(fā)展規(guī)劃計算而得，且要設(shè)置在廠區(qū)四周。關(guān)于綠化區(qū)，隨著工業(yè)的發(fā)展，污染越發(fā)嚴重。而化工業(yè)作為傳統(tǒng)工業(yè)，在 生產(chǎn)過程中不可避免會排放一些有毒有害氣體，為了保護環(huán)境，保障工作人員身心健康，提高工作人員的工作效率和積極性， 各個新建的化工廠都應重視廠區(qū)內(nèi) 即周邊負責區(qū)域的環(huán)境綠化與美化。本廠區(qū)設(shè)計采用重點綠化與條帶狀綠化相結(jié) 合的方案進行綠化工作。關(guān)于廠前區(qū)的綠化，因為廠前區(qū)以及廠正門在很大程度 上代表工廠形象，體現(xiàn)工廠的面貌，是工作人員上下班集散的場所，更是給客戶、 合作伙伴參觀創(chuàng)造第

27、一印象之處，因此廠前區(qū)綠化意義重大。綠化布置首先考慮 廠正門口的交通和具體情況，既要方便車輛和職工上下班通行，又要同建筑造型 相協(xié)調(diào)，要保證綠化的質(zhì)量和檔次。在門前廣場及兩側(cè)設(shè)立一定形狀的花壇和花 臺，里面種植色彩絢麗的花卉以及灌木， 兩側(cè)可種植高大的常綠樹木等。 關(guān)于生 產(chǎn)區(qū)域的綠化，應以滿足功能上的要求為主。由于本年產(chǎn)10萬噸甲醇廠廠區(qū)面積不大以及對操作人員視線的影響問題，不適于種植高大的落葉喬木。如果情況 允許，在工藝生產(chǎn)區(qū)和發(fā)展預留地之間的空地上大面積鋪栽草坪，適當點綴花卉灌木，用綠色植物凈化空氣，增加空氣濕度，減少塵土飛揚的可能。關(guān)于罐區(qū)的 綠化設(shè)計，要綜合考慮消防、交通運輸和裝卸方

28、便的要求，應選用防火樹種，禁 用易燃樹種，綠化布置宜簡潔。在罐區(qū)和發(fā)展預留地之間栽植高大、防火、隔塵 效果好的落葉闊葉林，以利夏季工人遮蔭休息。關(guān)于廠區(qū)內(nèi)道路的綠化設(shè)計，應 與通道兩側(cè)建構(gòu)筑物、地下地上管道、道路、人行道等的設(shè)置相協(xié)調(diào)。一般應滿 足吸塵、防噪、遮陽、交通安全和美觀的要求。在本甲醇廠設(shè)計中，在車行道與 人行道之間設(shè)置綠化帶，綠化帶采取落葉喬木與灌木濕交斡植的方式， 既可以防 塵、防噪、遮陽，又可以分割人流和車流 。4.4廠區(qū)平立面布置圖廠區(qū)平立面布置圖見附圖。第五章完整的HAZOP分析5.1HAZOP分析概述由于本設(shè)計的流程較復雜，設(shè)備較多，且系統(tǒng)中涉及的物料多為易燃易爆， 導致

29、系統(tǒng)的事故發(fā)生幾率和危害程度大大增加。目前，化工廠的生產(chǎn)安全已經(jīng)成 為重大社會問題，因此為了保證安全、正常的生產(chǎn)操作，保護工廠人員的人身安 全，需要在設(shè)計階段進行完整的 HAZOP分析。HAZOP(Hazard and Operability Analysis)，即危險與可操作性分析，是一種 用于辨識設(shè)計缺陷、工藝過程危害及操作性問題的結(jié)構(gòu)化分析方法，方法的本質(zhì)就是通過系列的會議對工藝圖紙和操作規(guī)程進行分析。在這個過程中，通過系統(tǒng) 地研究每一個單元(即分析節(jié)點)，分析偏離設(shè)計工藝條件的偏差所導致的危險 和可操作性問題。通過HAZOP分析，能夠發(fā)現(xiàn)裝置中存在的危險，根據(jù)危險帶來的后果明確 系統(tǒng)中

