2019消防工程師必背知識點二十二：石油化工防火之生產防火

第四篇 其他建筑、場所防火

第二章 石油化工防火

第二節(jié)生產防火

石油化工生產工藝復雜，易燃易爆，必須高度重視生產工藝防火。石油化工生產工藝包括兩大分支：一是石油煉制體系，將石油加工成各種燃料油、潤滑油、石蠟、瀝青等產品;二是石油化工體系，將石油通過分餾、裂解、分離、合成等一系列過程生產各種石油化工產品。

生產過程大致分為三個階段：其一為基本有機化工生產過程。以石油和天然氣為起始原料，經過煉制、熱裂解、分離等步驟制得三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)、三苯(苯、甲苯、二甲苯)、乙炔和萘等基本有機原料的生產過程。其二為有機化工生產過程。在“三烯、三苯、乙炔、萘”的基礎上，通過各種合成步驟制得醇、醛、酮、酸、酯、醚、酚、腈、鹵代烴等有機原料的生產過程。其三為子化工生產過程。在以上基本有機原料和有機原料的基礎上，通過各種聚合、縮合步驟制得合成纖維、合成塑料、合成橡膠等最終產品的生產過程。

一、裝置布置

石油化工生產主要有常減壓、催化裂化、延遲焦化、催化重整、加氫、電精制、硫磺回收、氣體分離、脫硫醇、烷基化、溶劑油、潤滑劑等裝置。

在廠區(qū)內合理布置工藝裝置，是保證工藝流程合理，以取得較好經濟利益的重要條件，同時也是保證安全生產的重要條件。在安排它們的位置時，要考慮它們的火災危險類別，合理進行布置。

1.工藝生產裝置區(qū)域內的露天設備、儲罐、建筑物、構筑物等，宜按生產流程集中合理布置。

2.工藝生產裝置區(qū)域內的設備宜布置在露天敞開式或半敞開式的建(構)筑物內，按生產流程、地勢、風向等要求，分別集中布置。明火設備應集中布置在區(qū)域內的邊緣部位，放在散發(fā)可燃氣體設備、建(構)筑物的側風向或上風向。但是有飛火的明火設備，應該布置在上述設備的建(構)筑物的側風向，并應該遠離可能泄漏液化石油氣、可燃氣體、可燃蒸氣的工藝設備及儲罐。

3.有火災爆炸危險的甲、乙類生產設備、建(構)筑物宜布置在裝置區(qū)的邊緣，其中有爆炸危險和高壓的設備，一般布置在一側，必要時設置在防爆構筑物內。

4.容器組、大型容器等危險性較大的壓力設備和機器應遠離儀表室、變電所、配電所、分析化驗室及人員集中的辦公室與生活室。儀表室、變電所、分析化驗室、壓縮機房、泵房等建筑物的屋頂上，不應設置液化氣體、易燃及可燃液體的容器。

5.自控儀表室、變配電室不應與有可能泄漏液化石油氣及散發(fā)相對密度大于0.7的可燃氣體甲類生產設備、建筑物相鄰布置。如必需相鄰布置時，應用密封的不燃性實體墻或走廊相隔，必要時宜采取室內正壓通風設施，其地面標高要高出裝置地面0.6m以上。

6.在一座廠房內有不同生產類別，因為安全需要隔開生產時，應用不開孔洞的防火墻隔開。在同一建筑物內布置有多種毒害物質時，應按產品毒性大小予以隔開，儲存有害物質的儲罐，盡可能布置在室外或敞開式建筑物內。

7.有害物質的工藝設備，應布置在操作地點的下風側。在多層建筑物內，設置有散發(fā)有害氣體及粉塵的工藝設備時，應盡可能布置在建筑物上層，如需布置在下層時，則應有防止污染上層空氣的有效措施。

8.可燃氣體及易燃液體的在線自動分析儀器室，應設置在生產現場或與分析化驗室等輔助建筑物相隔開的單獨房間內。

9.工藝生產裝置內設備、建筑物平面布置的防火間距，不應小于表4-2-1的規(guī)定。

2 裝置儲罐(組)的總容積應符合《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》GB50160第5.2.22條的規(guī)定。當裝置儲罐的總容積：液化烴儲罐小于50m3、可燃液體儲罐小于100m3、可燃氣體儲罐小于200m3時，可按操作溫度低于自燃點的“其他工藝設備”確定其防火間距;

