《深冷空分裝置安全技術(shù)規(guī)范》

1、 深冷空分裝置安全技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）編制說明標準編制組 一、工作簡況1.任務(wù)來源及協(xié)作單位根據(jù)關(guān)于印發(fā)2020年應(yīng)急管理行業(yè)標準立項計劃的通知（應(yīng)急廳函20203號），中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會牽頭起草了行業(yè)標準深冷空分裝置安全技術(shù)規(guī)范。歸口單位為全國安全生產(chǎn)標準化技術(shù)委員會化學品安全分技術(shù)委員會。本標準由中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會牽頭起草，協(xié)作單位有盈德氣體集團等國內(nèi)外氣體公司、國內(nèi)主要空分裝置制造企業(yè)。2.主要工作過程本標準的編制是為了汲取“7.19”事故的教訓和警示，解決空分企業(yè)現(xiàn)場設(shè)備硬件、大型液氧貯槽與工程布置、冷箱操作運行與檢驗分析、安全監(jiān)管與責任主體等方面涉及到行業(yè)的成套裝置安全技術(shù)規(guī)范

2、不完善，現(xiàn)行空分安全標準與近年來運行的大型空分裝置、大型低溫貯槽、高壓大流量低溫液體泵不適用，缺少整體的空分裝置安全技術(shù)類標準，各地空分建設(shè)、生產(chǎn)運行安全監(jiān)管檢查要求執(zhí)行標準不統(tǒng)一的問題。2019年10月17日，該標準通過了立項審查，中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會積極組織成立標準起草小組，邀請盈德氣體集團等國內(nèi)大中型氣體公司、國內(nèi)主要空分裝置制造企業(yè)及工程公司，同時也邀請了跨國氣體集團進入編制組，并于2019年11月討論了標準架構(gòu)。2019年11月-2020年2月，標準編制組收集了國內(nèi)外的相關(guān)法規(guī)制度標準，并針對標準中涉及的空分裝置設(shè)計制造、工程建設(shè)、安全操作運行、培訓與事故應(yīng)急管理等方面進行了調(diào)研，并

3、收集相關(guān)資料，特別是針對“7.19”故分析和提升安全管理方面的資料。2020年2月，編制組召開了會議，針對各編制組成員在編制過程中遇到的問題進行了討論；2020年3月，各起草單位按照分工分別完成了相應(yīng)章節(jié)的起草工作；2020年3月-4月，編制組完成初步統(tǒng)稿工作；2020年4月，向各起草單位發(fā)送統(tǒng)稿內(nèi)容征求意見；2020年5月-6月，根據(jù)各單位的反饋意見再次對標準整體內(nèi)容進行完善，形成標準初稿。2020年7月，根據(jù)應(yīng)急管理部?；O(jiān)管司及有關(guān)專家的反饋意見，同時結(jié)合“6.16”逸盛大化空分事故的教訓，組織專家進行了針對性修改，制定標準征求意見稿草案。2020年10月，針對應(yīng)急管理部?；O(jiān)管司司務(wù)會

4、上審核時提出的意見，組織專家再次進行了針對性調(diào)整和修改，制定標準征求意見稿。二、標準編制原則和確定標準主要技術(shù)內(nèi)容的論據(jù)根據(jù)國家標準化的有關(guān)政策、法律、法規(guī)要求，并依據(jù)相關(guān)的國內(nèi)外標準、文件等，通過研究、分析國內(nèi)外空分裝置安全運行的經(jīng)驗及事故案例，針對國內(nèi)各空分裝置運行的實際情況和特點完成本標準的制定工作。在內(nèi)容結(jié)構(gòu)上，本標準包括14個部分：一是范圍,明確了標準適用的范圍，適用于以冶金、有色、化工、石化、煤化工、電子等領(lǐng)域采用深冷空氣分離裝置制取氧、氮、氬（包含：氦、氖、氪、氙稀有氣體）等空氣產(chǎn)品的企業(yè)。二是規(guī)范性引用文件，闡明了引用的標準情況。三是對標準中涉及的術(shù)語和定義給出了解釋。四是對空