30、的主要危害，從而將項目中的危險盡可能消滅在項目實施的早期階段，節(jié)省投資，并為操作指導提供有用的參考資料。本設(shè)計分為合成和精餾兩大工段，對主要設(shè)備甲醇合成反應器 (R101)、入塔 氣預熱器(E101)、甲醇水冷器(E102)、預精餾塔(T101)、加壓精餾塔(T102)、常 壓精餾塔(T103)進行了單獨、詳細的HAZOP分析，對輔助設(shè)備如容器類設(shè)備及 公用工程進行了簡單的分析。針對不同的設(shè)備，經(jīng)過認真的分析討論，指出生產(chǎn) 操作過程中可能出現(xiàn)的問題，弓I起這些問題的可能原因，以及出現(xiàn)該問題引起的 后果，并提出可行的解決方案。5.2 HAZOP方法的作用HAZOP分析的目的是識別工藝或操作過程中

31、存在的危害，識別不可接受的 風險狀況。其作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面。盡可能將危險消滅在項目實施早期識別設(shè)計、 操作程序和設(shè)備中的潛在危險， 將項目中的危險盡可能消滅在項目實施的早期階段，節(jié)省投資。HAZOP分析組應包括設(shè)計者和操作人員等，采用系統(tǒng)分析的研究方法，以 便能夠識別出設(shè)計中存在的潛在危險。 雖然最初的HAZOP研究是針對連接生產(chǎn) 的裝置，但是該技術(shù)通過部分修改，可以應用于間歇的工藝過程及工廠操作程序 和設(shè)備。同樣，HAZOP既適用于新建裝置，也適用于在役裝置。HAZOP生成的記錄，為企業(yè)提供危險分析證明，并應用于項目實施過程。HAZOP提供早期的措施與實際采取措施偏差之間的因果關(guān)系，

32、以消除或降低風 險。HAZOP只是識別技術(shù)，不是解決問題的方法。 HAZOP實際上市定性的技 術(shù)，但是通過采用簡單的風險排序，它也可以用于復雜定量分析的領(lǐng)域， 當作定 量技術(shù)的一部分。HAZOP不能看做純粹的設(shè)計功能檢查。正常的設(shè)計應確保質(zhì)量而不應考慮 是否采用HAZOP。也就是說，即使采用 HAZOP分析，對于過程工業(yè)安全，做 好基礎(chǔ)設(shè)計和應用適當?shù)脑O(shè)計規(guī)范依然是非常重要的。HAZOP的優(yōu)點是系統(tǒng)檢查整套裝置，而不是像設(shè)計人員那樣只檢查他們自己感興趣的區(qū)域。在項目的基礎(chǔ)設(shè)計階段采用 HAZOP，意味著能夠識別基礎(chǔ)設(shè)計中存在的問 題，并能夠在詳細設(shè)計階段得到糾正。這樣做可以節(jié)省投資，因為裝置建

33、成后的 修改比設(shè)計階段的修改昂貴得多。（2）為操作指導提供有用的參考資料HAZOP分析為企業(yè)提供系統(tǒng)危險程度證明，并應用于項目實施過程。對許 多操作，HAZOP分析可提供滿足法規(guī)要求的安全保障。 HAZOP分析確定需采 取措施，以消除或降低風險。HAZOP能夠為包括操作指導在內(nèi)的文件提供大量有用的參考資料，因此應 將HAZOP的結(jié)果全部告知操作人員和安全管理人員。天津大學2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計5.3安全評價方法5.3.1合成塔R101 HAZOP分析表5-1合成塔R101 HAZOP分析關(guān)鍵詞偏差可能原因后果安全保護建議措施None空白合成塔管內(nèi)無物料1、無合成氣2、輸送管道破裂3、輸送管道

