如何做到設(shè)計安全，如何對石油化工過程潛在的各種危險進(jìn)行識別，如何對偏離過程條件做出估計，并在工程建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)(設(shè)計)上采取措施，防患于末然，已為人們廣泛關(guān)注。國外現(xiàn)在較為通行的做法是，除強調(diào)本質(zhì)安全設(shè)計外，在項目設(shè)計中推行(危險性和可操作性研究)(Hazard and Operability Study，縮略為HAZOP)，用一系列對過程偏離研究提示，系統(tǒng)地、定性地去認(rèn)識過程危險和潛在的后果，并采取措施。在項目管理上，推行(安全衛(wèi)生執(zhí)行程序)(Health and Safety Executive 縮略為HSE)，對項目各階段的安全、衛(wèi)生和環(huán)保內(nèi)容進(jìn)行審查和確認(rèn)。此外，還可以應(yīng)業(yè)主要求，對項目進(jìn)行安全評估。

我國石油化工裝置設(shè)計，目前尚無一套完整的安全分析方法和管理體系。有關(guān)安全、衛(wèi)生和環(huán)保要求，多分散在有關(guān)政府法規(guī)和各級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)笵中，執(zhí)行管理諸多不便，加之設(shè)計中很多關(guān)于安全、衛(wèi)生和環(huán)保的要求，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)笵沒有或無法納入。在項目管理上更是只重視“前期”審查，忽視“后期”實施，往往事倍功半。

石油化工裝置類型甚多，由于技術(shù)路線、原料、產(chǎn)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。

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

可燃?xì)怏w、油氣、粉塵與空氣形成的混合物，當(dāng)其濃度達(dá)到爆炸極限時，一旦被引燃，就會發(fā)生火災(zāi)爆炸，火災(zāi)的輻射熱和爆炸產(chǎn)生的沖擊波可能對人、設(shè)備和建筑物造成殺傷和破壞。尤其大量可燃?xì)怏w或油氣泄漏形成的蒸汽云爆炸，往往是毀滅性的。如2001年撫順石化公司的乙烯空分裝置的爆炸、2000年北京燕山石化的高壓聚乙烯裝置的爆炸、1967年大慶石化公司的高壓加氫裝置的氫氣的爆炸這樣的例子還有很多，損失是十分慘重的。

化學(xué)反應(yīng)過程分吸熱和放熱兩類。通常，放熱反應(yīng)較吸熱反應(yīng)更具危險性，特別是使用強氧化劑的氧化反應(yīng)；有機分子上引入鹵原子的鹵化反應(yīng)。

負(fù)壓操作易使空氣和濕氣進(jìn)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(yīng)，如煉油的常減壓裝置中的減壓塔系統(tǒng)。

可燃液體操作溫度超過其閃點或沸點，一旦泄漏會形成爆炸性油氣蒸汽云；可燃液體操作溫度等于或超過其自燃點，一旦泄漏即能自燃著火或成為引燃源；高溫表面也是一個引燃源，可燃液體濺落其上可能引起火災(zāi)。如茂名焦化裝置2001年由于用錯管線材料，高溫渣油沖出形成大火災(zāi)，發(fā)生重大人身傷亡事故。

沒有按低溫條件設(shè)計，由于低溫介質(zhì)的竄入，而引起設(shè)備和管道的低溫脆性破壞。如空分的低溫設(shè)備的損壞，大化肥渣油氣化流程的低溫甲醇洗-195℃的低溫脆性斷裂。

腐蝕是導(dǎo)致設(shè)備和管道破壞引發(fā)火災(zāi)的常見因素。材料的抗腐蝕性能的重要性，在材料優(yōu)化性能方面，僅次于材料的機械性能，其耐蝕性多出于經(jīng)驗和試驗，無標(biāo)準(zhǔn)可循(中石化加工高硫油的裝置選材有現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn))。加之腐蝕類型的多樣性和千變?nèi)f化的環(huán)境條件影響又給腐蝕危險增加了不可預(yù)見性。如：天津石化的油鑵著火，高溫硫腐蝕、低溫硫的腐蝕等。