5、分裝置的總體布局進行了規(guī)范。1.對廠址選擇提出了安全要求，特別提出了“空分裝置可做為一個工廠的附屬或配套裝置，隨工廠主體一起選址建設(shè)。在化工園區(qū)布置時，應(yīng)進行統(tǒng)一規(guī)劃。在化工園區(qū)、一個工廠中附屬或配套布置的空分裝置應(yīng)考慮周邊工業(yè)產(chǎn)品的兼容和環(huán)境影響，以及對周圍企業(yè)、居民等帶來的安全影響”。2.對總平面布置提出了安全要求，特別提出了以下要求：若在建設(shè)初期無法確定空分裝置投產(chǎn)后吸風口處空氣中乙炔、碳氫化合物等雜質(zhì)含量時，吸風口與乙炔、碳氫化合物等發(fā)生源之間的最小水平間距應(yīng)符合表1的規(guī)定。吸風口與乙炔、碳氫化合物等發(fā)生源之間的最小水平間距乙炔、碳氫化合物等發(fā)生源水平間距/m電石、乙炔、煉油、聚乙烯及

6、其衍生物生產(chǎn)100乙烯、乙烷、合成氨、硝酸、煤氣化、丙烷氣生產(chǎn)300煉焦、煉鐵（高爐、直接還原和熔融還原）、轉(zhuǎn)爐、鐵合金生產(chǎn)（包含配套的煤氣回收、煤氣柜、煤氣放散塔）200水平間距應(yīng)按吸風口與乙炔、碳氫化合物等發(fā)生源相鄰面外壁或邊緣的最近距離計算。本表中的距離適用于有前置分子篩吸附凈化的深冷空分裝置。當吸風口位于有害氣體發(fā)生源的全年最小頻率風向的下風側(cè)時，距離可減少50%，但不應(yīng)小于100m。空分裝置廠區(qū)平面布置應(yīng)以低溫精餾冷箱為主體、液氧儲罐為主要危險源進行綜合考慮系統(tǒng)設(shè)計布置，且應(yīng)符合GB/T 37243、GB 36894的要求。液氧儲罐與空分冷箱間距應(yīng)大于14m，與控制室、化驗室間距不小

7、于25m，與室外變電站間距不小于30m。3.對空分循環(huán)水系統(tǒng)提出要求空分裝置設(shè)備冷卻不應(yīng)采用直流冷卻水系統(tǒng)，宜采用開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，在水資源匱乏及水質(zhì)處理難度較大的情況下可采用閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)?？辗盅b置循環(huán)水系統(tǒng)不宜與其它工藝裝置共用。4.對空分工程設(shè)計提出了基本要求多套空分裝置的總控制室宜獨立設(shè)置。裝置內(nèi)的控制室、機柜間面向空分塔、液氧儲槽的外墻應(yīng)為無門窗洞口、耐火極限不低于3h的不燃燒材料實體墻。氧氣、惰性氣體（液體）的在線分析儀器不應(yīng)安裝在控制室或化驗室內(nèi)。離心式氧壓機和液氧儲配系統(tǒng)的多級離心液氧泵應(yīng)設(shè)防護墻（罩）與周圍隔離。電氣開關(guān)應(yīng)安裝在墻外。多級離心工藝液氧泵應(yīng)設(shè)置獨立液氧泵箱

8、或其它安全防護措施。中、高壓氧氣調(diào)節(jié)閥、氧氣送出閥應(yīng)設(shè)置防護墻。送氧時操作人員應(yīng)在防護墻外操作。五是對吸入空氣污染物與清除凈化進行了規(guī)范?？辗盅b置運行期間，宜監(jiān)測原料空氣壓縮機吸風口附近區(qū)域狀態(tài)及環(huán)境空氣狀況，對設(shè)有原料空氣污染物分析儀器的，應(yīng)正常投用并定期校驗。當發(fā)現(xiàn)區(qū)域狀態(tài)及環(huán)境空氣狀況異常、分析數(shù)據(jù)超標時，應(yīng)及時采取相應(yīng)措施，保證空分裝置安全運行?；ぁ⑹?、煤化工等企業(yè)的空分裝置還應(yīng)滿足以下規(guī)定：化工、石化、煤化工等企業(yè)新建、改建、擴建工程配套建設(shè)的空分裝置項目應(yīng)納入工程項目安全評價；配套建設(shè)的空分裝置應(yīng)設(shè)置在線分析檢測儀器對原料空氣吸風口處空氣中的污染物濃度進行連續(xù)在線檢測，需檢測的