34、堵塞4、氣體壓縮機故障或未啟動5、合成塔內(nèi)管破裂，物料泄漏6、粗甲醇分割器 V101的出口閥打不 開或未打開導致其壓力過大7、合成氣入口閥打不開或未打開8物料送錯，跑入其它設(shè)備中1、反應缺原料，產(chǎn)量為零2、合成氣泄漏，易產(chǎn)生火災、 爆炸等事故以及人員中毒、傷亡3、合成塔出口處壓力過高導致物料逆流4、粗甲醇分割器中壓力過高導致其爆炸5、塔內(nèi)壓力過大導致塔內(nèi)管破裂1、緊急切斷合成氣入口閥門2、在粗甲醇分割器安 裝壓力顯示控制儀表，防止壓力過高3、安裝一氧化碳濃度監(jiān)測報警裝置4、管線上設(shè)置安全閥 保證壓力平穩(wěn)及防止迫壓1、巡回檢查管線、閥門2、檢查壓力表，保證完好無損3、在粗甲醇分割器上設(shè)置 液位高

35、低限報警裝置4、操作人員嚴格訓練，嚴 格按照操作規(guī)程操作5、對物料泄漏做進一步故障樹分析Less少合成塔管內(nèi) 物料過少9、合成氣的量不足10、閥門開度不夠11、輸送管線、閥門泄漏12、輸送管線堵塞不通暢13、氣體壓縮機功率不夠或未開大功6、反應缺原料，產(chǎn)量、質(zhì)量下降7、物料誤入其它設(shè)備，是其它設(shè)備過滿、溢流8、合成氣泄漏，易產(chǎn)生火災、同 1、 2、 3、 4同 1、2、3、4、5率14、入塔前的換熱器泄漏15、流量指示裝置故障16、粗甲醇分割器 V101的出口閥打 不開或不順暢導致其壓力過大17、合成塔內(nèi)管破裂造成泄漏爆炸等事故以及人員中毒、傷亡合成塔管內(nèi)溫度過低18、管外鍋爐水通入過多，移走

36、熱量過多19、催化劑失活，管內(nèi)反應進行的不徹底9、反應不徹底，合成氣的轉(zhuǎn) 化率低10、甲醇產(chǎn)量低11、粗甲醇純度低5、設(shè)置汽包系統(tǒng)，控 制通入合成塔的鍋爐 水量控制溫度6、安裝溫度低限報警裝置7、及時將已經(jīng)失活的催化劑更換Less少合成塔管內(nèi)溫度過低20、合成塔的保溫措施失效21、通入的鍋爐水溫度過低22、溫度顯示儀表故障12、副反應較多，粗甲醇精制過程復雜13、合成塔出口流股溫度低， 對于新鮮氣的預熱效果不好6、穩(wěn)定通入塔內(nèi)的鍋爐水的溫度7、用玻璃棉保溫，塔 的外層用鉛皮包上8、操作人員嚴格訓練，嚴 格按照操作規(guī)程操作9、定期校驗溫度顯示儀表合成塔管內(nèi)壓力過低23、氣體壓縮機故障或未啟動24

37、、輸送管道泄漏25、 合成氣入口閥門或者換熱器E101泄漏26、換熱器E101內(nèi)換熱管阻力過大27、合成塔出口閥門開度過大28、粗甲醇分割器 V101的出口閥開 度過大29、壓力顯示儀表故障同 8、 9、 10、 12同 1、 2、 3、 48、在塔底部安裝壓力 顯示控制裝置，以及出口管線上安裝控制閥9、定期將換熱器E101進行除垢處理同 1、2、4、537More合成塔內(nèi)物料過多30、氣體壓縮機故障或功率過大31、合成氣入口閥開度過大32、流量計指示故障33、合成氣來料過多34、馳放氣量過少35、合成塔出口閥開度太小14、物料過多導致反應后的混合物中含有大量合成氣15、物料過多易造成合成塔內(nèi)

