针对石化厂存在的风险因素，本文从工艺路线选择、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、土建工程设计、 给排水设计、通风设计、消防设计）。
石化厂大多以石油、天然气、煤炭及其产品为原料进行加工加工，以获得各种社会产品。该装置的原材料和产品大多是易燃、易爆和有毒物质，装置内必须存在潜在的火灾、爆炸和中毒危险。
这不仅是因为石化厂与其他设施相比具有工艺复杂、条件恶劣、约束条件多、设备集中等特点，还有社会、经济和管理原因。
安全隐患的原因
（1）强调经济规模，工厂（设备）越来越大;
（2） 减少建设用地，挤塞设备布局，增加资产密度;
（3） 为了消除瓶颈、扩大容量和效率、节约能源和改善环境，在现有装置中增加设备或设施;
（4）增加生产工时，长期运行，设备不能及时维修和更新;
（5）人员数量减少，经营管理人员流动率大。此外，技术、设备、培训是否得到及时跟进也是原因之一。
如何实现设计安全，如何识别石油化工过程的潜在危害，如何估计与工艺条件的偏差，并在工程建设的基本环节（设计）中采取措施，防患于未然，一直受到广泛关注。除了强调本质安全设计外，国外更常见的做法是在项目设计中实施（Hazard and Operability Study，简称HAZOP），并利用一系列关于过程偏差的研究技巧，系统、定性地了解过程危害和潜在后果，并采取措施。在项目管理方面，实施健康与安全执行局（简称 HSE），以审查和确认项目每个阶段的安全、健康和环保内容。此外，应业主的要求，可以对项目进行安全评估。
目前，我国尚无一整套用于石化装置设计的安全分析方法和管理体系。安全、健康和环保要求大多分散在各级政府的相关法规和标准中，实施和管理不便很多，在设计中对安全、健康和环保的要求很多，标准和法规没有或不能纳入。在项目管理中，我们只关注“前期”的评审，而忽略了“期后”的实施，这往往是事半功倍的结果。
如何保证设备设计的安全性，首先必须严格正确地执行政府法规、标准和规定（特别是强制性标准）。设计师还应该做什么？根据我自己的学习和经验，我提供有关石化厂设计和生产安全的同行讨论。
设备风险因素
石化装置的种类很多现行钢结构设计规范采用的设计方法是，由于技术路线、原材料、产品、工艺条件的不同，风险因素也不同，大致概括如下。
1.1
中毒危险
在石油化工生产过程中，职业接触原料、成品、半成品、中间体、反应副产物和杂质等形式的毒物，工人在操作过程中可以通过口、鼻和皮肤进入人体生理功能和正常结构的病理变化，从而扰乱人体的正常反应， 降低人们在生产中做出正确判断和采取适当措施的能力，导致死亡。
1,2
火灾和爆炸危险
当可燃气体、石油和天然气、粉尘和空气形成的混合物浓度达到爆炸极限时，一旦点燃，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造成人员死亡和对人员、设备和建筑物的损害。特别是，由大量易燃气体或油气泄漏形成的蒸汽云爆炸往往是毁灭性的。比如2001年抚顺石化公司乙烯空分装置爆炸，2000年北京燕山石化公司高压聚乙烯装置爆炸，1967年大庆石化公司高压加氢装置氢气爆炸等很多例子，损失非常惨重。
1.3
反应性危害
化学反应过程有两种类型：吸热和放热。一般来说，放热反应比吸热反应更危险，尤其是那些使用强氧化剂的反应;卤化反应，其中卤素原子被引入有机分子中。
1,4
负压操作
负压运行容易使空气和湿气进入系统，或形成爆炸性气体混合物，或空气中的氧气和水蒸气对氧气和水敏性物质引起危险反应，如炼油常真空装置中的减压塔系统。
1,5
高温运行
易燃液体的工作温度超过其闪点或沸点，如发生泄漏，会形成爆炸性油气蒸气云;易燃液体的工作温度等于或超过其自燃点，一旦泄漏，可自燃并点燃或成为点火源;热表面也是点火源，泼洒在其上的易燃液体会引起火灾。例如，2001 年，由于使用了错误的管道材料，高温残留物被冲走，形成了一场大火，发生了一起重大的人身伤害事故。
1,6
低温运行
它不是根据低温条件设计的，设备和管道的低温脆性破坏是由于低温介质的侵入造成的。例如，低温设备的空气分离损坏，低温甲醇洗涤的气化过程中大肥渣-195°C低温脆性断裂。
1,7%
腐蚀