9、污染物應(yīng)根據(jù)原料空氣吸風口周邊區(qū)域污染源所產(chǎn)生的污染物的種類和污染程度確定。六是對壓縮機的安全運行進行了規(guī)范。離心式氧壓機的材料應(yīng)選用在氧氣中燃點溫度高、燃燒速度慢、能避免燃爆、保證機組安全運轉(zhuǎn)的材料，機殼宜使用不易變形的鑄造件，并符合相關(guān)規(guī)定。葉輪材料宜采用氧壓機專用高強度不銹鋼。離心式氧壓機的葉輪宜采用整體制造或全焊接結(jié)構(gòu)，在窄流道葉輪中可采用釬鉚、釬焊或塞焊結(jié)構(gòu)，但不應(yīng)留有縫隙。活塞式氧壓機氣缸和氣缸填料應(yīng)采用無油潤滑?；钊窖鯄簷C氣缸填料盒宜采用銅合金材料，當氣缸工作壓力大于2.0MPa時，活塞體也宜采用銅合金材料，活塞環(huán)和氣缸填料應(yīng)選用氧兼容材料。離心式壓縮機監(jiān)測控制系統(tǒng)應(yīng)采用PLC

10、或DCS、CCS等自動程序控制系統(tǒng)。離心式氧壓機應(yīng)配有滅火氮保護系統(tǒng)。氧氣和氮氣壓縮機應(yīng)設(shè)置通風設(shè)備，并在密閉區(qū)域設(shè)置濃度監(jiān)測裝置，監(jiān)測氣體濃度?；钊窖鯄簷C應(yīng)在末級出口止回閥上游設(shè)置放空閥，并能實現(xiàn)快速全開，使壓縮機在發(fā)生故障或緊急情況停車時能快速泄放氧壓機內(nèi)氧氣。七是對膨脹機的安全運行進行了規(guī)范。膨脹機監(jiān)測控制系統(tǒng)應(yīng)采用PLC或DCS等自動程序控制系統(tǒng)。膨脹機轉(zhuǎn)速控制應(yīng)設(shè)置聯(lián)鎖回路。增壓膨脹機應(yīng)配有防喘振系統(tǒng)。軸振動、供油壓力、軸承溫度、油箱液位等應(yīng)設(shè)置極限指示、報警及聯(lián)鎖保護。電機制動膨脹機還應(yīng)增加軸位移、鍵相位參數(shù)報警及聯(lián)鎖保護。八是對低溫泵的安全運行進行了規(guī)范。泵前管道宜傾斜配置，以

11、將產(chǎn)生的蒸汽返回，避免管道系統(tǒng)中出現(xiàn)可能積存氣體的高點。通往低溫排液系統(tǒng)的管道應(yīng)有一定的坡度，防止形成氣封。管道配置應(yīng)避免死區(qū)蒸發(fā)造成碳氫化合物積聚。當使用撓性軟管或波紋管時，應(yīng)考慮安裝位置與連接管道間的變形應(yīng)力補償。 對于高壓低溫泵，還應(yīng)考慮補償由于溫差和機械負載而引起的突變應(yīng)力。加溫吹掃氣體系統(tǒng)應(yīng)完全獨立于密封系統(tǒng)，防止氧氣進入軸承。不應(yīng)在無密封氣的情況下運轉(zhuǎn)泵，應(yīng)通過適當?shù)牧髁?、壓力以及?lián)鎖裝置或操作程序來確保密封氣正常。九是對空分冷箱和精餾系統(tǒng)進行了規(guī)范，提出了以下內(nèi)容：冷箱鋼結(jié)構(gòu)安全設(shè)計、制造應(yīng)符合相關(guān)國家標準、行業(yè)標準、團體標準的要求，并采用行業(yè)認可的應(yīng)力分析軟件進行冷箱內(nèi)管道應(yīng)力

12、分析和柔性分析。冷箱應(yīng)分層布置用于檢測冷箱安全狀態(tài)的壓力點、分析測點，并應(yīng)將信號引至主控制臺。冷箱基礎(chǔ)上應(yīng)設(shè)置足夠的測溫點，液體重要設(shè)備對應(yīng)的中心位置應(yīng)設(shè)置測溫點，并將信號引至主控制臺。冷箱應(yīng)設(shè)有以下緊急聯(lián)鎖停止運行：1.前端工藝系統(tǒng)故障觸發(fā)冷箱封閉隔離停車；2.主空壓機系統(tǒng)故障；3.進冷箱空氣溫度過高；4.冷箱系統(tǒng)SIS安全保護觸發(fā)停車；5.下塔液空液位升至高高值；6.主冷凝蒸發(fā)器液氧液位降至低低值；7.進冷箱空氣中有害物質(zhì)二氧化碳含量升至高高值。冷箱內(nèi)密封氣壓力應(yīng)沿冷箱高度設(shè)置多層檢測分析，重要點壓力、含氧量分析數(shù)據(jù)遠傳儀表監(jiān)控。冷箱內(nèi)密封氣宜采用氮氣或污氮氣?？辗盅b置正常運行期間，冷箱內(nèi)