泄漏是設(shè)備管道內(nèi)危險介質(zhì)釋放至大氣的重要途徑。設(shè)備管道靜密封和動密封失效，尤其溫度壓力周期變化、滲透性腐蝕性介質(zhì)條件更易引起密封破壞。設(shè)備管道上的薄弱環(huán)節(jié)，如波紋管膨脹節(jié)、玻璃液位計、動設(shè)備的動密封的失效等，一旦損壞會引發(fā)嚴(yán)重的事故。

鎮(zhèn)海煉化公司的加氫裝置的機械密封泄漏引發(fā)的重大火災(zāi)。1996年加氫裂化裝置的高溫高壓螺紋鎖緊環(huán)的管線泄漏的事故等。

一個0.5mm長的電弧或火花就能將氫氣引燃。裝置明火加熱設(shè)備(加熱爐)，高溫表面以及可能出現(xiàn)的電弧、靜電火花、撞擊磨擦火花、煙囪飛火能量都足以引燃爆炸性混合物。如鎮(zhèn)海煉化公司2001年的新電站開工過程中汽輪機廠房大火。

工藝方法安全是裝置設(shè)計安全的基礎(chǔ)，在項目立項和可行性研究階段，應(yīng)充分注意工藝路線的安全考慮。

為獲得某種目的產(chǎn)品，其原料或輔助材料并非都是唯一的。在有條件時，應(yīng)優(yōu)先采用沒有危險或危險性小的物料。

過程條件的苛刻度也不是不可以改變的。比如，采用催化劑或更好的催化劑，采用稀釋、采用氣相進(jìn)料代替液相進(jìn)料，以緩和反應(yīng)的劇烈程度。

過程事故幾率和影響因素有關(guān)，參數(shù)越多干擾越大。對一臺設(shè)備完成多種功能的情況，能否采用多臺設(shè)備，分別完成一個功能，以增加生產(chǎn)可靠性。提高設(shè)備、自控、電氣的可靠性及本質(zhì)安全程度。

危險介質(zhì)藏量越大，事故時的損失和影響范圍越大。如用膜式蒸餾代替蒸餾塔、用連續(xù)反應(yīng)代替間歇反應(yīng)、用閃蒸干燥代替盤式干燥塔、用離心抽提代替抽提塔等。

過程用原料、助劑、溶劑、載體、催化劑等是否必要，是否可減少；是否可回收循環(huán)使用；廢料是否能綜合利用，進(jìn)行無害化處理，減少生產(chǎn)廢料，做到物盡其用，減少對環(huán)境的污染。

物料危險性通?？梢杂梦锪习踩珨?shù)據(jù)表進(jìn)行描述，主要內(nèi)容如下：一般火災(zāi)危險特性：閃點、引燃溫度、爆炸極限、相對密度、沸點、熔點、水溶性。火災(zāi)危險性分類(見GB50160/GBJ16)對健康的危害性：工作場所有害物質(zhì)最高允許濃度(見TJ36)，急性毒性(LC50或LD50)及發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況及后果、致癌性。毒物危害程度分級(見GB5044)。

反應(yīng)性危險：環(huán)境條件下的穩(wěn)定性、與水反應(yīng)的劇烈程度、對熱或機械沖擊的敏感性。

反應(yīng)性危險等級(參考NPPA704) 儲運要求。事故撲救方法、應(yīng)急措施。

正常生產(chǎn)過程的實質(zhì)是各工藝參數(shù)的相對平衡。任一參數(shù)超范圍的變化，平衡就被打破，可能導(dǎo)致事故。如何對過程條件進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，一旦失控如何緊急處置以減少和避免損失。

