石油化工企業(yè)生產(chǎn)中所處理的物料其性質(zhì)千差萬別，絕大部分物料都存在易燃易爆、有毒有害、腐蝕性強(qiáng)，或自聚或分解等危險(xiǎn)特性，工藝生產(chǎn)流程也各不相同，十分復(fù)雜。許多工藝品種涉及到氧化、聚合、電解、取代等反應(yīng)過程，而這些反應(yīng)過程常伴隨著高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境。這些工藝過程一旦出現(xiàn)反應(yīng)原料比例失控、撤熱不當(dāng)、操作失誤，就可能導(dǎo)致飛溫、爆聚，進(jìn)而導(dǎo)致爆炸等危險(xiǎn)的發(fā)生，從而造成安全事故。其影響范圍大、傷亡人數(shù)多，還會帶來環(huán)境污染和社會穩(wěn)定等問題。

關(guān)鍵詞：石油化工;裝置設(shè)計(jì);本質(zhì)安全

1導(dǎo)言

在石油化工生產(chǎn)裝置中，保持安全運(yùn)行已經(jīng)成為貫徹裝置全生命周期的必然追求。在流程工業(yè)中保障安全常用的措施有增加安全設(shè)備、增加操作人員及巡檢頻率等。此類措施雖然在一定條件下有利于降低風(fēng)險(xiǎn)，但是增加安全設(shè)備必然會導(dǎo)致流程變得復(fù)雜和對安全系統(tǒng)要求的提高;增加操作人員及巡檢頻率將加大操作人員的工作強(qiáng)度及心理壓力，這與企業(yè)追求利潤的基本目標(biāo)相悖。由于無法避免自動(dòng)控制檢測元件的失效性和人為的操作失誤，潛在的風(fēng)險(xiǎn)會一直伴隨著生產(chǎn)裝置的運(yùn)行而存在。為了降低過程風(fēng)險(xiǎn)，對過程進(jìn)行本質(zhì)安全設(shè)計(jì)顯得尤為緊迫。

2本質(zhì)安全的設(shè)計(jì)原則

自20世紀(jì)50年代本質(zhì)安全理論誕生以來，大致經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)、制度和預(yù)控3個(gè)階段。預(yù)控即本質(zhì)安全階段，是安全管理的最高階段，其基本的原理是運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)，采用技術(shù)和管理綜合措施，以預(yù)測潛在風(fēng)險(xiǎn)源來控制事故，從而實(shí)現(xiàn)一切意外和風(fēng)險(xiǎn)均可控的目標(biāo)。本質(zhì)安全設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的主要前提和保證。本質(zhì)安全設(shè)計(jì)是從項(xiàng)目規(guī)劃、工藝開發(fā)、過程控制等源頭消除或降低危險(xiǎn)、有害因素，從而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的，因此，必須遵守以下設(shè)計(jì)原則。

2.1安全第一、預(yù)防為主的原則

以人為本、安全第一是本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的最高目標(biāo)。生產(chǎn)和安全相互依存，不可分割。離開生產(chǎn)活動(dòng)，安全就失去了意義，沒有安全保障，生產(chǎn)就不能順利進(jìn)行。安全和生產(chǎn)的辯證關(guān)系要求石油化工裝置本質(zhì)安全設(shè)計(jì)過程中必須執(zhí)行有效性服從安全性原則。有效性是裝置正常運(yùn)行時(shí)間占總時(shí)間的百分比。任何裝置都不能排除出現(xiàn)故障的可能性，本質(zhì)安全裝置也不例外，關(guān)鍵是在故障出現(xiàn)時(shí)，能否及時(shí)診斷、定位、排除和報(bào)警。為了得到好的有效性，本質(zhì)安全裝置必須具備容錯(cuò)和診斷功能，以減少停車時(shí)間。為此，應(yīng)在設(shè)計(jì)中采用分散和冗余技術(shù)。分散包括本質(zhì)安全裝置各組成單元的結(jié)構(gòu)分散、設(shè)備物理位置分散、控制系統(tǒng)信號采集點(diǎn)來源分散和網(wǎng)絡(luò)分散等。冗余包括裝置結(jié)構(gòu)化及其數(shù)量冗余、控制系統(tǒng)冗余、通信模件冗余、連接介質(zhì)冗余和電源冗余等。容錯(cuò)是提高裝置有效性的重要手段。容錯(cuò)是指裝置在出現(xiàn)故障時(shí)仍能繼續(xù)工作，同時(shí)又能查出故障的能力。容錯(cuò)包括3種功能：故障檢測、故障鑒別、故障隔離。冗余、容錯(cuò)、重化結(jié)構(gòu)裝置的配置，在提高裝置安全性和診斷覆蓋率的同時(shí)，也提高了裝置的有效性。有效性不影響系統(tǒng)的安全性，但裝置的有效性低可能會導(dǎo)致裝置和工廠無法進(jìn)行正常生產(chǎn)。