腐蚀是设备和管道损坏和火灾的常见原因。材料的耐腐蚀性的重要性，就材料优化性能而言，仅次于材料的机械性能，其耐腐蚀性主要基于经验和测试，没有可遵循的标准（中石化有现行的加工高硫油材料选择标准）。再加上腐蚀类型的多样性和环境条件不断变化的影响，增加了腐蚀危险的不可预测性。例如，天津石化的石油被点燃，高温硫和低温硫的腐蚀被腐蚀。
1,8
泄漏
泄漏是设备管道中有害介质释放到大气中的重要途径。设备管道的静密封和动密封失效，特别是温度和压力的周期性变化，以及可渗透腐蚀性介质的条件，更容易引起密封失效。设备管道上的薄弱环节，如波纹管膨胀节、玻璃液位计、移动设备的动密封失效等，一旦损坏，将造成严重事故。
由镇海炼化公司的加氢装置机械密封泄漏引起的重大火灾。1996年，加氢裂化装置高温高压螺纹锁紧环管道泄漏事故等。
1,9
明火源
0.5 毫米长的电弧或火花可以点燃氢气。安装明火加热设备（加热炉），高温表面和可能的电弧、静电火花、冲击摩擦火花、烟囱飞火等能量均足以点燃爆炸性混合物。例如，在2001年镇海炼化公司新电站启动期间，蒸汽轮机厂起火。
路线选择的安全注意事项
这
工艺方法的安全性是装置设计安全的基础，在项目立项和可行性研究阶段应充分重视工艺路线的安全考虑。
2.1
尽量使用危险性较小的材料
为了获得某种目的的产品，原材料或辅助材料并不都是唯一的。在条件允许的情况下，应优先考虑不危险或危险性较小的材料。
2.2 元
最大限度地减少工艺条件的恶劣性
工艺条件的严酷性也不是不可改变的。例如，可以使用催化剂或更好的催化剂来稀释并使用气相进料代替液相进料来减轻反应强度。
2.3
简化复杂性以避免干扰和本质安全
过程事故的发生概率与影响因素有关，参数越多，干扰越大。在一台设备完成多项功能的情况下，是否可以使用多台设备分别完成一项功能，以提高生产可靠性。提高设备、自动控制和电气的可靠性和本质安全性。
2.4
最大限度地减少有害介质的数量
危险介质储液罐越大，发生事故时损失和影响范围就越大。例如，膜蒸馏代替蒸馏塔，连续反应代替间歇反应，闪蒸干燥代替盘式干燥塔，用离心萃取代替萃取塔等。
2,5
减少生产浪费
工艺中使用的原材料、添加剂、溶剂、载体、催化剂等是否必要且可减少;是否可以回收利用;废弃物是否能得到综合利用，无害化处理，减少生产废弃物，做到最佳用料，减少环境污染。
工程安全
3.1
工程设计的安全原则
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材料危害描述
材料的危险性通常可以在材料安全数据表中描述，主要内容如下：一般火灾危险特性：闪点、着火温度、爆炸极限、相对密度、沸点、熔点、水溶性。火灾危险分类（见 GB50160/GBJ16） 健康危害：工作场所有害物质的最大允许浓度（见 TJ36）、急性毒性（LC50 或 LD50）和发病率、慢性中毒及其后果、致癌性。毒性危险程度的分类（见GB5044）。
反应性危害：环境条件下的稳定性、与水反应的强度、对热冲击或机械冲击的敏感性。
反应危险等级（参见 NPPA704） 储存和运输要求。事故扑救方法和应急措施。
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工艺条件
正常生产过程的本质是各种工艺参数的相对平衡。任何超出范围的参数更改都可能破坏平衡并导致事故。如何控制和调节工艺条件，以及如何在失控的情况下处理紧急情况以减少和避免损失。
各种反应，包括主反应、副反应以及可能的有害反应，以防止有害反应的发生。优化软件用于控制和调节生产过程。
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组合操作单元之间的耦合
一个
石化厂实际上是几个过程操作单元的组合。如何实现单元之间的安全连接，避免相互干扰;当一个单元处理事故或故障时，如何隔离它，如何维护其他单元，以及如何顺利地停止它。组合工厂是几个原始概念设备的组合，资产密度相对较高，尤其是在工艺系统设计方面。
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密封件和密封系统
持续排放易燃和有毒气体、粉尘或酸雾的生产系统应设计为封闭式，并配备除雾、除尘或吸收设施。当低沸点易燃液体、有毒液体或能与空气中的氧气和水氧化、分解、自聚或变质时，应使用惰性气体密封，并应采取防腐工艺措施。
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减少危险介质进入火场
