馮振堂

(淄博職業(yè)學院，山東 淄博 255314)

0 引言

裝置是石油化工廠生產的主體，裝置內介質危險性大，操作條件苛刻，影響因素復雜，可能泄漏點多，加之，裝置內單位面積資產密度高，人員相對集中。裝置布置設計是裝置設計安全的重要組成部分。裝置布置設計安全的目的是合理、安全、經濟地確立裝置界區(qū)內設備和設施的位置，確保工藝過程安全順利實施。操作、維修和消防作業(yè)有可接近性和可操作性，萬一發(fā)生事故，方便撲救并有利于減少資產損失和人員傷亡。

1 裝置危險因素

石油化工裝置類型甚多，由于技術路線、原料、產品、工藝條件的差異，存在的危險因素不盡相同，大致歸納如下：

1.1 中毒危險

石油化工生產過程中，以原料、成品、半成品、中間體、反應副產物和雜質等形式存在的職業(yè)性接觸毒物，工人在操作時，可經過口、鼻、皮膚進入人體生理功能和正常結構的病理改變，輕則擾亂人體的正常反應，降低人在生產中作出正確判斷、采取恰當措施的能力，重則致人死亡。

1.2 火災爆炸危險

可燃氣體、油氣、粉塵與空氣形成的混合物，當其濃度達到爆炸極限時，一旦被引燃，就會發(fā)生火災爆炸，火災的輻射熱和爆炸產生的沖擊波可能對人、設備和建筑物造成殺傷和破壞。

1.3 反應性危險

化學反應過程分吸熱和放熱兩類。通常，放熱反應較吸熱反應更具危險性，特別是使用強氧化劑的氧化反應;有機分子上引入鹵原子的鹵化反應;用硝基取代化合物中氫原子的硝化反應;一旦失控可能產生嚴重后果。此外，石油化工過程中使用的某些原材料具有很強的反應活性，稍有不慎同樣會對安全造成威協(xié)。

1.4 負壓操作

負壓操作易使空氣和濕氣進入系統(tǒng)，或是形成爆炸性氣體混合物，或是空氣中的氧和水蒸汽引發(fā)對氧、水敏感物料的危險反應。

2 石油化工裝置管道工藝技術

2.1 塔和容器的管線設計

依據工藝原理合理布置。分餾塔與汽提塔之間的管線布置。通常分餾塔到汽提塔有調節(jié)閥組，調節(jié)閥組應靠近汽提塔安裝，以保證調節(jié)閥前有足夠離的液柱。分餾塔與回餾罐之間的管線布置。當分餾塔的塔頂壓力用熱旁路控制時，熱旁路應盡量短且不得出現袋形，調節(jié)閥應設在回流罐的上部。汽液兩相流的管道布置時，管道上的調節(jié)閥應盡量靠近接收介質的容器布置，減少管道壓降，避免管道震動。由此可見，管線不可隨意布放。

2.2 泵的管線設計

泵入口偏心異徑管的使用。泵吸人管道設計是確保泵經常處于正常工作狀態(tài)的關鍵。當泵人口管系統(tǒng)有變徑時，要采用偏心大小頭以防變徑處氣體積聚，偏心異徑管的安裝方式如下：一般采用項平安裝，當異徑管與向上彎的彎頭直連的情況下可以采用底平安裝。這種安裝方式可以省去低點排液。布置泵的人口管線時要考慮到幾個方面的因素：

①泵的人口管支架的設置

如泵的進口在一側，則泵的入口管支架應是可調式，且人口管及閥門位置在泵的側前方。

②氣阻

進泵管線不得有氣阻，這一點很容易被忽視，某些布置雖符合工藝流程圖，但在局部會產生氣阻現象，從而嚴重影響泵的運行。

③管道柔性

泵是同轉機械，管道推力作用在管嘴上會使轉軸的定位偏移，因此管道設計要保證泵嘴受力在允許數值內。塔底進泵的高溫管線尤其需要考慮熱補償。

2.3 冷換設備的管線設計逆流換熱

①冷換設備冷水走管程由下部進入，上部排出

這樣供水發(fā)生故障時，換熱器內有存水，不致排空。如作為加熱器時用蒸汽加熱，蒸汽從上部引入，凝結水由下部排出。

②安裝凈距

為了方便檢修，換熱器進出口管線及閥門法蘭。均應與設備封頭蓋法蘭保持一定距離，為方便拆卸螺栓凈距一般為300mm。

③熱應力

換熱器的固定點一般是在管箱端，凡連接封頭端管嘴的管道必須考慮因換熱器熱脹而位移的影響。重沸器返回線各段管線長度的分配要恰當，可以防止設備管嘴受力過大。回線各段管線長度的分配要恰當，可以防止設備管嘴受力過大。