2.2設(shè)備技術(shù)優(yōu)先原則

安全和危險(xiǎn)是一對互為存在的概念，安全度和危險(xiǎn)度分別是這對概念的定性和定量的度量。人的操作和管理失誤、設(shè)備故障、意外因素等引發(fā)事故是不可避免的。大量事故和試驗(yàn)證明，人的失誤率相對較高，以十分計(jì)(單位：次/年，后同);而設(shè)備的失誤率(故障率)較低，以百分計(jì)、千分計(jì)。經(jīng)過特別、專門技術(shù)的設(shè)計(jì)和加工，設(shè)備的失誤率可低于萬分之一或更低。因此，創(chuàng)造失誤率很低的技術(shù)條件來保障安全生產(chǎn)，就成為必然的選擇。

要保障安全生產(chǎn)，工藝技術(shù)、工藝設(shè)備、控制系統(tǒng)和建筑設(shè)施等應(yīng)具有預(yù)防人為失誤和設(shè)備故障引發(fā)事故的功能，最低限度也要做到即使發(fā)生事故，人員不受傷害或能保證人員安全撤離，同時(shí)控制事故的影響范圍，以降低事故的嚴(yán)重程度。這就是本質(zhì)安全設(shè)計(jì)的設(shè)備技術(shù)優(yōu)先原則。

2.3目標(biāo)故障原則

事故是指造成人員死亡、受傷，引發(fā)職業(yè)病，造成財(cái)產(chǎn)損失或其他損失的意外事件。造成事故的根本原因是存在危險(xiǎn)有害物質(zhì)、能量和危險(xiǎn)有害物質(zhì)、能量失去控制的綜合作用，并導(dǎo)致危險(xiǎn)有害物質(zhì)的泄漏、散發(fā)和能量的意外釋放。故障(Failure)是功能單元終止執(zhí)行要求功能的能力，根據(jù)故障的表現(xiàn)形式可分為顯形故障和隱形故障。顯形故障是指能夠顯示自身存在的故障，屬于安全故障。隱形故障是指不能顯示自身存在的故障，屬于危險(xiǎn)故障。危險(xiǎn)故障是使本質(zhì)安全系統(tǒng)處于危險(xiǎn)并使其功能失效的潛在故障，隱形故障一旦出現(xiàn)，可能使生產(chǎn)裝置陷入危險(xiǎn)。本質(zhì)安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是使系統(tǒng)具有零隱形故障，并且盡量少的影響有效性的顯形故障，從而降低裝置生產(chǎn)的事故率。

3石油化工裝置安全設(shè)計(jì)

3.1工藝路線的安全設(shè)計(jì)

首先要保證安全，對原料和輔料有選擇余地時(shí)，要盡量選擇危險(xiǎn)性較小的物料。還可以完善工藝過程的條件使反應(yīng)劇烈程度降低，在可能產(chǎn)生高溫、高壓環(huán)境的位置設(shè)置不同形式的溫度、壓力、液位、流量檢測儀表，必要時(shí)設(shè)置安全泄放設(shè)施和事故收集裝置，提升工藝設(shè)計(jì)的本質(zhì)安全。再有，使流程盡量簡單化，這樣干擾也會變小。值得注意的是危險(xiǎn)介質(zhì)的儲存量，儲量越大，發(fā)生事故時(shí)的危害及影響范圍就會越大。