38、 管的爆裂，造成合成氣泄漏16、物料流速過高，對輸送管 線造成很大沖擊，可能導致輸送管線的破裂17、流速過高造成靜電累積，可能造成爆炸18、馳放氣少造成流股中惰性組分含量較多影響反應19、甲醇儲罐物料溢出，壓力升高，安全閥起跳，物料外泄同 1、2、3、4、810、管線上設(shè)計緊急切斷閥11、設(shè)備、管線接地12、安裝兩套不同型號 的液位計，定期檢查維修同 1、2、3、4、510、巡回檢查管線、閥門， 閥門應有“開”、“關(guān)”標 示11、分析滿釜情況的后果12、定期巡回檢查靜電接地設(shè)施13、考慮安裝流量超限自動切斷連鎖裝置More多合成塔內(nèi)溫度過高36、管外鍋爐水通入較少，移走的 反應熱較少37、合成

39、塔的保溫效果過于好38、通入的鍋爐水溫度過高39、溫度顯示儀表指示故障同1220、甲醇合成反應平衡向左移 動，甲醇平衡產(chǎn)率低21、合成塔出口氣體溫度高， 與入塔氣換熱后使其溫度過高22、高溫易造成催化劑的失 活，降低催化劑的使用壽命23、反應過程中易發(fā)生飛溫現(xiàn) 象，易造成合成塔的爆炸同5、613、適當減小合成塔外層的玻璃棉保溫層厚度同8、914、安裝溫度高限報警裝置合成塔內(nèi)壓力過高40、氣體壓縮機故障或功率太高41、合成塔出口閥開度太小42、粗甲醇分割器 V101的出口閥 開度太小43、合成氣來料太多44、合成塔出口管道堵塞45、壓力顯示儀表指示故障46、合成塔內(nèi)反應熱移走不及時47、合成塔卜

40、段催化劑在管內(nèi)板結(jié) 堵塞內(nèi)管同 2、3、4、5、12、16、17、18、1924、高壓易造成合成塔內(nèi)管爆裂，合成氣泄漏同 1、 2、 3、 4、 8、 10、1114、安裝兩套不同型號的 壓力表，并且定期檢查維 修同 1、2、3、4、515、考慮安裝壓力超限自 動切斷連鎖裝置16、定期更換催化劑17、考慮采用性能更好的 不易板結(jié)的催化劑Other than其它合成塔內(nèi)管破裂泄漏48、阻塞49、流體腐蝕管道50、焊接質(zhì)量不合格51、管子制作有缺陷52、管內(nèi)高壓53、管內(nèi)高流量54、管內(nèi)高溫度同225、甲醇產(chǎn)量為零26、本項目副產(chǎn)的水蒸氣中還有合成氣15、在運行前，對設(shè)備、 管道壓力進行檢測和 X

41、光探傷16、管子配合焊接部位采用標準件18、采用質(zhì)量優(yōu)良的材料制作合成塔19、培訓操作人員應急處 理能力，并制定事故處理和緊急防災預案5.3.2原料換熱器E101 HAZOP分析表5-2原料換熱器HAZOP分析偏差原因后果安全措施流量過大1、輸入泵故障1、形成正反饋，流量不斷增大，產(chǎn) 品質(zhì)量降低，有爆炸危險。1、設(shè)置流量過大報警，改自動控制 為人工控制，減少流量或停止進料。流量過小2、反應系統(tǒng)氣體泄漏3、輸入泵故障2、氣體泄漏2、安全監(jiān)控出口壓力過低4、輸入泵故障3、增大后面壓縮機的工作任務。3、定期安全監(jiān)測冷流體出口溫度偏低5、進料系統(tǒng)溫度太低6、換熱器污垢造成換熱效率偏低4、未達到反應所需