各種反應(yīng)，包括主反應(yīng)、副反應(yīng)，以及可能發(fā)生的有害反應(yīng)、防止有害反應(yīng)的發(fā)生。采用優(yōu)化軟件對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。

石油化工裝置實際是若干工藝操作單元的組合。如何實現(xiàn)單元間的安全銜接，避免相互干擾；某單元處理事故或故障時，如何進(jìn)行隔離，其它單元如何進(jìn)行維持，如何平穩(wěn)停車。聯(lián)合裝置是若干原概念裝置的組合，資產(chǎn)密度相對加大，尤其要在工藝系統(tǒng)設(shè)計上處理好銜接。

連續(xù)散發(fā)可燃、有毒氣體、粉塵或酸霧的生產(chǎn)系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)計成密閉的，并設(shè)置除霧、除塵或吸收設(shè)施。低沸點可燃液體、有毒液體或能與空氣中的氧氣、水發(fā)生氧化、分解、自聚反應(yīng)或變質(zhì)時，應(yīng)采用惰性氣體密封，應(yīng)有防腐的工藝措施。

在滿足生產(chǎn)平穩(wěn)前提下，盡量縮短物料在設(shè)備內(nèi)的停留時間，選用存液量少的分餾設(shè)備。對大型設(shè)備底部、大排量泵、高溫(≥閃點，≥自燃點)泵入口、排量大于8m3/h液化烴泵入口、液化烴鑵出口，均應(yīng)考慮事故隔離閥，事故時緊急切斷，以減少事故外泄量。

氣體火災(zāi)的最好撲救方法是切斷氣源。因此，氣體加工裝置邊界可燃?xì)怏w管應(yīng)設(shè)事故隔離閥。

GB150和壓力容器安全技術(shù)監(jiān)規(guī)程都要求壓力容器設(shè)超壓保護；正排量泵及有超壓保護要求的設(shè)備均應(yīng)有安全泄壓設(shè)施。介質(zhì)腐蝕、結(jié)焦、凝堵使安全閥失效時，應(yīng)考慮安全閥爆破片組合使用，或設(shè)蒸氣掩護、蒸汽(或電)伴熱。對有突然超壓的設(shè)備，受熱壓力急劇升高的設(shè)備，還應(yīng)設(shè)自動泄壓或?qū)П病⒈破M合設(shè)施。

可燃介質(zhì)安全閥泄壓應(yīng)進(jìn)入火炬系統(tǒng)，由于泄放物夾帶液體，裝置應(yīng)設(shè)分液罐；放火炬總管應(yīng)能處理任何單個事故最大排放量。石化裝置的放空火炬排放中事故。液化烴類設(shè)備和管道放空應(yīng)進(jìn)入火炬系統(tǒng)。毒性、腐蝕性介質(zhì)泄放應(yīng)進(jìn)行無害化處理。設(shè)備和管道排凈應(yīng)密閉收集。

開停工裝置內(nèi)設(shè)備和管道的吹掃和置換為安全開停工及檢修創(chuàng)造條件。吹掃不凈，不完善的吹掃系統(tǒng)，不合要求的吹掃介質(zhì)會為火災(zāi)創(chuàng)造條件。固定吹掃系統(tǒng)應(yīng)有防止危險介質(zhì)反串的措施。

進(jìn)出裝置的危險物料均應(yīng)在邊界處設(shè)切斷閥，并在裝置側(cè)裝“8”字盲板，防止裝置火災(zāi)或停工檢修時相互影響。處理可燃、有毒介質(zhì)的設(shè)備，在裝置運行中需要切斷進(jìn)行檢修清理時，應(yīng)設(shè)雙閥或閥加盲板。

供水中斷時，冷卻系統(tǒng)應(yīng)能維持正常冷卻10min以上。其它象燃料、儀表用風(fēng)應(yīng)考慮事故供應(yīng)源或事故儲備量。