13、密封氣含氧量不應(yīng)超過5%，含氧量超標應(yīng)分析查明原因，密封氣含氧量長期（72小時以上）超標達到20%以上時，應(yīng)停車檢修處理。十是對產(chǎn)品儲存及輸送進行了規(guī)范。液氧儲罐應(yīng)配備兩套獨立的壓力和液位監(jiān)測系統(tǒng)。水浴式氣化器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)避免外殼出現(xiàn)結(jié)霜、冒汗等情況?？赵∈綒饣?，設(shè)計的連續(xù)工作時間一般不小于8小時。水浴式氣化器蒸汽加熱管的設(shè)計應(yīng)避免產(chǎn)生“水擊或水錘”現(xiàn)象，并采取措施降低氣化器的震動和噪聲。當蒸汽壓力與蒸汽溫度過高時，可考慮在蒸汽進口管道上設(shè)置減壓、減溫裝置。低溫液體氣化器管道及殼體應(yīng)設(shè)置超壓泄放裝置，其泄放量應(yīng)考慮由于事故造成低溫液體大量汽化的事故狀態(tài)。與低溫液體氣化器出口連接的管道應(yīng)設(shè)置

14、溫度過低報警聯(lián)鎖，最低溫度不應(yīng)低于-20。當儲罐氣源來自低溫液體的氣化時，使用過程中應(yīng)嚴密監(jiān)視儲罐的進氣溫度，確保其在設(shè)計溫度范圍內(nèi)，可在儲罐進口管路上設(shè)置溫度聯(lián)鎖裝置。與高壓氣體儲罐相連的下游管道應(yīng)能應(yīng)對因高壓氣體節(jié)流產(chǎn)生的溫度下降，宜選用不銹鋼材質(zhì)或設(shè)置溫度聯(lián)鎖報警系統(tǒng)。十一是對稀有氣體裝置的安全運行進行了規(guī)范。氖氦精制流程采用了真空絕熱杜瓦形式的冷箱，運行過程中冷箱內(nèi)經(jīng)常處于-200120以上的溫度交替變化，操作時應(yīng)緩慢，防止注液氮時箱體內(nèi)溫度過高，溫差過大時液氮迅速氣化，導致抽真空泵負荷過大，損壞泵組，甚至杜瓦冷箱超壓。同理應(yīng)防止液氮排出后加溫時復熱速度過快導致殘余液氮迅速氣化，導致杜

15、瓦冷箱超壓。十二是對空分裝置的控制系統(tǒng)進行了規(guī)范。根據(jù)空分裝置的規(guī)模和復雜程度，控制系統(tǒng)可采用單純的基本過程控制系統(tǒng)（BPCS），如集散控制系統(tǒng)（DCS），也可采用可編程邏輯控制器（PLC） +人機界面（HMI）。根據(jù)風險評估，確定是否需要配備安全易爆系統(tǒng)（SIS）。對于蒸汽透平驅(qū)動的壓縮機組，蒸汽透平和壓縮機組宜采用透平壓縮機一體化控制系統(tǒng)（ITCC）。對于大型壓縮機組（40000m3/h氧氣以上的空分）和蒸汽透平，宜采用機械監(jiān)控系統(tǒng)（MMS）對設(shè)備的振動和位移等設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)控。對蒸汽透平和膨脹機，應(yīng)配備超速保護系統(tǒng)（OVS）。報警系統(tǒng)應(yīng)按照以下原則進行報警分級：與安全、環(huán)境和經(jīng)濟相關(guān)的后

16、果嚴重程度；采取修正措施所需要的時間以及達到預期效果所需要的時間。通常的做法是把報警分為高、中、低三個等級。三個等級的報警數(shù)量比例通常為5%、10%、85%。高級別報警是指需要操作人員按照預定的緊急響應(yīng)程序做出立即響應(yīng)的偏離。高級別報警包括關(guān)鍵安全系統(tǒng)的報警、火災報警等。對高級別報警應(yīng)考慮重復報警功能，當報警持續(xù)存在時，應(yīng)能根據(jù)預設(shè)間隔時間觸發(fā)循環(huán)報警以提醒操作人員注意。中級別報警是指會導致工廠無法持續(xù)運行的偏離，該偏離需要糾正后才能維持工廠運行或者使工廠恢復到正常狀態(tài)。中級別報警包括安全運行系統(tǒng)的報警等。低級別報警是指需要引起操作人員注意，但并不能劃入到高級別報警和中級別報警的報警。同時提出