在满足稳定生产的前提下，应尽量缩短物料在设备中的停留时间，并应选择小储液的分馏设备。对于大型设备底部、大排量泵、高温（≥闪点、≥自燃点）泵入口、排量大于8m3/h的液化烃泵入口、液化烃矿出口，应考虑事故隔离阀，如遇事故发生应紧急切断事故，以减少事故泄漏量。
扑灭燃气火灾的最佳方法是切断气源。因此，应在气体处理装置的边界处为可燃气体管道安装事故隔离阀。
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设备的超压保护
GB150 和《压力容器安全技术监督规程》都要求压力容器有超压保护;容积泵和具有超压保护要求的设备应具有安全泄压设施。当安全阀因介质腐蚀、结焦和凝结而失效时现行钢结构设计规范采用的设计方法是，应考虑组合使用安全阀爆破片，或建立蒸汽保护和蒸汽（或电）伴热。对于突然超压的设备和加热压力急剧增加的设备，还应设置自动泄压或雷管与爆破片相结合。
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压力排气和排气
这
易燃介质安全阀的泄压阀应进入火炬系统，由于排放处夹带液体，装置应设有分液罐;火炬主帅应该能够处理任何单一事故的最大排放量。石化厂排放火炬时发生的事故。液化烃设备和管道通风应进入火炬系统。有毒和腐蚀性介质的排放应无害。设备和管道排水管应以密闭方式收集。
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清除和位移
启动和关闭装置中设备和管道的吹扫和更换为安全启动、关闭和维护创造了条件。吹扫不良、吹扫系统不完善和吹扫介质不令人满意都会为火灾创造条件。固定式吹扫系统应采取措施防止危险介质倒流。
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与系统隔离
进出装置的危险品应在边界处设置截止阀，并在装置侧面安装“8”盲板，以防止装置受火灾影响或停机维修。当设备在运行过程中需要切断处理易燃、有毒介质的设备进行维护和清洁时，应设置双阀或阀加盲板。
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公用事业供应
当供水中断时，冷却系统应能保持正常冷却10min以上。其他空气来源，如燃料和仪器，应考虑作为事故的供应来源或储备量。
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非凡的操控性
条件
设备的关闭和意外关闭非常容易发生火灾和其他事故。该工艺系统不仅提供正常的操作程序，还提出启停程序和停水停电情况下的停机步骤，以确保整个生产过程有序进行。例如，一家大型石化厂的事故计划。
3.2
仪表和自动控制设计
仪表是操作者的眼睛，自动控制系统是设备调节和控制的中心。
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动力总成
应有事故电源和气源，以确保有足够的时间处理事故。
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仪表和控制器选择
这
应使用 fail-safe 类型来确保 production system 在发生故障时趋于安全。自动停止后，仪器电路应避免在未确认复位的情况下自动恢复正常运行。避免使用可能导致误判的多功能仪表。
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联锁装置和停车系统
重要操作环节应设置报警、联锁和紧急停机系统。当 （ESD） 紧急停机可能对生产产生重大影响时，信号系统应配备 3 比 2 表决系统。当控制系统的故障可能导致重大事故时，应设置n：1甚至1：1的冗余控制系统。在生产和运行过程中，仪器和停车电路应能进行检测。
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现场仪器仪表
爆炸危险区域的仪器、分析仪器和控制器均选用相应的防爆结构或
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有害气体深度监测
当排放有害气体或蒸气时，应设置监测和报警设施。