3 查不到自燃點時，可取250℃;

4 裝置儲罐組的防火設計應符合《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》GB50160第6章的有關規(guī)定;

5 丙B類液體設備的防火間距不限;

6 散發(fā)火花地點與其他設備防火間距同明火設備;

7 表中“—”表示無防火間距要求或執(zhí)行相關規(guī)范，“*”表示裝置儲罐集中成組布置。

二、工藝操作防火

在石油化工生產中，“對加工物質的危險性認識不足”、“誤操作問題”、“化學工藝問題”三類因素是主要的致災因素。實踐證明，只有通過有效的管理才能對危險性進行有效的控制，做到人、物和管理的有機結合。

(一)要保證原材料和成品的質量

有的原材料或成品含有某種雜質時，就會給以后生產或儲運過程留下事故隱患，因此要有專人負責領發(fā)料，建立專門制度，配料時應取樣化驗分析，核對品種、成分、數量，除去有害雜質，以保證原料的純凈。

(二)要嚴格掌握原料的配比

催化劑對化學反應的速度影響很大，如果配比失誤，多加了催化劑，就可能發(fā)生危險。可燃、易燃物與氧化劑進行反應的生產，應嚴格控制氧化劑的投量。在某一配比條件下能夠形成爆炸性混合物的生產，應控制在爆炸極限范圍以外，或添加水蒸氣、氮氣等惰性氣體進行稀釋，以減少生產過程中的火災爆炸危險。

(三)防止加料過快過多

在化學反應中，投料要有一定的速度和數量，不然，可能會引起劇烈的化學反應，造成跑冒物料，甚至發(fā)生火災爆炸。對于放熱反應過程，則會造成發(fā)熱量過大，當冷卻能力不足時，可能發(fā)生危險。一次投料的生產，如果投料過量，物料升溫后體積膨脹，可能造成設備或容器爆裂。因此，液化氣體和易燃液體應按設備容積的80%裝料，過量則有發(fā)生設備或容器爆裂的危險。

(四)注意物料的投料順序

石油、化工生產，必須嚴格按照一定的投料順序進行操作。例如，氯化氫合成應先投氫后投氯，三氯化磷生產應先投磷后投氯，硫磷酯與一甲胺反應時，應先投硫磷酯，再滴加一甲胺，否則有發(fā)生燃燒爆炸的危險。

(五)防止跑、冒、滴、漏

生產設備、儲存容器和輸送管線等都要密閉，否則，漏出的易燃液體、可燃氣體，隨時都有發(fā)生火災爆炸的危險。

(六)嚴格控制溫度

反應物料都是在適當的溫度下進行反應，如果超溫，反應物就有可能分解著火或發(fā)生爆炸?；瘜W反應在升溫過快、過高或冷卻降溫設施發(fā)生故障時，可能引起劇烈反應而發(fā)生沖料或爆炸。有時化學反應由于溫度下降而造成反應速度減慢或停滯，當反應溫度恢復正常時，由于未反應的物料過多發(fā)生劇烈反應而爆炸。有時由于溫度下降使物料凍結，堵塞管道甚至造成設備、管道破裂，跑、漏易燃易爆物料而發(fā)生火災爆炸。因此，必須按照操作規(guī)程進行，嚴格控制溫度。

(七)嚴格控制壓力

生產用的反應器和設備只能承受一定的壓力，如果壓力過高，可能造成設備、管道爆裂或化學反應劇烈而發(fā)生爆炸。正壓生產的設備、管道等如果形成負壓，把空氣吸入設備、管道內，與易燃易爆物質形成爆炸性混合物，有發(fā)生火災爆炸的危險。負壓生產的設備、管道，如果出現正壓情況，易跑、漏易燃易爆物料而發(fā)生危險。在各種不同壓力下生產的設備和管道，要防止高壓系統(tǒng)的壓力竄入低壓系統(tǒng)造成設備、管道爆裂。高壓設備、管道和容器應有足夠的耐壓強度，并安裝安全閥、壓力計等安全裝置，定期進行檢查。

