石油化工装置区（精选7篇）
石油化工装置区 篇1
0引言
石油化工装置区火灾主要是由于可燃液体和气体泄漏后到点火源发生燃烧而引起的火灾爆炸事故。石油化工装置区火灾火情复杂,常伴随轰燃、爆炸、毒气、腐蚀和污染,并出现立体、大面积、多火点、 复燃、复爆等多种燃烧形式[1]。按物料形式,石油化工装置火灾主要分为气态物料生产装置火灾和液态物料生产装置火灾。一般存有气态物料的设备距地面较高,存有液态物料的设备距地面高度较低; 但无论哪类装置火灾,在扑救过程中,关阀断料是控制火势发展的最基本措施; 根据着火点的高度,对着火设备与火焰直接作用的设备进行冷却是最有效措施[2]。因此,举高消防车成为冷却高大生产装置最有效的装备。
1举高消防车的结构性能分析
举高消防车分为云梯消防车、登高平台消防车、 举高喷射消防车等三种类型。针对于举高消防车的结构特点,石油化工装置区火灾中最常使用的举高喷射消防车,主要用于高空喷射冷却灭火,本文主要以举高喷射消防车作为主要研究对象。
举高喷射消防车臂架通常由一组或两组伸缩臂、折叠臂构成[3]。臂架的构成形式根据作业高度、作业范围不同一般划分为以下3种类型: 1由两组伸缩臂侧置铰接而成的直曲臂混合结构,一般应用于最大举升高度较高的举高喷射消防车,如某JP70型举高喷射消防车; 2由一组伸缩臂和一节折叠臂铰接组成的直曲臂混合结构,一般应用于中等最大举升高度的举高喷射消防车,如某JP56型举高喷射消防车; 3由多节臂相互铰接连接组成的纯折叠臂结构,一般应用于最大举升高度较低的举高喷射消防车,如某JP32型举高喷射消防车。表1中归纳了目前常使用的八种类型举高喷射消防车的技术性能参数。
石油化工装置区重点是装置和罐区的油气品, 而装置重点是塔、炉和管线。目前,石油化工装置塔高度一般在30 ~ 70m,最高可达92m,框架在20m左右。因此,举升高度在25 ~ 60m范围的举高喷射消防车在石油化工火灾中应用较多,例如: JP32、JP56。
2举高消防车安全部署分析
2.1石油化工装置类型对举高消防车部署的影响
石油化工装置规模的大小直接关系到扑救装置火灾调集的灭火救援力量,而石油化工装置通常比较高大,30m以上部位,需要举高消防车( 特别是高喷车) 编成进行冷却和灭火; 16 ~ 30m以下部位,可优先用水罐车编成进行冷却和灭火控制,根据实际情况也可选用举高消防车。特别在消防车辆难以进入、危险性高的装置区域一般不使用举高消防车,可以部署消防炮或消防枪,例如需要设置灭火冷却力量的管线下方,需要冷却的地上卧式罐封头处等。
油罐区拱顶罐一般用于储存成品油、汽油和柴油,常用容积为1000 ~ 10000m3,油罐高度一般不超过16m,消防部门扑救此类火灾时可以调集消防炮、 消防枪向着火罐冷却灭火。浮顶罐罐体尺寸较大, 消防队在此类罐体火灾扑救中需要调集举升高度在25 ~ 40m的举高喷射消防车和云梯消防车方能满足作战需要。
2.2石油化工装置区消防通道
石油化工装置区的消防通道是举高消防车主要的救援操作场地。按《石油化工企业设计防火规范》[4]规定,工艺装置区应设环形消防车道路; 道路的路面宽度不应小于6m; 路面内缘转弯半径不宜小于12m。
举高消防车的额定工作高度越大,其外形尺寸越大。 以目前消 防部队配 备最高的BRONTO F101HLA登高平台消防车为例,其举升高度可达到101m,车身高3. 95m,总重量达到62t,支腿全展开宽度8. 3m,支腿全展开占地宽度9. 3m,转弯直径达到13m。因此,若要保证举高消防车能安全抵达火灾现场并发挥作用,石油化工装置区的消防通道的地面承重能力应能达到62t以上,道路的路面宽度不应小于10m,路面转弯直径不小于13m。
参考表1给出的举高喷射消防车的性能参数及101m登高消防车的外形尺寸,路面上的净空高度不应低于4. 5m,按《石油化工企业设计防火规范》 的规定,石油化工装置区一般满足此要求。
2.3举高消防车的举升高度确定
举高消防车的举升高度与安全工作范围密切相关,以JP32举高喷消防车安全工作范围为例,额定救援高度可达32m,其安全工作曲线如图1所示。
分析图1可知,举高喷射消防车臂架举升高度H越大,臂架水平工作幅度X越小; 在距离臂架水平工作幅度X为7m左右的位置时,最大举升高度H可达到32. 5m; 举高喷射消防车部署在距离火源18. 5m的位置时,按照其安全工作范围要求,喷射点可控制高度为3 ~ 32. 5m高度内的火源。因此,在实际灭火救援过程中,举高喷射消防车要根据着火点的高度,按照臂架的安全工作范围进行举升部署。
2.4热辐射对举高消防车停靠位置的影响
石油化工装置区火灾比较典型的有池火灾和喷射火两种形式[5],由它们产生的热辐射会对举高喷射消防车的正常使用产生强大的影响。因此,若要保证举高消防车的安全,必须在距离着火点一定的水平安全距离之内进行部署。