17、了報警管理及關(guān)鍵保護回路的要求。十三是對安全操作運行進行了規(guī)范。提出了空分裝置的危險特性，同時對空分裝置冷箱運行操作提出具體規(guī)范要求。十四是對培訓與事故應(yīng)急管理進行了規(guī)范。提出對空分裝置操作、管理人員及應(yīng)急預案編制、演練要求。對空分裝置的生命安全系統(tǒng)提出了規(guī)范要求。三、與國際、國外有關(guān)法律法規(guī)和標準水平的對比分析本標準在制訂過程中充分參考了以下國際、國外標準：ISO 21010 低溫容器 氣體/材料兼容性（Cryogenic vessels-gas/material compatibility）EIGA Doc 33 氧氣使用設(shè)備的清潔（Cleanig of equipment for oxy

18、gen service）EIGA Doc 65 空分裝置中再沸器/冷凝器的安全操作（Safe operation of reboilers-condensers in air separation units）EIGA Doc. 147 低溫空氣分離裝置安全規(guī)范（Safe practices guide for cryogenic air separation plants）EIGA Doc 127_13 生產(chǎn)現(xiàn)場大型液態(tài)氧氮氬儲存系統(tǒng)（Bulk Liquid Oxygen, Nitrogen and Argon Storage Systems at Production Sites）BCGA

19、 CP20 生產(chǎn)現(xiàn)場大型液氧儲存（Bulk Liquid Oxygen Storage at Production Sites）NFPA55-2016 壓縮氣體和低溫液體規(guī)程（Compressed Gases and Cryogenic Fluids Code）與國際、國外標準相比，相同點是都是在保證安全運行的基礎(chǔ)上，兼顧適應(yīng)性原則。不同點是我國的國情不一樣，法規(guī)標準制修訂的管理部門不一樣，以及我國空分裝置操作人員素質(zhì)較低，因此，我國實際情況以及現(xiàn)有法規(guī)標準情況，吸收采納了上述標準中有關(guān)安全的要求，同時基于國際、國外標準來統(tǒng)一國內(nèi)標準中不一致的相關(guān)內(nèi)容及數(shù)據(jù)。四、與現(xiàn)行有關(guān)法律、法規(guī)和標準的關(guān)

20、系本標準制定，主要引用以下標準：GB 2894 安全標志及其使用導則GB/T 3797 電氣控制設(shè)備GB/T 7251.12 低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第2部分：成套電力開關(guān)和控制設(shè)備GB/T 7777 容積式壓縮機機械振動測量與評價GB/T 12337 鋼制球形儲罐GB 16912 深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程GB/T 18442.1 固定式真空絕熱深冷壓力容器 第1部分：總則GB/T 18442.2 固定式真空絕熱深冷壓力容器 第2部分：材料GB/T 18442.3 固定式真空絕熱深冷壓力容器 第3部分：設(shè)計GB/T 18442.4 固定式真空絕熱深冷壓力容器 第4部分：制造

21、GB/T 18442.5 固定式真空絕熱深冷壓力容器 第5部分：檢驗與試驗GB/T 18442.6 固定式真空絕熱深冷壓力容器 第6部分：安全防護GB/T 18442.7 固定式真空絕熱深冷壓力容器 第7部分：內(nèi)容器應(yīng)變強化技術(shù)規(guī)定GB/T 29639 生產(chǎn)經(jīng)營單位生產(chǎn)安全事故應(yīng)急預案編制導則GB 30871 化學品生產(chǎn)單位特殊作業(yè)安全規(guī)范GB/T 31481 深冷容器用材料與氣體的相容性判定導則GB/T 33942 特種設(shè)備事故應(yīng)急預案編制導則GB 36894 危險化學品生產(chǎn)裝置和儲存設(shè)施風險基準GB/T 37243 危險化學品生產(chǎn)裝置和儲存設(shè)施外部安全防護距離確定方法GB 50016 建筑設(shè)計防火規(guī)范GB 50030 氧氣站設(shè)計規(guī)范GB/T 50050-2017 工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范GB 50087 工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范GB 50140 建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范GB 50187 工業(yè)企業(yè)總