(八)防止攪拌中斷

有的生產過程如果中斷攪拌可能造成散熱不良，或局部反應劇烈而發(fā)生危險。因此，為防止中斷攪拌，應考慮安裝二路電源或采取其他安全措施(如人工攪拌等)。

(九)嚴守操作規(guī)程

操作人員要熟悉生產工藝流程，操作時嚴格按照操作規(guī)程操作，并了解原材料性質和設備特點，一旦出現險情時能迅速處置。

(十)作好抽樣探傷

由于石油化工設備及受壓容器，在溫度應力、交變應力、介質強烈腐蝕等惡劣條件的作用下，容易出現泄漏，造成火災和中毒事故。所以，每年都要作抽樣探傷，必要時，還要做100%的檢查。

三、泄壓排放

石油化工生產的工藝裝置和設備、儲存運輸設備，常常需要排放可燃氣體或蒸氣,為了確保排放安全，防止火災爆炸事故發(fā)生，排放設施必須從工藝上和設計上采取相應的安全措施。安全泄壓裝置是化工過程中必不可少的安全附件,當被保護系統(tǒng)內介質壓力超過規(guī)定值時，泄壓裝置動作并向外排放介質，防止壓力繼續(xù)升高而導致承壓設備破壞。

(一)泄壓排放設施種類

泄壓排放設施按其功能分為兩種：一種是正常情況下排放，如生產裝置開車時，工藝設備吹掃時和停車檢修時，需將設備內的廢氣、廢液排空;化工產品的儲存區(qū)和裝卸區(qū)，為保證系統(tǒng)在工藝上和安全上的需要，把可燃蒸氣和氣體排入大氣。另一種是事故情況下排放，當反應物料發(fā)生劇烈反應，采取加強冷卻，減少投料等措施難以奏效，不能防止反應設備超壓、超溫而發(fā)生爆燃或分解爆炸事故，應將設備內物料及時排放，防止事故擴大;或緊急情況下自動啟動安全閥、爆破片動作泄壓;或火災時，為了安全，將危險區(qū)域的易燃物料放空。甲、乙、丙類的設備均應有這些事故緊急排放設施。

常用可燃氣體或蒸氣的排放系統(tǒng)可以利用專門的設施，或利用通常的工藝管道和容器進行排放。大型的石油化工生產裝置都是通過火炬排放易燃易爆氣體?；鹁嫦到y(tǒng)是指將氣體送至火炬的管線、火炬管(火炬筒)、燃料氣管道、惰性氣體管道、火炬點火、控制及信號裝置等。可燃氣體、蒸氣或有毒氣體經分離罐分離處理，對捕集下來的液滴或污液進行回收或經地下排污管排至安全地點;其氣態(tài)物經防止回火的密封罐導入火炬系統(tǒng)，焚燒后排放到大氣中。中小型企業(yè)設置專用火炬進行排放有困難時，可將易燃易爆無毒的氣體通過放空管(排氣筒)直接排入大氣，一般放空管安裝在化學反應器、儲運容器等設備上。

(二)火炬系統(tǒng)的安全設置

1.防火間距

全廠性火炬，應布置在工藝生產裝置、易燃和可燃液體與液化石油氣等可燃氣體的貯罐區(qū)、裝卸區(qū)，以及全廠性重要輔助生產設施及人員集中場所全年最小頻率風向上風側?；鹁媾c甲、乙、丙類工藝裝置，隔油池，天然氣等石油氣壓縮機房，液化石油氣等可燃氣體罐區(qū)和灌裝站、油品罐區(qū)、倉庫以及其他全廠性重要設施等的防火間距，應符合《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》GB50160的要求。距火炬筒30m范圍內嚴禁可燃氣體放空。

2.火炬高度

火炬高度設計應充分考慮事故火炬出現最大排放量時熱輻射強度對人員和設備的影響?；鹁娴母叨纫罁敹嘶鹧娴妮椛錈釋Φ孛嫔先藛T的熱影響，或大風時火焰長度及傾斜度對鄰近構筑物及生產裝置的熱影響確定，應使火焰的輻射熱不致影響人身及設備的安全。

3.排放能力

火炬的排放能力應根據正常運轉時、停車大檢修時、全停電或部分停電時、儀器設備故障或發(fā)生火災時等可能出現的排放量中最大可能的排出氣量為準。必須保證火炬燃燒嘴具有能處理其中最大的氣體排放量的能力。