根据石油化工装置区火灾特点及扑救实际,本文以热通量准则[6,7]作为确定举高消防车安全距离的主要参考依据。Greenberg和Gramer[8]的研究结果,提供了一些常见的破坏类型的临界热通量,如表2所示。
举高消防车多以电路控制系统,在火场高辐射热作用下,虽然机械装备影响不太,但是线缆多会失效损坏而导致遥控消防炮不能使用。因此,为保证消防炮在一定的安全距离内正常使用,参考表2的数值,同时因遥控消防水炮喷射下落水流及臂架自保系统还会起到阻隔辐射热的功能[9],且隔热效率可达到27% ~ 50% ,本文以辐射热通量q等于4. 5k W / m2作为临界值,作为确定举高喷射消防车安全距离的依据。
根据Mudan模型[10]的计算方法,笔者将与汽油性质相近的C5H12作为液态烃类泄漏物进行研究。 通过计算结果,可得如图2所示的结果。
通过图2中的曲线可以看出,必须根据火势的大小确定举高消防车消防炮距离火源的距离L。当燃烧池径D小于13m时,举高消防车消防炮可距离火源8m; 当燃烧池径D小于30m、大于13m时,举高消防车消防炮距离火源在8 ~ 15m进行调整; 当燃烧池径D大于30m时,举高消防车消防炮必须在距离火源15m外。
在喷射火环境下,能导致更大的直接破坏和热辐射伤害。但喷射火燃烧受到自然风的影响,热辐射强度向下风向有所偏移,因此消防员应从上风方向灭火。本文选择具有代表性的液化石油气作为研究对象,根据喷射火点源模型的热辐射通量的计算公式[11],可得如图3所示的结果。
从图3中可以分析出,对于离地面高度1m、气体泄漏口径为0. 1m × 0. 2m的喷射火焰,5MPa喷射压力下,距离火源11m左右的地面的辐射强度为4. 5k W / m2; 10MPa喷射压力下,距离火源15m左右的地面的辐射强度为4. 5k W/m2; 15MPa喷射压力下, 距离火源19m左右的地 面的辐射 强度为4. 5 k W / m2。因此,对于一般的喷射火,举高消防车的安全部署距离为15m以上基本满足要求。
综上所述,举高喷射消防车在石油化工装置区火灾部署时,至少要停靠在距离火源15m以外的位置,在臂架安全工作范围内进行灭火作业; 当火势较大时,要充分考虑着火点的位置、臂架安全工作范围等因素,调整消防车的停靠位置至25m以外或对车辆线缆加以防护措施。例如,着火点在30m高处, 且燃烧面积有效直径达到22m时,JP32型举高喷射消防车可停靠在距离火源19m以外的位置、臂架举升到32. 5m,这即满足安全距离的需要,又可达到臂架安全工作范围的要求。
3举高消防车的安全部署要求
1) 举高喷射消防车使用过程中要有配套供水装备,以补充其用水量,如大型水罐消防车、供水车、 空气压缩泡沫消防车等。
2) 预留举高消防车的作业场地。先期到场的指挥员在力量部署时,应提前为未到场的举高车预留适宜的停车位置,其他到场车辆不得占用。
3) 举高喷射消防车要集中用于着火燃烧最猛烈的位置,且一般要部署在火场的上风向或侧方向。 登高平台消防车需要从抢救人员的方面,以充分发挥其优势。
4) 举高消防车消防炮的出口压力不应高于额定工作压力。相同喷射角度下,供压越高,消防炮喷射距离越远,喷射高度越高,但压力达到一定值后, 其喷射距离和高度不再增加,但对举高消防车的反作用力加大,增大了举高消防车的危险性。
4结论
1) 石油化工装置区火灾在30m以上部位应优先使用合适举升高度的举高喷射消防车。
2) 使用举高消防车的石油化工装置区的消防通道的地面承重能力应能达到62t以上,道路的路面宽度不应小于10m,路面转弯直径不小于13m。
3) 石油化工装置区火灾中,举高消防车应优先部署在火场的着火部位进行冷却灭火; 举高喷射消防车至少要部署在距离火源15m以外的位置,并将臂架举升到安全工作范围以内的高度进行灭火作业; 若火势较大,部署位置要调整至25m以外或对车辆线缆加以防护措施。
4) 举高消防车为了能够在石油化工装置区安全灭火作业,需要优先提供操作场地及供水装备; 还需为消防炮提供合适的工作压力。
摘要：举高消防车广泛应用在石油化工装置区火灾中。为高效发挥举高消防车在石油化工装置区火灾中的作用,对石油化工装置区火灾中广泛使用的举高消防车的结构性能进行了分析,针对举高喷射消防车的特点,分析了装置类型、作业场地、安全工作范围、火场热辐射对其在石油化工装置区火灾使用中的影响。分析给出了石油化工装置区火灾中消防通道的要求、举高消防车距离火源的安全距离及其臂架的工作要求,并提出了举高消防车在石油化工装置区火灾中的安全部署要求。研究结果可以为举高消防车在石油化工装置区火灾中的安全部署及作战效能的提高提供技术支持。
关键词：石油化工装置区,举高消防车,安全工作范围,热辐射,安全距离
石油化工装置区 篇2