3.2工藝流程的安全設(shè)計(jì)

提前考慮好正常操作、事故操作以及緊急事故處理時(shí)安全有效的措施;有火災(zāi)爆炸可能性的工藝過程，一定要定期進(jìn)行檢查，并采取一定措施防止危險(xiǎn)的發(fā)生;設(shè)計(jì)火炬系統(tǒng)時(shí)，考慮泄放物料的最大泄放量、物料壓力、物料性質(zhì)、可能發(fā)生的爆炸、堵塞及超溫等問題;流程設(shè)計(jì)要全面考慮檢測儀表、自動(dòng)控制回路的設(shè)計(jì)，還要注意危險(xiǎn)物料的儲量;對于泄壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要全面考慮被保護(hù)設(shè)備的最高工作壓力與安全閥、爆破片設(shè)定壓力的關(guān)系，做好火災(zāi)、公用工程中斷等事故時(shí)的安全泄放量計(jì)算，進(jìn)而選擇合適的安全泄壓設(shè)備;對于供電、供水等設(shè)施的設(shè)計(jì)，不僅要滿足正常狀態(tài)的要求，還要滿足事故狀態(tài)的要求。例如，供水發(fā)生中斷，冷卻系統(tǒng)維持正常冷卻的時(shí)間要在10分鐘以上;控制室的設(shè)計(jì)要盡量保證事故狀態(tài)下也不致受到破壞，而且能控制事故的蔓延;設(shè)置自控檢測儀表、集散控制系統(tǒng)(DCS)及安全儀表系統(tǒng)(SIS)，關(guān)鍵部位還應(yīng)設(shè)置常規(guī)和異常雙重檢測系統(tǒng)。

3.3裝置布置的安全設(shè)計(jì)

第一，盡量將設(shè)備布置在露天或?qū)挸ǖ慕ㄖ飪?nèi)，防止事故發(fā)生時(shí)造成嚴(yán)重的損壞;第二，處理同類危險(xiǎn)物料的設(shè)備盡量分區(qū)集中布置，有利于工作的開展;第三，要按照流程設(shè)計(jì)裝置的平面布置，并考慮預(yù)防工作的相關(guān)要求及預(yù)留維修、消防等操作空間;第四，一些危險(xiǎn)的生產(chǎn)設(shè)備要單獨(dú)布置，且要盡量靠近廠房外墻，同時(shí)，休息室、辦公室等不應(yīng)設(shè)置在危險(xiǎn)廠房內(nèi);第五，危險(xiǎn)的生產(chǎn)廠房還應(yīng)設(shè)置一定的防爆、泄爆措施，必要時(shí)可安裝防護(hù)擋板，危險(xiǎn)性大的反應(yīng)器和其它設(shè)備間要布置防爆隔離墻，若是多個(gè)反應(yīng)器，則各反應(yīng)器間也要設(shè)置隔離墻;第六，各類設(shè)備的布置間距要滿足《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50160-2008)中的防火間距要求，同時(shí)設(shè)置消防通道，消防作業(yè)不能出現(xiàn)死角，為方便人員的操作和撤離，建筑物要根據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)逃生通道，同時(shí)要注意設(shè)備及通道間的連接性。

4結(jié)語

本質(zhì)安全設(shè)計(jì)是石油化工裝置達(dá)到安全狀態(tài)的第一保證，是進(jìn)行安全生產(chǎn)的重要前提保證。通過消除人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)，來實(shí)現(xiàn)安全設(shè)計(jì)的各階段任務(wù)。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該充分的進(jìn)行分析研究，對運(yùn)行過程中的人員、機(jī)械、物料、工藝方法等因素進(jìn)行全面的考慮，保證其不影響本質(zhì)安全，實(shí)現(xiàn)周期長、閉環(huán)控制形式的石油化工裝置，不斷的鞏固本質(zhì)安全的全面性和系統(tǒng)性，以實(shí)現(xiàn)石油化工裝置的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)。

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