4.保證排出氣體處理質量

火炬具有凈化、排放并使可燃性氣態(tài)物質燃燒而消除可燃性的作用。當火焰脫離火炬和熄滅時，會有大量的有毒和可燃氣體進入大氣，因此火炬的頂部應設常明燈或其他可靠的點火設施?；鹁嫒紵焓顷P系到排出氣體處理質量的重要部件，要求其噴出的氣流速度要適中，一般控制在音速的1/5左右，即不能吹滅火焰，也不可將火焰吹飛。

5.設置自動控制系統(tǒng)

在中央控制室內應安裝具有氣體排放，輸送和燃燒等的參數控制儀表和信號顯示裝置。主要參數應以極限值信號裝置的調節(jié)儀表來控制，如送往火炬噴頭的可燃氣體和輔助燃氣的流量低于計算流量的信號，火炬噴頭火焰熄滅的信號，高限排放量的信號等。

6.設置安全裝置

為了防止排出的氣體帶液，可燃氣體放空管道在接入火炬前，應設置分液器。為了防止火焰和空氣倒入火炬筒，在火炬筒上部應安裝防回火裝置。為及時發(fā)現空氣倒入火炬系統(tǒng)的情況，須設置火炬管內出現真空的信號裝置，并能隨即進行聯鎖，以改變吹洗可燃氣體和惰性氣體的供給量。為了防止氣體通過液封時產生水力沖擊或發(fā)生泄漏，應該在分離器、液封和冷凝液受槽上，安裝較高和最低液位的信號裝置。為更好地提高火炬裝置的耐爆性，還可在排放氣體的管道上安裝氣體的最低余壓和流速的自動調節(jié)系統(tǒng)。為保證氣體的無煙燃燒，應設有自動調節(jié)送至火炬噴頭的可燃氣體和蒸汽比例的調節(jié)器。當排放氣體中含有乙炔或存在爆炸分解危險時，在火炬筒的入口前，應設置拉西環(huán)填料的塔式阻火器。

(三)放空管的安全設置

1.安裝要求

放空管一般應設在設備或容器的頂部，室內設備安設的放空管應引出室外，其管口要高于附近有人操作的較高設備2m以上。此外，連續(xù)排放的放空管口，還應高出半徑20m范圍內的平臺或建筑物頂3.5m以上;間歇排放的放空管口，應高出10m范圍內的平臺或建筑物頂3.5m以上;平臺或建筑物應與放空管垂直面呈45°。

2.設置安全裝置

排放后可能立即燃燒的可燃氣體，應經冷卻裝置冷卻后接至放空設施。放空管上應安裝阻火器或其他限制火焰的設備，以防止氣體在管道出口處著火，并使火焰擴散到工藝裝置中去。

由于緊急放空管和安全閥放空管口均裝于高出建筑物頂部，且排放易燃易爆介質，其沖出氣柱較高，容易遭受雷擊，因此放空管口應處在防雷保護范圍內。當放空氣體流速較快時，為防止因靜電放電引起事故，放空管應有良好的接地。有條件時，可在放空管的下部連接氮氣或水蒸氣管線，以便稀釋排放的可燃氣體或蒸氣，或防止雷擊著火和靜電著火。

3.防止大氣污染

為了防止火災危險和有害人身健康的大氣污染，事故放空大量可燃有毒氣體及蒸氣時，均須排放至火炬燃燒。排放可能攜帶腐蝕性液滴的可燃氣體，應經過氣液分離器分離后，接入通往火炬的管線，不得在裝置附近未經燃燒直接放空。

(四)安全閥的設置

根據現行相關法規(guī)規(guī)定，在非正常條件下，可能超壓的下列設備應設安全閥：

1.頂部較高操作壓力大于等于0.1MPa的壓力容器;

2.頂部較高操作壓力大于0.03MPa的蒸餾塔、蒸發(fā)塔和汽提塔(汽提塔蒸汽通入另一蒸餾塔者除外);

3.往復式壓縮機各段出口或電動往復泵、齒輪泵、螺桿泵等容積式泵的出口(設備本身已有安全閥者除外);

4.凡與鼓風機、離心式壓縮機、離心泵或蒸汽往復泵出口連接的設備不能承受其較高壓力時，鼓風機、離心式壓縮機、離心泵或蒸汽往復泵的出口;

5.可燃氣體或液體受熱膨脹，可能超過設計壓力的設備;

6.頂部較高操作壓力為0.03MPa～0.1MPa的設備應根據工藝要求設置。