消防炮灭火系统, 具有的优点是:灭火剂的喷射强度十分高, 射程远, 并且还可以进行远程控制、手动现场控制、自动定位的方式控制进行火灾扑救, 这个也是当前石化工程中一般使用的灭火系统。
1 扑救案例分析
河北某一个煤化工工程, 占地的总面积大概为两百万平方米, 它的核心装置为:空分装置、备煤装置、煤气化装置, 备煤装置是工程当中装置最高的, 它的高度可以达到八十五米。试验生产时, 在备煤装置的四十八米的地方, 煤粉仓软的连接位置发生了一部分的破裂, 这使得煤粉发生泄漏, 接着发生了爆燃现象, 煤粉不断地扩散, 火灾发生的范围也在不断地扩大, 火焰向装置的顶部蔓延。消防队在接到火警时, 就派出了2辆高喷车、4辆罐泡沫车、1辆指挥车、1辆干粉车奔赴现场, 并且通知了车间的人员开启消防泵。在装置的周围被管廊给阻挡住了, 而固定的消防水炮, 距离着火点很远, 对于着火点无法实施灭火作业, 并且, 装置边缘距离着火点也有的一定的距离, 来自高喷消防车的水柱不能够到达着火点, 仅仅只能够对着火点附近的一些框架进行冷却保护。等到工作人员把输送煤粉的阀门关闭了之后, 火势才一点点地变小, 最后只能由消防队员分成了两组, 进行内攻, 不断向火宅楼层推进, 运用消防水枪进行扑救。
2 消防设置分析
根据案例分析, 在装置区设置的消防炮, 根本不能够达到迅速有效进行火灾扑救的效果, 其中存在着以下的问题:
第一, 装置区周围的工艺装置十分复杂, 附近的管廊分布密集, 加上高大的装置、框架和管廊对于消防炮的灭火剂的喷射造成了阻挡, 最后使得消防炮只能在远离框架、装置的地方安置, 如此, 来自消防炮射流不能够进行有效地火灾扑救。
第二, 处于对生产工艺需求的满足, 工艺装置之间的距离比较近, 装置相互之间所安装的消防炮遭受装置垂直面的阻挡, 对于装置高区内部, 消防炮的灭火剂不能够到达。
第三, 面对体积相对比较庞大的装置群, 在装置相互之间的距离很小, 装置群的水平方向内部的跨度很大, 在装置附近所安装的消防炮, 对于装置内部所发生的火灾几乎无计可施。
第四, 有些消防炮安置仅仅出于对火灾进行抢救的目的, 就在靠近装置的位置进行消防炮的安装设置。因为靠近装置会导致流动的着火物降落在水泡周围, 对于消防人员的人身安全造成威胁。
第五, 对于扑救一些高大型的装置高区的火灾需求, 就要对消防炮的扬程进行必要的增大。可是消防炮扬程一增大, 就会使得消防泵机组的功率相应增大、消防炮的供水管网所受的承压能力相应的增大, 也会提高工程造价。
3 关于对消防炮灭火系统优化设计的建议
3.1 关于供水管网的设置
对于那些装置、框架较高的消防炮的保护, 因装置、框架的高度不断攀升, 消防炮的扬程自然跟着增大。根据有关的规定“消防水泡与所保护对象之间的距离不应小于十五米, 消防水炮的出水量应该在30-50升每秒”。大型的煤化工项目工程当中, 因为装置区的面积很大, 附近所设置的消防灭火系统, 它的供水管网可以达到几十公里的长度。管网供水压力的提高, 对供水管网在维护管理和承压能力上面提出了更高一层的要求, 因而, 工程的造价也自然提高。为了实现消防炮系统中供水管网的合理布置安排, 可以采用以下的设计方式:
依据消防炮系统的不同保护高度, 可以把供水管网划分作高低区供水管网。对于高处的系统设置, 应该使用承压能力较高的管材。
对于装置、框架大的区域附近设置加压的泵房, 而加压的消防泵经过常规设置的消防炮系统的供水管网中吸水加压, 然后给高处装置、框架大的消防炮区使用。
3.2 消防炮位置的安装
在煤化工工程发生火灾时, 为得到及时有效处理, 就需要在装置区设立火灾工艺装置。可是, 工艺装置的外形很复杂, 又易变, 附近的管网分布密集, 使得那些突出的结构对消防炮的灭火起到阻碍作用, 此外, 对于高大装置和框架的那些部位不能进行有效的扑救。面对以上问题, 设计时应考虑以下的解决方式:
装置和框架密集的地区, 应该在每个装置、每个框架的高城区中的每个层都进行消防炮的安装, 消防炮需要有水雾、直流这两种方式。一旦某个装置、框架发生了火灾, 消防人员都可以利用较近的资源进行火灾的抢救, 并且同时使用水雾式的方式对附近的装置和框架进行有效的防护。
在高大的装置、高大框架附近设置架空的管道, 以及其他必要的阻挡设施。在设施的上架、架空的管道上安装一些消防炮, 对于高大的装置和框架进行有效直接的火灾扑救。
3.3 关于消防炮的控制方式
发生火灾时, 在化工装置的周围, 容易发生流淌物散落的现象, 这样就会对消防员和火灾扑救人员的人身安全构成威胁。所以, 需要设置自动控制系统和远程控制系统。
4 结语
为了提高火灾的扑救的效率, 消防炮灭火系统在设计的时候, 需要采取有效的措施, 把消防炮灭火系统的作用全方位发挥出来。
参考文献
[1]王伟, 李孝.论城市建设中的消防安全问题与对策[J].沈阳建筑大学学报, 2009, (4) :11-12.