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仪表电缆
在火灾和爆炸危险区域，仪表电缆应采用非燃料材料型或阻燃型。
3.3
设备设计
工艺设备是实现过程的主体，所有单独的操作过程都由特定的设备完成，因此设备的可靠性对于工厂的安全生产至关重要。设备设计的主要方面包括制造材料、机械设计、制造过程和过程控制系统。
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材料选择
您应该熟悉工艺、外部环境、失效模式和材料加工性能。腐蚀是导致设备损坏和火灾的重要因素，应合理选择耐腐蚀材料和腐蚀边距。
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机械设计
应能满足设备在恶劣温度和压力条件下的应力要求。特别注意动力装置在船上产生的振动载荷以及由于温度和压力的周期性变化而产生的交变载荷。高温高压热壁反应器的应力折叠。大型往复式压缩机的配管 （API 618. 3.3） 截面规格 压力脉动 声学模拟计算和折叠 故障诊断技术的使用等
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设备制造
设计中最重要的是对设备材料的质量控制程序和制造过程的质量程序做出判断，确认制造符合设计要求。在设计中应考虑以下安全问题。
（1） 压力容器
要严格执行《压力容器安全技术监督规定》，设置容器清洗通风设施;设置防侵蚀和防静电设施;修剪应防止液体积聚;集装箱内应避免物流死区;立式容器的支撑结构应设有耐火保护。
（2） 转动设备
处理易燃有毒介质的旋转设备应在双端密封或具有更好的性能;不得使用不与铸铁材料的能量和介质（和/或润滑剂）发生反应的备件;压缩机入口处各层应有液体分离设施;大型泵和压缩机应配备防振设施。采用先进的干气密封技术和浮动环密封技术。
（3） 明火设备
炉子应有一个空气、氮气或水蒸气吹扫口;燃气灶应配备永久灯;大型明火加热设备应设置火焰监测器。
3,4
电气设计
电力是植物生产的主要动力来源，持续可靠的供电是设备安全生产的重要保证。
（1）对于关键的连续生产过程，应采用双电源供电;
（2）突然停电会引起爆炸、火灾、中毒和关键设备伤亡，必须配备安防电源。
（3）对于大功率电动机的启动，应计算起动电流不超过供电系统允许的峰值电流或应采用软启动设施。（逆变器技术）。
（4） 爆炸危险环境中电气设备的结构、分类和分组应符合GB50058。
（5） 在火灾危险环境中架空铺设的电缆和电缆结构应具有阻燃性。
（6） 建筑物和设备，应有可能的防雷和接地措施;可能产生静电的设备和管道应有防止静电积聚的措施。
（7） 火灾报警、事故照明、疏散照明等安全设施应配备安全电源。
3,5
安装布局设计
安装布置包括设备、建筑物和通道的布置，以确保流程的顺利实施，安全间距符合规范，便于运维和消防作业，有利于人员疏散。
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设备布置
应满足工艺对设备布置的要求（如泵灌注头、设备间设备差异）;设备机房与设备与建筑物之间的防火间距应符合GB50160的规定;应避免靠近连续点火源（明火加热设备）和危险的释放源;高风险设备和一般危险设备应尽量分开布置;设备应尽量布置在露天或半露天，以尽量减少爆炸危险区域的范围;除非工艺要求，否则设备多层布置时，不应超过三层;工作温度等于或大于介质的自燃点，空冷器一般不布置在设备上方;安全喷雾式洗眼器应设置在可能对人体造成意外伤害的介质设备附近。如甲醇装置。
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建筑物的布置
可能产生火花和利用明火的建筑物（如控制室、变电和配电室、实验室和维修室、办公楼）应位于非爆炸危险区域，如在新增第二区域范围内，应高出室外地面 0.6m;如国外控制室的防爆设施。
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频道设置
应在设备周围提供圆形通道;装置的防火通道应穿过安装区域，并应有不少于两个与周围道路相连的交叉口;由道路隔开的街区应能防止消防作业中的死胡同;设备接头平台与框架相邻的疏散通道之间应不超过 50 m。
3,6
管道设计