42、溫度要求4、調(diào)節(jié)進入換熱器熱流股的流量5、定期清洗換熱器冷流體出口溫度偏咼7、進料系統(tǒng)溫度太高5、影響催化劑活性6、調(diào)節(jié)進入換熱器熱流股的流量密封不嚴8、高壓9、腐蝕10、外部沖擊11、墊圈老化12、焊接失效13、維護不及時14、法蘭損壞15、接管處泄漏6、氣體泄漏7、損傷探測&及時維護9、自動儀表監(jiān)測10、泄壓閥傳熱效率低16、污垢堵塞17、管程被堵塞7、傳熱效果差11、定期清洗換熱器5.3.3氣液分離器V101 HAZOP分析表5-3氣液分離器HAZOP分析關(guān)鍵詞引導詞原因可能后果建議安全措施壓力高1、進料量大2、出料量小3、管道堵塞1、分離器損壞2、物料泄漏3、氣液分離不完全1、

43、安裝泄壓閥2、壓力監(jiān)測3、定期檢修管道低4、進料量小5、出料量大6、物料泄漏4、物料泄漏5、換熱器E103進料不足4、壓力監(jiān)測5、定期檢修設(shè)備液位高7、進料量大8、出料量小9、排液管堵塞6、液體由氣體口排出7、物料泄漏6、液位監(jiān)測7、定期檢修管道低10、進料量小11、出料量大12、物料泄漏&出料泵氣蝕9、氣體進入排液管&液位監(jiān)測9、定期檢修設(shè)備密封無13、咼壓14、外部火災15、外部撞擊16、不話宜的維護程序17、材料缺陷10、小/大泄漏10、具備遙控或手動隔離該容器的能力11、止逆閥12、無損檢測13、操作/維護及必需隔離時應按要求進行14、防爆膜高18、進料流股溫度咼11、

44、高壓15、壓力指示控制器溫度低19、環(huán)境溫度低20、進料流股溫度低12、壓力低534預塔預熱器E103 HAZOP分析表5-4預塔預熱器HAZOP分析關(guān)鍵詞引導詞原因可能后果建議安全措施壓力高1、輸入泵故障2、管道堵塞3、溫度過高致使液體氣化1、換熱器損壞2、物料泄漏3、影響T101進料1、安裝泄壓閥2、壓力監(jiān)測3、定期檢修管道4、流量監(jiān)測低4、輸入泵故障5、物料泄漏4、物料泄漏5、T101進料不足5、壓力監(jiān)測6、定期檢修設(shè)備7、流量監(jiān)測溫度高6、進料量小7、公用工程流量過大8、公用工程溫度過高6、液體氣化致使體積增大7、物料泄漏8、溫度監(jiān)測9、公用工程監(jiān)測并設(shè)置調(diào)節(jié)閥10、流量監(jiān)測低9、進料

45、量大10、公用工程流量過小11、公用工程溫度過低8、使T101加熱功率增大，影響分 離效果11、溫度監(jiān)測12、公用工程監(jiān)測并設(shè)置調(diào)節(jié)閥13、流量監(jiān)測密封無同表2物料泄漏同表2535預塔再沸器E104 HAZOP分析表5-5預塔再沸器HAZOP分析關(guān)鍵詞引導詞原因可能后果建議安全措施壓力高1、塔壓異常2、溫度過高3、氣化率過大1、物料泄漏2、影響T101進料3、損壞再沸器1、安裝泄壓閥2、壓力監(jiān)測3、定期檢修管道4、流量監(jiān)測5、溫度檢測低4、塔壓異常5、物料泄漏6、溫度過低4、物料泄漏5、T101進料不足6、壓力監(jiān)測7、定期檢修設(shè)備8、流量監(jiān)測9、溫度監(jiān)測溫度高7、進料量小8、公用工程流量過大9

46、、公用工程溫度過高10、塔溫過高6、損壞再沸器7、物料泄漏&物料全部從塔頂出，影響分離效果10、溫度監(jiān)測11、公用工程監(jiān)測并設(shè)置調(diào)節(jié)閥12、流量監(jiān)測低11、進料量大12、公用工程流量過小13、公用工程溫度過低14、塔溫過低9、上升蒸汽過少，影響分離效果10、物料泄漏13、溫度監(jiān)測14、公用工程監(jiān)測并設(shè)置調(diào)節(jié)閥15、流量監(jiān)測密封無同表2物料泄漏同表2536加壓塔進料泵 P102A,B HAZOP分析表5-6加壓塔進料泵分析關(guān)鍵詞引導詞原因可能后果建議安全措施氣蝕無1、溫度過高2、氣化率過大1、流體輸送不正常2、增大功率損耗1、在最大安裝高度下裝泵2、溫度監(jiān)測氣縛無3、使用前未灌泵3、流體