石油化工装置管道设计安全分析 篇3
一、石油化工装置危险因素
1. 火灾爆炸危险因素
石油化工原料及产品大部分都具有易燃易爆的特点, 一般情况下可分为池火、爆炸。可燃液体泄漏遇明火, 有发生池火事故的可能, 易燃气体、油气粉尘等泄漏后与空气混合, 达到易燃介质的爆炸极限时, 遇明火或高温, 有发生爆炸危险的可能。发生火灾、爆炸时, 可能会造成人员受伤或财产损失。
2. 中毒危险因素
石油化工生产过程中的原料、半成品、成品、杂质大部分都有一定的毒性, 可以通过人的口、鼻、皮肤进入人体的内部, 从而导致人体的生理功能发生变化, 轻则对健康造成伤害, 重则直接危害人的生命。
3. 反应性危险因素
反应性危险主要指吸热反应和放热反应两种, 但实际中, 放热反应的危险程度比吸热反应更高, 特别是使用强氧化剂的氧化反应、以有机分子作基础引进卤素原子的卤化反应和通过硝基代替化合物中氢原子的硝化反应, 一旦进行这些反应时发生事故, 后果将不可预料。此外, 石油化工产品生产过程中有些原材料有强烈的反应活性, 如果不提高注意, 稍忽视就很容易发生安全事故。
二、导致石油化工装置管道防护失效的原因
1. 机械破坏
机械破坏包括很多方面, 例如, 管道所在位置的温度太低, 管道材料的温度低于脆性转变温度, 从而使管道缺乏韧性, 最终导致管道发生严重的脆性断裂;管道的材质长期处在温度周期不稳定的环境中, 加剧金属材料疲劳, 是管道金属, 使金属发生变性损伤然后断裂。这些机械破坏都对管道的安全性产生了很大的威胁。
2. 腐蚀损坏
腐蚀破坏同样会对管道安全产生巨大影响。管道一般为架空管道, 为金属制材, 管道一般都铺设在地下, 地下环境中的介质在长期下会破坏管道, 主要是因为管道所在环境太复杂, 变化多端, 且管道本身不能长期抵御腐蚀。所以腐蚀破坏影响管道安全的情况比较复杂, 有很多种表现形式, 例如, 均匀腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀等。
2.密封失效
在实际中, 为了防止腐蚀破坏对管道的影响, 增强管道的安全性, 通常都会对管道的一些部分进行密封, 一般都是通过法兰与阀门进行密封, 但一旦管道发生移动, 就会对密封效果产生影响, 使管道的安全性能降低。同时, 若阀门不密封, 出现泄漏事故, 不仅会对生产生活造成影响, 也会危害人们的生命安全。所以在进行管道设计时要注重管道的密封性能, 保证管道的安全性。
三、进行管道设计时应注意的问题
1.、避免机械破坏
(1) 避免低温脆性断裂。当受液化气体的影响出现严重气化现象或当管道所处环境的温度小于或等于零下二十摄氏度时, 就需要根据要求选择低温材料。
(2) 避免高温造成的破坏。进行管道设计时要注意高温会破坏管道材料, 防止发生蠕变失效, 当管道内流体温度高于管道材质允许使用温度时, 在外力作用下, 管道就会变形, 并且变形情况会随着时间加剧, 最终形成塑性变形, 严重时断裂。所以为了防止这类现象的发生, 在进行管道设计时要选用合理的材料、增加膨胀节等措施来保证管道运行的安全性。此外还要避免石墨化的发生。
(3) 消除疲劳破坏。当管道使用超过使用年限或长时间处于超温状态下, 就很容易发生断裂, 所以在进行管道设计时, 要注意管道的抗疲劳程度, 提高管道的使用寿命。此外, 在长期使用后要检查管道是否能继续使用。
2. 避免腐蚀损坏
(1) 避免均匀腐蚀。管道的金属材料可能会与其他物质发生化学或电化学反应, 这会使金属材料逐渐消失。有关数据表明, 在所有腐蚀失效中, 因均匀腐蚀而失效的情况占大概30%。这一数据表明均匀腐蚀不是最危险的, 但设计时仍要注意此类问题, 设计过程中要通过相关实验确定腐蚀速率, 根据流体介质的腐蚀性, 选用合适的管材。
(2) 避免应力腐蚀。当应力与腐蚀同时存在时, 就会破坏管道材料, 使其失效。因应力腐蚀造成的失效占20%左右, 且应力腐蚀造成破坏之前不会出现征兆, 所以间接地提高了应力腐蚀的危险系数。为了避免应力腐蚀, 设计时应注意选用合理的材料避免它, 同时也要了解项目建成后的运行环境情况。
3. 避免密封失效
(1) 避免法兰密封失效。避免这一危险的最好的方法是购买匹配于法兰的垫片, 结合流体腐蚀性质, 选用合适的密封材料此外, 还要注意因材料差异而减弱密封效果的情况。
(2) 避免阀门泄漏。在安装前要对双密封座阀实施双向密封试验, 保证每个部分都不会泄漏。同时, 在设计时要注意具体的环境选用合适的用于阀门的材料, 阀门的密封能有效防止设备、管道中的危险物质泄漏。此外, 为了更好地确保安全性, 还要知道可能发生的偏离状况。
结语:管道是石油化工装置的重要组成部分, 管道正常工作时, 会受各种因素的影响, 从而降低了管道的安全性, 所以在进行管道设计时, 要把安全性放在第一位, 按照严格的要求设计, 从而有效地避免机械破坏、腐蚀损坏、密封失效等现象。
参考文献
[1]马峻.结合实例分析石油化工装置工艺管道设计的合理性[J].中国石油和化工标准与质量.2013 (05) .
[2]宋渊.石油化工装置管道设计安全问题探析[J].中国石油和化工标准与质量.2012 (12) .