裝置開停工、事故停車極易發(fā)生火災(zāi)等事故。工藝系統(tǒng)不只提供正常操作程序，還應(yīng)提出開、停工程序和停水、停電等情況下停車步驟，保證生產(chǎn)全過程都是有序的。如石化大型裝置的事故預(yù)案。

 儀表是操作員的眼睛，自控系統(tǒng)是裝置調(diào)節(jié)控制的中樞。

應(yīng)有事故電源和氣源，以保證有較充裕的時間對事故進(jìn)行處理。

應(yīng)采用故障安全型，確保故障時生產(chǎn)系統(tǒng)趨向安全。自動停車后的儀表回路，應(yīng)避免未經(jīng)確認(rèn)復(fù)位的情況下，自動回到正常運行狀態(tài)。避免選用可能引起誤判的多功能儀表。

重要的操作環(huán)節(jié)，應(yīng)設(shè)報警、聯(lián)鎖和緊急停車系統(tǒng)。(ESD)緊急停車可能給生產(chǎn)帶來重要影響時，訊號系統(tǒng)應(yīng)設(shè)3取2的表決系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)故障可能引起重大事故時，應(yīng)設(shè)n:1甚至1：1 冗余控制系統(tǒng)。生產(chǎn)運行中，儀表及停車回路應(yīng)能檢測。

爆炸危險區(qū)內(nèi)的儀表、分析儀表、控制器均選用相應(yīng)防爆結(jié)構(gòu)或

散發(fā)有害氣體或蒸汽的場合，應(yīng)設(shè)置監(jiān)測報警設(shè)施。

火災(zāi)爆炸危險區(qū)內(nèi)儀表線纜應(yīng)采用非燃料材料型或阻燃型。

工藝設(shè)備是實現(xiàn)工藝過程的主體，所有單個操作過程都通過特定設(shè)備來完成，因此，設(shè)備的可靠性對裝置安全生產(chǎn)至關(guān)重要。設(shè)備設(shè)計的主要方面包括制造材料、機械設(shè)計、制造工藝和過程控制系統(tǒng)。

應(yīng)熟知工藝過程、外部環(huán)境、故障模式、材料加工性能。腐蝕是導(dǎo)致設(shè)備破壞和火災(zāi)的重要因素，應(yīng)合理選用耐蝕材料和腐蝕裕量。

應(yīng)能滿足苛刻溫度壓力條件下對設(shè)備產(chǎn)生的應(yīng)力要求。特別注意容器上的動力裝置產(chǎn)生的振動荷載和由于溫度壓力的周期性改變產(chǎn)生的交變荷載。高溫高壓熱壁反應(yīng)器的應(yīng)力分折。大型往復(fù)壓縮機的管道采用(API618。3.3)節(jié)規(guī)范壓力脈動聲學(xué)摸似計算及分折、采用故障診斷技術(shù)等。

設(shè)計中最重要的是對設(shè)備材料質(zhì)量控制程序和制造過程的質(zhì)量程序作出判斷，證實制造符合設(shè)計要求。設(shè)計中應(yīng)注意下列安全問題。

電力是裝置生產(chǎn)的主要動力源，連續(xù)可靠的電力供給是裝置安全生產(chǎn)的重要保證。

裝置布置包括設(shè)備、建構(gòu)筑物和通道布置，確保過程順利實施，安全間距符合規(guī)范，方便操作維修和消防作業(yè)，有利人員疏散。

應(yīng)滿足工藝對設(shè)備布置的要求(如泵灌注頭、設(shè)備間位差)；設(shè)備間及設(shè)備與建筑物間的防火間距應(yīng)符合GB50160的規(guī)定；應(yīng)避免連續(xù)引燃源(明火加熱設(shè)備)和危險的釋放源鄰近布置；高危險設(shè)備與一般危險設(shè)備應(yīng)盡量分開布置；設(shè)備應(yīng)盡量采用露天或半露天布置，盡量縮小爆炸危險區(qū)域范圍；除非工藝要求，設(shè)備多層布置時，應(yīng)不超過三層；操作溫度等于或大于介質(zhì)自燃點設(shè)備上方一般不布置空冷器；對人體可能造成意外傷害的介質(zhì)設(shè)備附近，應(yīng)設(shè)置安全噴淋洗眼器。如甲醇裝置。