管道设计包括管道布置、管道设备和管道机械三部分。设计不当和失误会给安全生产带来隐患，甚至造成灾难。
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管道布置
除了必要的法兰连接外，还应尽可能焊接管道连接;管道上的小口径支管应通过加强管接头与主管连接;在管桥上输送液化烃和腐蚀性介质的管道应布置在下层;氧气管道应布置在远离输油管道的地方。除净高应符合要求外，阀门、法兰和波纹管不得安装在穿越道路的危险介质管道上方;用于处理事故的各种阀门，如紧急通风、事故隔离、火灾蒸汽、消防立管等，应布置在安全、明显、易于打开的位置。
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管道设备
所选的管道设备应能承受运行过程中最苛刻的温度和压力组合所产生的力;管道设备的使用不得超出规范允许的范围，不得使用规范不允许的材料;腐蚀性介质管道应精心选择耐腐蚀材料和腐蚀边距;不同等级管道的连接应尽量用法兰连接，避免异种钢焊接;应尽量避免使用波纹膨胀节，以解决危险介质管道中管道的柔韧性;剧毒和液化烃管道用阀门不得使用螺纹阀盖，高压阀门应采用压力密封结构或较好的密封结构。事故隔离阀采用软密封时，应为防火型;管道密封（法兰温度和压力等级、管道类型、密封面类型、垫片材料和结构类型、螺栓和螺母材料）应合理选择;使用新设备应经国家或行业权威技术部门鉴定。
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水暖机械
它
对于确保管道在设计条件下具有足够的灵活性非常重要。特别是对于与敏感设备（如泵、压缩机、涡轮机、空冷器等）相连的高温、厚壁、大口径管道，作用在设备喷嘴上的力和扭矩应满足设备制造商的要求;除了考虑灵活性外，还应对往复式压缩机接收器进行脉冲振动分析;当两台或多台设备用于备用运行或切换时，应考虑不同工况对应力分析和振动分析的影响;冷紧可以减少管道在运行过程中对设备固定点的力，但连接旋转设备的管道不得冷密;管道支撑结构应可靠合理。振动管支架不应扎根于植物和设备。两相流管道和其他有冲击载荷的管道的支护应考虑冲击力的影响;管道开口应加固。
3.7
土木设计
控制室、配电室和生产厂房的耐火等级应符合GBJ16的要求。控制室面向危险介质设备侧应为不燃材料、无门窗开口的实心墙体;有爆炸危险的A、B类车间应采用轻型结构，泄压区应符合GBJ16的要求;建筑物和框架安全疏散路线应符合规范;当多层建筑物设有可燃液体设备时，应有防止可燃液体泄漏到较低楼层的设施;对于大型电力基础，应考虑对厂房的影响采取隔振措施;火灾危险区内的承重钢结构和预应力钢筋混凝土结构应有耐火保护，耐火极限应不小于1.5h;当低温储冷罐的基础与土壤接触时，应采取措施防止 0°C 温度线穿过土层。
3.8
给排水设计
污水处理厂特别容易受到火灾的影响。全厂生产废水不得通过加工厂的边界区域;装置设备区用于生产污水的可燃液体分离罐必须配备不燃材料罩;A、B类装置生产污水的井盖应当密封。
3.9
通风设计
排放有害气体或蒸气的厂房应有通风设施，换风次数应符合TJ36车间空气中有害物质最大允许深度的要求;机械通风的进气口应保证空气中的有害气体或粉尘不超过车间内空气中有害物质最大允许深度值的30%;可能突然产生大量有害气体或蒸气的工厂应配备事故通风系统。
3,10 元
消防设计
装置的消防设计主要是一些固定设施，但装置周围的道路和消防通道以及路边的消防栓将方便消防车辆进出和进水;消防水管道应呈环形布置，进水管应不少于两根，环管也应用阀门分成几个**管段。装置的高大设备组应由高压水炮保护。当 A 类和 B 类设备的框架平台高于 15 厘米时，应安装消防给水立管。火灾后不能及时冷却和保护并会引起重大事故的设备应配备喷水或喷水系统。当可燃液体泵房和A类气体压缩机房的容积小于500立方米时，应设置固定筛管蒸汽灭火设施。加热炉的炉膛和带塞的弯头箱应配备固定的蒸汽灭火设施。工作温度等于或高于介质自燃点的设备的法兰应由环形蒸汽筛穿孔管保护。装置生产区域应配置干粉或泡沫灭火器，控制室应配置气体灭火器。应在 A 类和 B 类安装区域周围设置火灾报警按钮。控制室内应设置温度感应、烟感、火焰等报警信号面板，控制室内还应设置火灾报警专用电话;当设备控制室与其他建筑物一起建设时，应设置单独的防火区，并安装火灾自动报警系统。