石油化工装置设计与安全探讨 篇4
石油化工管道设计
影响石油化工管道安全的因素
物理损伤。管道的物理损伤主要包括低温脆性断裂和高温破坏, 其次是疲劳损坏。造成脆性断裂的主要原因是管道材料温度较脆性转变温度低时, 其冲击韧性的急剧下降。高温破坏主要是指金属材料的组织或性能恶化, 疲劳破坏主要指材料因交变荷载或温度周期性变化而导致的变形损伤甚至断裂。
腐蚀破坏。腐蚀是指管道材料因与周围介质发生化学反应而对自身的破坏, 主要包括均匀腐蚀、应力腐蚀、局部腐蚀和大气腐蚀。均匀腐蚀指材料表面失去金属, 变薄。应力腐蚀是由于腐蚀和应力的共同作用导致的材料破坏。局部腐蚀多由微电池作用引起。有时, 海洋和工业大气也能造成严重的腐蚀。
密封失效。管道密封主要包括管法兰和阀门密封。法兰密封需要法兰、螺栓、垫片 (圈) 的共同作用, 所以密封效果主要受法兰刚度及封面形式、垫片性能和螺栓预紧力的影响, 其次是管道位移对法兰密封的影响。阀门泄漏包括内漏和外漏, 都是法兰介质的泄漏, 可能会造成严重的后果。阀门和法兰泄漏约占总量的2/3, 严重影响管道安全, 必须采取相应措施来保证石油化工装置的安全。
石油化工管道设计
塔与容器的管道设计。首先是分馏塔与汽提塔之间的管道布置, 分馏塔所带有的调节阀组应接近汽提塔安装, 才能保证调节阀组的液柱合格。然后是分馏塔与回流罐之间的管道布置, 热旁路控制分馏塔塔顶压力时, 应使其尽量短且不能出现袋形。最后是气液两相流的管道布置, 为降低管道的压力, 调节阀要布置在接收介质的容器旁, 同时, 还能还能防止管线震动, 设计时也要根据实际情况来布置。
冷热交换设备的管道设计。逆流换热, 为保证出现故障时, 换热器能有一定存水, 冷水流一般从下面进入管线, 从上面排出。安装净距, 为方便冷换设备检修, 一般要使换热器的进出口管线及阀门法兰距封头盖的法兰有一定距离。热应力, 对于连接封头端管嘴的管道要考虑换热器因热胀而位移的问题, 以防管嘴压力过大, 应合理分配重沸器返回线管线及回线管线的长度。
泵的管线设计。泵入口的偏心异径管在安装时一般采用顶平安装, 此种安装方式可略去低点排液。其次, 在布置泵的入口管线时要注意如下问题:第一, 入口管的支架设置, 泵的入口在一侧时应将入口支架设为可调节的, 并且入口管和阀门应设在泵的侧前方。第二, 气阻, 在设计工艺流程时, 要注意局部气阻的产生。第三, 管道柔性, 泵属于同转机械, 设计时要保证泵嘴受力在允许范围内, 以防管道推力的作用使管嘴转轴发生定位偏移。
管道支架的设计。首先, 要减少管道与支架间的相对位移。然后是弹簧支架的使用, 因其价格昂贵和安装较麻烦, 且弹簧弹性是会随时间改变的, 所以要减少弹簧支架的使用, 尽量用刚性支架代替。其次是承重支架的布置, 沿塔敷设管线时, 一般只设置一个依实际情况可调整的承重支架, 若承重支架负荷过重, 也可再设置一个弹簧支吊架, 同时, 要每隔一段距离设置一个导向支架且水平管道弯头处不能加刚性支撑。
石油化工装置安全设计
工艺路线的安全设计
首先要保证安全, 对原料和辅料有选择余地时, 要尽量选择危险性较小的物料。还可以改变工艺过程的条件使反应剧烈程度降低, 工艺更快更好的进行。再有, 使流程尽量简单化, 这样干扰也会变小。值得注意的是, 注意危险介质的藏量, 量越大, 发生事故时的危害就会越大。
工艺流程的安全设计
提前考虑好正常操作、异常操作以及紧急事故处理时安全有效的措施;有火灾爆炸可能的工艺流程, 一定要定期定位的进行检查, 并采取一定措施防止危险的发生;设计火炬系统时, 考虑物料量、物料压力、物料性质、爆炸、堵塞及温度等问题;流程设计要全面考虑检测仪表、自动回路的控制, 还要注意危险物料不要存放过多;对于泄压系统的设计, 要全面考虑最高工作压力与阀门、防爆膜压力值的关系, 做好火灾、停电停水等事故时的排放量计算, 进而选择合适的安全泄压设备;对于供电、供水等设施的设计, 不仅要满足正常状态的要求, 还要满足事故状态的要求。例如, 供水发生中断, 冷却系统维持正常冷却的时间要在10分钟以上;控制室的设计要尽量保证事故状态下也不致受到破坏, 而且能控制事故的蔓延;设置自控检测仪表、报警信号系统及紧急泄压排放安全设施, 关键部位还应设置常规和异常双重检测系统。
装置布置的安全设计
第一, 尽量将设备布置在露天或宽敞的建筑物内, 防止事故发生时造成严重的损坏;第二, 处理同类危险物料的设备尽量分区集中布置, 有利于工作的开展;第三, 要按照流程设计装置的平面布置, 并考虑预防工作的相关要求及维修、消防等操作;第四, 一些危险的生产部位要单独布置, 且要尽量靠近厂房外墙, 同时, 休息室、办公室等不应设置在危险厂房内;第五, 危险的生产厂房还应设置一定的泄压面积, 还可安装防护挡板和空地, 危险性大的反应器和其它设备间要布置防爆隔离墙, 若是多个反应器, 则反应器间也要设置隔离墙;第六, 各类设备的间距布置要满足防爆距离要求, 同时布置消防通道, 消防作业不能出现死角, 为方便人员的操作和撤离, 要注意设备及安全通道间的连接性。
结语
石油化工管道设计是一项重大的工程, 不仅需要设计者具备专业知识, 还要求其具有强烈的安全意识, 确保石油化工装置管线的安全性。石油化工装置生产过程复杂, 产品多数属于易燃易爆品, 为了保证石油化工设备安全运行以及人民生命财产安全, 必须重视石油化工装置的安全设计, 根据存在的问题不断探索创新, 促进石油化工行业的不断进步。
参考文献
[1]杨军.关于石油工艺管道安装工程施工工艺的探讨[J].房地产导刊, 2013.
[2]马峻.结合实例分析石油化工装置工艺管道设计的合理性[J].中国石油和化工标准与质量, 2013.
[3]李器.关于石油化工装置工艺管道设计的探讨[J].中国石油和化工标准与质量, 2013.
[4]黄婉露.石油化工装置管道工艺设计探讨[M].北京:化学工程与装备, 2010.
[5]巫志鹏, 李凯花, 白永忠.欧洲化工企业SHE评估与本质安全设计[J].安全、健康和环境, 2008, 8 (9) :56-57.
