論HSE在空分裝置設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用

張豪豪 趙麗娜 韓甜甜 高志粉

摘要：HSE是健康（Health）、安全（Safety）和環(huán)境（Environment）管理體系的簡(jiǎn)稱，是近年來出現(xiàn)的國(guó)際石油天然氣工業(yè)通行的一種管理體系。HSE對(duì)設(shè)計(jì)的影響以及怎樣在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出HSE的理念，極其重要。將HSE理念引入到設(shè)計(jì)當(dāng)中，在設(shè)計(jì)階段就規(guī)避HSE的風(fēng)險(xiǎn)和種種危害，既能確保設(shè)計(jì)產(chǎn)品也滿足技術(shù)要求，同時(shí)滿足HSE的要求。

關(guān)鍵詞：HSE；空分裝置；設(shè)計(jì)；風(fēng)險(xiǎn)因素；消除方法

伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展，空分裝置規(guī)模也越來越大型化發(fā)展，操作條件也越來越復(fù)雜并苛刻，火災(zāi)、爆炸、泄漏一旦發(fā)生，滅火消防困難，波及面也是很大，對(duì)社會(huì)和企業(yè)的危害更是嚴(yán)重。因此在空分裝置設(shè)計(jì)的過程中要認(rèn)真貫徹HSE的管理理念，要同時(shí)考慮和評(píng)估到當(dāng)中潛在的HSE風(fēng)險(xiǎn)，并配套落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)的控制和措施，要優(yōu)先保證HSE的條件，要做到安全發(fā)展，清潔發(fā)展，盡最大的努力做好設(shè)計(jì)過程的風(fēng)險(xiǎn)管理。

1空分裝置的工藝技術(shù)

空分裝置的作用是分離出空氣中各組分氣體，提供給工藝裝置和各輔助裝置所需要的氮?dú)狻⒀鯕獾葰怏w和液體產(chǎn)品的裝置。應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的三大分離方法：變壓吸附法、深冷法（低溫精餾法）、膜分離法。深冷法是一種傳統(tǒng)的制氮方法，原料就是空氣，由于液氧和液氮的沸點(diǎn)不同（在1大氣壓下，O2的沸點(diǎn)為-183℃，N2的為-196℃），通過液態(tài)空氣的精餾，使它們分離從而獲得純氮，當(dāng)然同時(shí)也能獲得到純氧。變壓吸附法是利用一種高效能、高選擇性的固體吸附劑對(duì)氧優(yōu)先吸附的功能，把空氣中的氮、氧分離，是現(xiàn)在常用的碳分子篩吸附劑。膜分離法制氮是利用某些有機(jī)高分子和無機(jī)材料形成的膜，對(duì)不同組分分子的選擇性滲透進(jìn)行分離，大都采用中空纖維膜。

2空分裝置的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

2.1 空分裝置及其生產(chǎn)過程中可能存在的主要危險(xiǎn)源

（1）氧氣：氧氣是空分裝置的主要產(chǎn)品之一，具很強(qiáng)的助燃性，是乙類火災(zāi)危險(xiǎn)物質(zhì)。氧氣不但能氧化大多數(shù)活性物質(zhì)，更是可燃物燃燒、爆炸的主要因素之一。氧氣如果與可燃物（如乙炔、甲烷等）形成了爆炸性的混合物，可引燃易燃物從而引起爆炸的危險(xiǎn)。（2）碳?xì)浠衔铮涸谠峡諝庵杏猩倭刻細(xì)浠衔铮鼈冮W點(diǎn)都很低，爆炸的極限比較寬。在生產(chǎn)的過程中，若在空分設(shè)備內(nèi)過量積聚碳?xì)浠衔铮龅礁邿峋涂赡芤鸨ā＃?）氮?dú)狻⒁旱⒁簹澹旱獨(dú)狻⒁旱⒁簹宓纫恍┊a(chǎn)品在空分裝置分餾塔中產(chǎn)生，泄露一旦發(fā)生，大氣中的氧含量會(huì)降低；在常溫、常壓條件下泄露的液氮、液氬，便會(huì)立即汽化，也能使氣體中的含氧量降低。輕度泄露會(huì)給操作員造成缺氧反應(yīng)；若是重度泄露，可能會(huì)導(dǎo)致操作員窒息死亡。（4）油料：空分裝置使用以透平油和潤(rùn)滑油為主。透平油閃點(diǎn)≥195℃，屬于丙類火災(zāi)危險(xiǎn)性可燃液體。一旦發(fā)生增壓透平膨脹機(jī)透平油管的泄露，遇到明火高熱便會(huì)引起火災(zāi)和爆炸。潤(rùn)滑油閃點(diǎn)≥230℃，屬于丙類火災(zāi)危險(xiǎn)性可燃液體。一旦輸油管道發(fā)生了泄露，遇到明火或高熱，同樣也會(huì)引起火災(zāi)和爆炸。（5）電源：空分裝置主要能耗是電耗，原料空氣壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)、氮壓機(jī)等，都是高壓用電的設(shè)備。（6）機(jī)械設(shè)備的噪聲及振動(dòng)：空氣壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)、氮壓機(jī)，噪聲及振動(dòng)都比較大，包括大功率的機(jī)泵、風(fēng)機(jī)噪聲在80-90dB（A）之間。