3 滿足工藝設計對設備布置的要求

裝置布置設計和其它專業(yè)設計一樣，滿足工藝設計和工藝過程操作、控制的要求是裝置布置應考慮的首要問題。裝置設備布置除按照流程順序，單元操作、過程設備集中布置外，尤其是重視工藝設計對設備高差的要求、對溫度降或壓力降的要求、對防止介質結焦、凝堵的要求以及真空、重力流的要求。因為它們關系到操作的穩(wěn)定性和過程的連續(xù)性，甚至關系到過程能否實施，這看似生產問題，其實也是安全問題，不說直接造成安全事故，經常的故障、不穩(wěn)定和不連續(xù)，事故的幾率也必然增加。

4 設備布置應采用露天或半敞開方式

為防止有害氣體或蒸汽的積聚，設備采用露天或半敞開式布置，可以利用自然通風，使有害物質迅速擴散，減少滯留時間，防止有害氣體或蒸汽與空氣形成爆炸混合氣體或超過車間最高容許濃度。

由于環(huán)境或特殊工藝要求，可能散發(fā)有害物質的設備布置在封閉或廠房內，應設置機械通風,其空氣應能使可燃氣體、蒸汽或浮懸物很快稀釋到爆炸下限的25%以下，或最高允許濃度以下。應予強調的是封閉式廠房即使有機械通風設施,其通風效果也不如露天或半敞開布置。

5 道路和通道的設置

裝置道路的功能主要有二：一是，供緊急救援車輛和機動檢修設備通行；二是，作為事故或分區(qū)檢修的隔離帶。為此，裝置道路應貫通裝置區(qū)，并與環(huán)裝置道路有不少于兩個出入口，以確保緊急救援活動暢通無阻，裝置道路還應將裝置區(qū)分隔成若干個區(qū)，以確保消防作業(yè)沒有死區(qū)，并減少災害的影響。

通道主要供日常巡檢、操作和維修，以及緊急情況人員疏散用，通道設置尤應注意，不要有死胡同，相鄰框架平臺有條件時，盡量用過橋連通，框架、平臺長度超過50m，除兩側的梯子外，應在適當位置設直通地面的安全梯，供緊急情況人員撤離危險區(qū)用。

6 不同危險性設備和設施分區(qū)集中

設備和設施的危險性取決于加工、處理和儲存的物質的危險性。物質的危險性一般包括對健康的危害，燃燒性危險和反應性危險。各種危險或危害又依危害程度分不同類型,石油化工裝置的設備和設施要截然按上面的說法分開是困難的。但應盡可能做到下列幾點：

1）可能散發(fā)火花或出現明火的設施應布置在非爆炸危險區(qū)；

2）處理有腐蝕性、毒性物料的設備盡力按物性集中布置；

3）限制和縮小爆炸危險區(qū)域范圍；

4）操作壓力超過3.5MP的中高壓設備盡力集中布置在裝置一角。

7 控制室、變配電室及辦公室等組成綜合建筑物

裝置控制室、辦公室等，有條件的地方應盡力設在裝置界區(qū)外，實行集中控制、集中管理。控制室、變配電室及辦公室等設在裝置界區(qū)內時，應盡力一體化考慮，組成綜合性建筑物，設在非爆炸危險區(qū)內，這既有利于減少占地，也有利于安全。將控制室設在爆炸危險區(qū)的，采取正壓通風的辦法,國內外都曾有過。這種做法不應提倡，因為它只是解決控制室內儀器儀表的防爆，將引燃源與可燃氣體隔離，卻不能防止室外設備發(fā)生火災爆炸對室內人員與設備的影響。

8 結束語

設計方法和手段的不斷進步能有效地提高設計質量。作為設計者，會受生理和心理等因素的影響，容易出現偏差，技術的進步，極大地補償了人的缺陷。當前，計算機輔助設計CAD正在廣泛應用，它使設計工作更高效、更優(yōu)質，使一些易出差錯的環(huán)節(jié)不復存在。掌握CAD設計手段是現階段設計者的基本要求，也是設計者知識水平不斷更新提高的體現。