石油化工装置工艺管道设计研究 篇5
1 石油化工装置工艺管道设计现状
在石油化工企业中工艺管道设计属于基础内容, 因此其设计是否合理就显得异常重要。对于工艺管道设计来说, 工艺流程十分重要, 合理的工艺流程设计不仅可以防止工艺管道出现过多冗余情况, 还能有效降低投入成本, 减少安全隐患。但不少石油化工企业经常为了缩减投入成本, 不设计工艺流程, 一切工作都照搬其他企业, 这样就导致工艺管道质量较差, 存在安全隐患, 如很多有害物质在未经处理以后就被排放出去, 这样也就导致生产风险加大, 严重违法国家相关规定。在化工装置布置中, 很多企业可以增加管道数量, 致使管道过于密集, 如果出现事故将给企业带来毁灭性灾难[1]。管道路线设计属于设计重点, 不少小型石油化工企业并不遵守国家规定, 总是存在路线设计不合理情况, 致使安全风险不断涌现。在管道管架设计上也存在过于简化现状, 所应用大管架类型十分有限, 难以保证管道安全性与稳定性。此外, 管道材料选择也存在问题, 不少企业并不重视管道材料, 很少使用优质材料, 致使工艺管道承载能力下降, 安全得不到保证。
2 石油工艺管道设计的要点分析
2.1 确定工艺流程
针对部分石油化工企业不重视工艺流程设计的情况, 要解决这一问题, 首先就要求石油化工企业管理者学习与了解工艺流程设计的重要意义, 并根据企业实际情况确定施工成本与维护费用, 构建合理的流程, 注重先进技术的应用, 强调环保工艺的融入[2]。同时, 在工艺流程设计阶段还要遵守国家相关规定, 运用合理的消防设施, 做好工业三废处理工作, 以便促进石油化工企业发展。
2.2 合理布置化工装置
合理的布置化工装置有利于做好石油化工工艺管道设计工作, 因此, 布置阶段应根据工艺流程完成化工装置布置工作, 确定布置空间, 并严格依照国家法律法规办事, 保证安全距离。
2.3 明确工艺管道设计机构
石油化工装置工艺管道设计所需时较短, 人员较多, 经常需要多名设计人员配合才能完成工作, 为减少设计出错, 就要明确工艺管道设计机构, 要求所有工作人员各司其职, 坚守岗位, 这样就可以防止在设计中出现偏差。确定合理的组织设计方案, 以便提升设计质量。同时, 在工艺管道设计期间还要注重先进生产技术的应用, 如计算机模拟技术等, 能够显著减少设计问题出现, 提高设计精度。此外, 在设计方案拟定以后应要求专业工程师加以评定, 弥补不足完善设计方案。
2.4 选择优质材料
在选择工艺管道材料时, 应参照高低压连接情况, 确定温度变化, 并根据工艺管道液体性质等确定最佳材料。相关工作人员要选择的工艺管道不仅要满足一定压力, 还要符合流体性质, 更要达到一定温度标准, 只有这样才能缩减成本, 选出合理管材。同时, 相关部门也要做好对小型石油化工企业的监督管理工作, 避免其在材料选择上出现偷工减料情况。
3 石油化工装置工艺管道的安全设计与合理设计
3.1 安全设计
安全设计属于首要内容, 因此在工艺管道设计阶段应注重安全性。尤其是阀门、管道等部件的设计应达到相应标准, 并进行抗震、抗裂设计。同时也要将温度是否合理、是否具有腐蚀性都加入设计考虑范畴[3]。为进一步保障工艺管道安全, 还要将安全网、防爆膜安装好, 并安装检查仪表与报警装置等, 在异常天气到来前做好工艺管道防护工作。此外, 在设计阶段还要对关键点进行实地考察, 减少安全隐患, 如输送高危流体工艺管道避免经过建筑物, 如果有工艺管道需要交错, 就要留足距离, 确定是否两管道能否相邻, 一定要避免与易燃料管道相邻。
3.2 合理设计
在工艺管道设计中难免会出现很多不同压力与不同温度管道相连接的情况, 这就要求在设计阶段坚持服从高要求的原则, 也就是说哪条工艺管道使用的材料要求越高就要服从于哪种设计。在塔与容器管道设计中, 除了满足一定工艺要求以外, 还要设计便于操作与检修的工艺, 减少难以维护的弊病。此外在泵设计时应保证泵嘴受力不超出极限, 以此避免安全事故发生。
4 结语
在石油化工企业中装置工艺管道设计十分重要, 如果其发生事故将给石油化工企业带来巨大损失。因此在工艺管道设计中应全面考虑各项要点, 并做好工艺管道设计工作, 尤其要注重安全设计与合理设计, 以便减少安全事故发生, 促进石油化工企业发展, 缩减企业投入成本。
参考文献
[1]马峻.结合实例分析石油化工装置工艺管道设计的合理性[J].中国石油和化工标准与质量, 2013, 05:80.
[2]李器.关于石油化工装置工艺管道设计的探讨[J].中国石油和化工标准与质量, 2013, 09:133.