可能散發(fā)火花和使用明火的建筑物(如控制室、變配電室、化驗和維修間、辦公樓)應(yīng)布置在非爆炸危險區(qū)域，若在附加二區(qū)范圍內(nèi)，應(yīng)高出室外地坪0.6m；裝置豎向處理應(yīng)有利于泄漏物和消防灑物的排放，縮短其在裝置區(qū)的滯留時間。如國外控制室的防爆設(shè)施。

裝置四周應(yīng)設(shè)環(huán)形通道；裝置的消防通道應(yīng)貫通裝置區(qū)，并有不少于兩個的路口與四周道路連接；裝置用道路分隔的區(qū)塊，應(yīng)能使消防作業(yè)不出現(xiàn)死角；設(shè)備聯(lián)合平臺和框架相鄰疏散通道之間不應(yīng)超過50 m。

管道設(shè)計包括管道布置、管道器材和管道機械三部分。設(shè)計不當(dāng)和錯誤都會給安全生產(chǎn)帶來隱患，甚至釀成災(zāi)害。

管道連接除必要的法蘭連接外，應(yīng)盡量采用焊接；管道上的小口徑分支管應(yīng)采用加強管接頭與主管連接；管橋上輸送液化烴、腐蝕介質(zhì)的管道應(yīng)布置在下層；氧氣管道應(yīng)避開油品管道布置?？缭降缆返奈ｋU介質(zhì)管道，除凈高應(yīng)滿足要求外，其上方不得安裝閥門、法蘭、波紋管；處理事故用的各種閥門，如緊急放空、事故隔離、消防蒸汽、消防豎管等，應(yīng)布置在安全、明顯、易于開啟的地點。

選用的管道器材，應(yīng)能承受操作過程最苛刻溫度壓力組合時產(chǎn)生的作用力；管道器材的使用不應(yīng)超過規(guī)范允許范圍，不得使用規(guī)范不允許使用的材料；腐蝕性介質(zhì)管道應(yīng)慎重選用耐腐蝕材料和腐蝕裕量；不同等級管道的連接，應(yīng)盡量用法蘭連接，避免異種鋼焊接；危險介質(zhì)管道應(yīng)盡量避免使用波紋膨脹節(jié)去解決管道柔性；劇毒和液化烴管道閥門，不得采用螺紋閥蓋的閥門，高壓閥門應(yīng)選用壓力密封結(jié)構(gòu)或更好的密封結(jié)構(gòu)。事故隔離閥采用軟密封時應(yīng)是防火型；管道密封(法蘭溫度壓力等級、接管型式、密封面型式、墊片材料及結(jié)構(gòu)型式、螺栓螺母材料)應(yīng)合理選用；新器材的采用應(yīng)有國家或和行業(yè)權(quán)威技術(shù)部門的鑒定。

必須保證管道在設(shè)計條件下具有足夠的柔性。尤其對高溫、厚壁、大口徑管道與敏感設(shè)備(如泵、壓縮機、透平、空冷器等)連接的管道，作用在設(shè)備嘴子上的力和力矩應(yīng)滿足設(shè)備制造商的要求；往復(fù)式壓縮機的接管除考慮柔性外，還應(yīng)進(jìn)行脈沖振動分析；兩臺或多臺設(shè)備互為備用或切換操作時應(yīng)考慮不同工況對應(yīng)力分析、振動分析的影響；冷緊可降低操作時管道對設(shè)備固定點的作用力，但連接轉(zhuǎn)動設(shè)備的管道不得冷緊；管道支承結(jié)構(gòu)應(yīng)可靠、合理。振動管道支架不應(yīng)在廠房、設(shè)備上生根。兩相流管道及其它有沖擊荷載的管道其支架應(yīng)考慮沖擊力的影響；管道開孔應(yīng)予補強。