47、輸送不正常3、使用前灌泵密封無4、流體腐蝕5、排放閥沒有關(guān)閉6、操作壓力過高7、墊圈失效8、外力撞擊9、操作失誤10、由不話宜的NPSH導致的氣穴現(xiàn)象11、取大吸入壓力加停機壓力超出了壓縮 機罩殼的設(shè)計壓力12、外部火災13、填料或密圭寸圈失效（由于振動或密圭寸 失效）14、水力的長期沖擊作用15、不合適的維護16、材料缺陷4、物料泄漏5、流體輸送不正常6、泵體損壞4、腐蝕探測5、定期維修6、設(shè)置備用泵7、自動操作&遠距離或人工操作隔離管線的能力9、上游安裝止逆閥10、定期無損探測11、操作維護及必需隔離時應按要求 操作12、安裝釋放閥13、安裝防爆膜14、泵狀態(tài)檢測器15、振動檢測器

48、17、泵塞熱膨脹18、排放或排污閥泄漏，外殼泄漏537預精餾塔T101 HAZOP分析表5-7預精餾塔的HAZOP分析關(guān)鍵詞引導詞原因可能后果建議安全措施溫度高1、回流閥門開度小2、回流量少3、進料量少4、塔壓降高5、再沸器蒸汽量大6、水蒸氣進氣量小1、干板2、塔頂產(chǎn)品純度降低3、塔壓力過高1、高溫報警2、回流量監(jiān)測3、進料量監(jiān)測4、定期檢修填料5、壓力監(jiān)測低7、回流閥門開度大，回流量多8、進料量多9、再沸器蒸汽量小10、填料損耗11、塔保溫材料失效4、低溫損害6、低溫報警7、回流量監(jiān)測 &進料量監(jiān)測9、定期檢修填料10、定期檢修塔體保溫材料壓力高12、回流量少13、再沸器蒸汽量大14

49、、填料堵塞15、塔頂蒸汽管道堵塞5、塔體損壞6、物料泄漏7、塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量小11、安裝泄壓閥12、壓力監(jiān)測13、壓力報警14、定期檢修塔頂蒸汽管道15、定期檢修填料狀況低16、回流量大17、再沸器蒸汽量小18、進再沸器管道堵塞19、塔底液位過低8、塔體損壞9、物料泄漏10、出料泵氣蝕16、塔釜液位監(jiān)測17、真空斷路器18、定期檢修進再沸器管道19、塔釜液位報警20、壓力報警液位高20、出料量少21、進料量大22、進再沸器管道堵塞23、回流量大11、再沸器蒸汽口倒灌12、損壞填料13、淹塔21、回流量監(jiān)測22、現(xiàn)場塔釜液位監(jiān)測低1、出料量多2、進料量小3、回流量小4、物料泄漏1、出料泵氣蝕2、蒸汽流入下游設(shè)備1、塔釜液位報警2、現(xiàn)場塔釜液位監(jiān)測3、回流量監(jiān)測密封5、侵蝕/腐蝕6、外部火災7、外部撞擊8、積聚液體在低點，死角凍結(jié)9、墊圈、填料、或密封圈失效10、不合適的維護11、設(shè)備或設(shè)備襯里失效12、材料缺陷13、取樣點閥泄露14、觀察口失效15、設(shè)備堵塞物熱膨脹16、真空17、排氣或排污閥泄露18、咼壓4、腐蝕探測器5、無損探測6、操作/維護及必需隔離時應按要求進行7、泄壓閥&遠排防能力9、防