石油化工装置工艺管道设计探讨 篇6
关键词：石油化工,装置优化,工艺管道,设计与铺设
石油化工装置主要是用于液体材料的输送, 这就奠定了其管道的设计和优化具有重要作用的基石, 且其化工装置的管道设计是一项庞大的设计工程, 不仅对设计和铺设管道的作业人员的专业素养有很高的要求, 对设计的创新也有更高的标准。在石油化工厂, 管道设计人员能够因地制宜, 设计出既安全又合理、美观的工艺管道, 是石油化工装置正常运行和安全生产的重要保障, 但是, 受管道设计思路和复杂的地形环境等条件的制约, 石油化工装置的管道设计遇到了极大的瓶颈。因此, 本文对石油化工的装置中管道的设计影响因素、材料运用等方面进行分析, 以便于能够积极地促进其管道的美观、合理、安全的工艺性设计优化, 进而确保石油化工企业安全、稳定地生产。
1 石油化工装置管道设计的影响因素
管道是石油化工装置正常、安全运作的重要设施, 其安全性能受到地理环境、密封效果、材料等因素的影响。如果没有按照标准进行管道的设计, 将会出现腐蚀损坏、机械破坏、密封失效、化工装置不能正常运行等现象。因此, 在对其管道的设计时, 要考虑把地质、材料、密封效果等因素融入进去, 才会更大程度满足化工装置的安全保障要求。
1.1 物理损伤
石油化工装置的管道极易出现物理损伤, 主要表现在高温破坏和低温脆性断裂两方面, 其中高温破坏是管道材料在高温的条件下, 其性能发生恶性变化 (如碳相钢或碳钢回火脆化、石墨化或者是蠕变失效等) ;在低温条件下, 由于管道材料的温度比其脆性转化时的温度要低, 就造成了其冲击韧性降低, 进而导致了管道的脆性断裂。因此, 在使用金属性质的管道时, 需要避免由于温度周期、交变荷载的不规则变化而导致的金属管道出现疲劳而变形或断裂等问题。
1.2 地质环境的影响
由于石油化工装置管道的铺设环境较为复杂, 受到环境中由各种介质带来的化学反应的影响较大, 其经常会给管道带来恶性破坏, 如出现均匀腐蚀、应力腐蚀、大气腐蚀或局部腐蚀等现象。同时, 不同的管道由于其埋藏处的地质条件相对于正常地表更加复杂且变化多端, 且管道材料自身也有局限性造成了其被介质的化学反应所影响的程度、范围也各有不同, 也更加难以控制。
2 管道材料的等级分解
由于石油化工装置长期处于低压系统、高压系统, 在温度和压力上有着显著的差异, 这就要求在进行管道的设计与铺设时需要按照低压关闭管路的等级来划分分界点。同时还需要考虑到突发、日常情况对于管道的特殊和日常要求, 例如在特殊情况的时候, 其分界点和界线的划分需要按照突发的实际情况进行划分, 而日常条件下, 则按照P&ID的标准进行节限的划分。一般情况下, 管道材料的等级可以分解为两类:
材质与压力等级都不同时, 门阀和螺栓选择高材质, 法兰、垫片都可以选用低材质;
1) 压力的等级一致、材质不同时, 螺栓、门阀、垫片、法兰都可以选用高压材质。
2) 材质一致但是压力等级不一致, 螺栓、门阀就选择B类型的高压等级, 法兰和垫片选用A型的高压等级。
3 管道设计与工艺零部件的布置
3.1 塔和容器的管道设计
对于石油化工装置中的容器、塔的管道设计, 重点应注意其相关的介质形态及其工艺原理。例如, 对其介质形态的分析、气液两相流的布置时, 把调节阀安置在能够接受介质的容器这一边, 这样不仅能够减少管道内部的压力, 还能有效地减少化工装置使用过程中管道的振动。从工艺原理上看, 在汽堤塔和分馏塔之间设置一组靠近汽堤塔的调节阀组, 而回馏罐和分馏塔之间设置一个在回馏罐上部的调节阀, 分馏塔内部的塔顶压力采用无袋形且线路短的热旁路来控制, 以便于液柱在调节阀之前达到管道设计规范的标准。
3.2 阀门的管道布置
在石油化工装置的工艺管道设计时, 阀门管道的设计可以将自动感应、智能控制技术运用进去, 采用采样点 (采样必须要有代表性, 即在管道敷设条件最恶劣、最复杂的线路段进行管道使用材料、铺陈方案的选择, 然后以此为代表, 进行小差别地铺设其他线路) 等方式, 最后用蒸汽吹扫的方式进行管道清理。这样不仅能够在单个的分支管出现泄漏现象时及时关闭, 还不影响蒸汽总管和其他分支管的正常运行。
3.3 管道支架的设计
对于石油化工装置管道的设计, 要想达到工艺、美观、成本低等要求, 不仅可以顺着管道的线路进行敷设, 适当地减少弹簧架, 还可以极大程度地减少管道与支架之间的相对位移。例如, 从成本上考虑, 弹簧架较于一般的支架来说, 要贵很多且作业时出现失效的频率更高, 如果大量采用弹簧架甚至用弹簧架来替代一般支架, 不仅初设时的成本会增加, 在日常作业过程中的维护费用也会相应地增加。将弹簧架与一般支架合理地搭配, 不仅可以使化工作业的管道运行更具有性价比, 而且还能够极大限度地合理安排小管与弹簧架之间的相对位移, 减少因小管钢性大而造成的管道振动的现象。
3.4 管道中仪表元件的设计与选择
仪表元件对于石油化工装置的管道来说具有重要的作用, 严重影响到管道的准确性和安全性。因此在进行管道元件的布置和设计中, 不仅需要严格地按照管道设计常规安装规范的标准进行设计, 还需要将仪表在同一管道不同位置对其产生的影响考虑进去。例如, 抽取重沸器中的液体 (一般为饱和液体) 为样本, 如果管道内出现了压降的情境, 液体会出现闪蒸而形成两相流, 这就需要将孔板和法兰设计在管道的轴向应力最小处, 减少在孔板与阀门之间的U形现象。
3.5 冷换设备的管道设计
冷换设备是冷却器、换热器、冷凝冷却器的统称, 主要是在压力和温度都比较高的条件下, 依赖于热、冷介质在导管中传热, 进而达到热交换的目的。在石油化工装置的管道设计中, 考虑到其化工作业是在低压、高压系统交替环境下作业的因素, 其换热器管道的设计在考虑管道的柔性时还需要满足P&ID的要求, 同时依据换热器的特性, 其零部件、元件 (如阀门、温度计等) 都应该设计在靠近维修通道处;而在设计设备进出装置的管道时, 应该在分界处设置好断阀, 并在装置的一侧设计的“8”形的盲板与另一侧设计的“S”形孔板相连通, 以便于有毒或可燃气体的输送, 进而保障管道的使用寿命, 同时还能减少作业人员的操作失误。同时空冷器入口的总管和支管连接时装置50mm的间隙, 在原管处接入放凝器 (特别是在寒冷地区的冷凝器, 需要在水管上安置放空阀、旁通阀和防积水装置, 以便于保证输送管道的干燥) , 以便于能均匀分配凝液;而从顶馏出线到冷凝器的管线则因其是汽液两相流而需要对称布置, 其中支管和主管需要垂直布置, 以便于能够有效地防止流体不均匀。
4 结束语
石油化工装置的管道设计所考虑的因素有很多, 虽然探讨了装置管道的各个零部件、仪表元件、设备等位置和形状的设计, 但是具体细节还需要不断地完善。随着中国快速发展的经济所带动的石油及其相关产业 (石油化工等) 的快速发展, 对石油化工装置的工艺性管道的设计提出了更为严格的要求, 不断地鞭策着管道设计的优化和创新, 提高美观和实用性, 安全性与合理性的增强。这样不仅能够保障石油化工作业的稳定、安全生产, 还能节省生产成本, 促进石油工业的可持续、循环绿色发展。
参考文献
[1]葛妍.关于石油化工装置设计与安全探讨.[J].中国石油和化工标准与质量, 2012, (9) :52.