控制室、配電室及生產(chǎn)廠房的耐火等級應(yīng)符合GBJ16的要求。控制室朝向危險介質(zhì)設(shè)備側(cè)應(yīng)是無門窗洞口的非燃燒材料實體墻；有爆炸危險的甲、乙類廠房，應(yīng)采用輕型結(jié)構(gòu)，泄壓面積應(yīng)符合GBJ16的要求；建筑物和框架安全疏散通道應(yīng)符合規(guī)范；多層建筑物布置有可燃液體設(shè)備時應(yīng)有防止可燃液體漏至下層的設(shè)施；大型動力基礎(chǔ)，考慮對廠房的影響應(yīng)采取隔振措施；火災(zāi)危險區(qū)內(nèi)承重鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)施行耐火保護，且耐火極限不應(yīng)小于1.5h；**設(shè)防地區(qū)，建筑物設(shè)計還應(yīng)符合抗震規(guī)范要求；低溫冷儲罐基礎(chǔ)與土壤接觸時應(yīng)有防止0℃溫度線穿過土層的措施。

污水系統(tǒng)生產(chǎn)裝置特別易引發(fā)火災(zāi)。全廠性生產(chǎn)污水不得穿越工藝裝置界區(qū)；裝置設(shè)備區(qū)內(nèi)生產(chǎn)污水的可燃液體分離池，必須設(shè)非燃材料蓋板；甲、乙類裝置生產(chǎn)污水下水井蓋應(yīng)密封。

散發(fā)有害氣體或蒸汽的廠房，應(yīng)有通風(fēng)設(shè)施，換氣次數(shù)應(yīng)滿足TJ36車間空氣中有害物質(zhì)最高容許深度要求；機械通風(fēng)的取風(fēng)口應(yīng)確保送出空氣中有害氣體或粉塵不得超過車間空氣中有害物質(zhì)最高容許深度值的30%；可能突然產(chǎn)生大量有害氣體或蒸汽的廠房應(yīng)設(shè)事故通風(fēng)系統(tǒng)。

裝置消防設(shè)計的主要是一些固定設(shè)施，但裝置四周道路和消防通道及路邊消防栓，將為消防車輛進(jìn)出和取水提供便利；裝置消防水管道應(yīng)環(huán)狀布置，進(jìn)水管不應(yīng)少于兩條，環(huán)狀管道還應(yīng)用閥門分成若干**管道段。裝置高大設(shè)備群應(yīng)設(shè)高壓水炮保護。甲、乙類設(shè)備框架平臺高于15cm時，要設(shè)消防給水豎管。著火后不能及時得到冷卻保護會造成重大事故的設(shè)備應(yīng)設(shè)水噴淋或水噴霧系統(tǒng)?？扇家后w泵房和甲類氣體壓縮機房，其容積小于500立方米時，應(yīng)設(shè)固定式篩孔管蒸汽滅火設(shè)施。加熱爐爐膛及帶堵頭的回彎頭箱，應(yīng)設(shè)固定式蒸汽滅火設(shè)施。操作溫度等于或大于介質(zhì)自燃點的設(shè)備接管法蘭要設(shè)環(huán)狀蒸汽篩孔管保護。裝置生產(chǎn)區(qū)內(nèi)應(yīng)配置干粉型或泡沫型滅火器，控制室應(yīng)配置氣體滅火器。甲、乙類裝置區(qū)四周應(yīng)設(shè)置火災(zāi)報警按鈕。感溫、感煙、火焰等報警信號盤設(shè)置在控制室內(nèi)，控制室還應(yīng)設(shè)火災(zāi)報警專用電話；裝置控制室與其它建筑物合建時，應(yīng)設(shè)單獨的防火分區(qū)，并設(shè)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。