[2]朱杰.石油化工装置工艺管道设计探讨[J].化工管理, 2016, (16) :32.
[3]王郁.石油化工装置工艺管道设计探讨[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2015, (9) :12.
石油化工装置工艺管道设计探究 篇7
在石油化工的日常生产中,经常会遇到高压、高温等情况,因此工艺管道作为石油化工中的重要配置,一定要选择能够满足化工生产要求的工艺管道材料。相关材料性能如耐高温、耐高压等性质,能有效保证化工生产活动的顺利进行。使用不同材质的材料连接管道时,要根据具体情况分级分界。根据材质和压力等级的差别,选择相应垫片、法兰和螺栓螺母的等级。材质相同,而压力级别不同的均使用高压力等级的法兰和垫片;压力一致而材质差异的使用低材质的垫片和法兰,而螺栓螺母则要高材质;压力等级和材质均不一致的,则要使用材质及压力均高的螺栓螺母,而法兰和垫片则使用低材质和高压力的型号。
2 管道布置
(1)管廊上管道的布置设计管廊的作用是将装置内部的不同设施有效连接到一起,要注重对其的设计和建设。质量大的大型输液管道要安置在管道支架上方或离其较近的位置,轻质的小型管道则可以安装在支架的中间位置。根据工艺流程的设置要求,工艺管线都是设置在管廊两侧,而公用工程管道则安置在管廊中间位置。要优化双层管廊的设计,根据管道用途的不同而设置。冷热管道要区分设置,不能将低温冷冻管道设置在热管道或温度较高的管道范围内,以免影响管道的正常工作。将输送管道的控制系统安排在同一空间内,这样能方便工作人员的工作和管理,提升工作效率。
(2)泵的管道布置设计详细掌握与P&ID中泵管道流程的相关知识,不影响工艺设计的情况下,进一步优化泵运行及维护检查方案。选择合适的泵管方案,降低因热膨胀作用对泵嘴造成的应力及力矩的增肌。进一步降低泵出入口管道的距离,但要注意满足管道的柔性要求。为了便于对泵进行检查和维护,要在离心泵侧面留下维修位置,在复泵的预留位置便于拆卸和检修活塞和拉杆,而立式泵的维修位置则在泵体上部。如果泵吸存有变径,借助顶平大小头,降低避免泵嘴集气的腐蚀影响,同时要设置3DN直管段在吸入口前,以降低其对泵中叶轮的损伤。为了降低泵嘴的应力及力矩大小,要根据实际情况在泵口处构建承重架和导向架。
(3)冷换装置管线设计因冷换设备对工艺有特殊要求,所以在进行其相关的管线设计时要根据要求进行,充分考虑下述几方面:作业环境、设备的维修养护、热应力检查和设备的实用性。在冷换装置中冷水进口设置在下方,上方为出口,这样就可以避免设备出现故障后,冷凝水被迅速排空。为了便于检修设备,相邻构建间要预留距离,通常是在冷换设备的管线、阀门法兰及封头盖法兰位置,其距离约为310mm。为了满足热应力要求,要充分考虑管箱端部的设置。还要重视管道和管架设计,设计的好坏决定了管道使用性的高低,要尽可能的优化设计方案,避免问题的出现:①尽可能的缩短支架与管道间的相对位移,参照图1,设计出合理的安装方案,缩短两者间的相对位移;②管架设置,由于弹簧架的实用性不强,要尽可能减少其的使用率;③管线敷设,根据工程的实际情况及工程要求,为线路配置合适数量及类型的承重架,或安装相应的其它设施。
(4)塔及立式容器设备的管道布置设计①分馏塔和回流罐间管线设计,当使用热旁路控制分馏塔塔顶的压力时,需配置相应的保温设备,并缩短管道长度,将调节阀设置在回流罐上部。②分馏塔和汽提塔间的管线设计,分馏塔要安装调节阀组,且位置要与汽提塔相近,保证调节室调节阀液柱的高度;③严格依据实际的工艺要求完成汽液两相流管道布置设计及敷设,为管道配置调节阀,将其位置设置在传输容器附近,以免管道压力过高。
3 管架设计
①管线沿塔铺设。严格依据工程的工艺要求与实际情况进行设计与施工。注意施工过程中支架的承受上限,必要时可增添承重支架,同时弯头处避免采用刚性支架。②避免使用弹簧支架。弹簧支架的安装复杂、成本高,而且其使用周期较短。若使用时间过久,就会丧失使用性能,导致支架失效。③对同一管道,吊架的数量是有限的。吊架可以帮助稳固管道,提高管道的稳定性。但是如果在同一管道上使用较多的吊架,管道会随着吊架发生偏移,进而影响管道系统的稳定性。
4 结语
石油化工工程中,工艺管道设计的技术性和工作量都非常大,不仅要求设计人员具备牢固的知识及技能水平,更需要一个健全科学的设计理念。设计人员要充分考虑石油化工工程所需的生产、工艺条件等,然后根据自身的工艺知识和经验,制定出最科学、合理、实用的工艺管道设计。若在设计中出现意外,要及时做出解决方案,在符合标准的同时,提升工艺设计的质量和效率。
参考文献
[1]田卉.石油化工装置工艺管道设计探讨[J].化学工程与装备,2008,(3):78-82.