2.2空分裝置及其生產(chǎn)過程中可能存在的主要危險(xiǎn)因素

（1）爆炸：氧氣和液氧作為助燃介質(zhì)，可能會(huì)引起爆炸。（2）高壓：空氣壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)、氮壓機(jī)以及氣體儲(chǔ)罐等，帶壓設(shè)施為高壓危險(xiǎn)因素。（3）噪聲及振動(dòng)：噪聲及振動(dòng)危險(xiǎn)指空氣壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)、氮壓機(jī)及大功率機(jī)泵、風(fēng)機(jī)等，產(chǎn)生的噪聲及振動(dòng)。（4）機(jī)械傷害：機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)造成人員的傷害屬于機(jī)械傷害事故。（5）冷凍傷害：生產(chǎn)的產(chǎn)品如液氧、液氮、液氬等，在輸送過程中的閥門、泵、儲(chǔ)罐、管道、設(shè)備密封不嚴(yán)，或設(shè)發(fā)生裂紋、破碎，便會(huì)發(fā)生泄露事件，產(chǎn)品噴灑到操作員身上，造成人體的冷凍傷害。（6）窒息傷害：空分裝置生產(chǎn)的氮?dú)狻⒁旱⒁簹逡坏┬孤叮加锌赡茉斐刹僮鲉T窒息。（7）觸電：空氣壓縮機(jī)、增壓壓縮機(jī)、及氮壓機(jī)等，高、低壓用電設(shè)備和變配電，操作過程可能使操作員觸電傷害。

3 空分裝置在設(shè)計(jì)中采取的風(fēng)險(xiǎn)消除方法

3.1在設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇先進(jìn)、成熟并可靠的流程設(shè)備，要確保空分裝置與設(shè)備安全穩(wěn)定、長(zhǎng)周期滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行。

3.2為確保空分裝置的安全生產(chǎn)，在設(shè)計(jì)中主廠房要設(shè)置雙層窗戶，兩個(gè)檢修大門，兩個(gè)操作通行門，防火間距、泄壓要求、安全疏散等要求要全部滿足。

3.3設(shè)置空分設(shè)備吸風(fēng)口，選擇在乙炔站、電石渣堆、散發(fā)烴類及塵埃等設(shè)施全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。空分站在空氣清潔地段，散發(fā)乙炔及其他可燃?xì)怏w、粉塵等場(chǎng)所的全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。空分裝置的空分設(shè)備吸風(fēng)口應(yīng)在散發(fā)烴類、塵埃等設(shè)施全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。

3.4裝置內(nèi)設(shè)貫通式道路，道路有兩個(gè)出入口，且兩個(gè)出入口處于不同方位。

3.5在空分裝置建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取的主要防火、防爆措施：建（構(gòu)）筑物的耐火等級(jí)按二級(jí)設(shè)防；建構(gòu)筑物主要構(gòu)件采用非燃燒材料；承重鋼框架、支架、群座、管架均覆蓋耐火層，耐火層的耐火極限不低于1.5h。

3.6設(shè)計(jì)選用技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的現(xiàn)場(chǎng)儀表。自動(dòng)控制系統(tǒng)采用集散控制系統(tǒng)（DCS）實(shí)現(xiàn)對(duì)重要工藝參數(shù)的監(jiān)視、控制、操作、報(bào)警及聯(lián)鎖。

3.7空分裝置的防雷等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)中采取避雷針和避雷帶設(shè)施保護(hù)廠房和冷箱。凡與氧氣接觸的設(shè)備和管道均進(jìn)行脫脂處理，并設(shè)置防靜電設(shè)施：工作接地、保護(hù)接地、防雷接地、防靜電聯(lián)合接地，接地電阻不大于4歐姆。

3.8空分裝置設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)：在控制室設(shè)一臺(tái)火災(zāi)報(bào)警控制器，在裝置內(nèi)火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器和手動(dòng)報(bào)警按鈕。

3.9空分裝置中噪聲及振動(dòng)：機(jī)泵設(shè)備選用噪聲≤85dB（A）的產(chǎn)品，并設(shè)置在廠房?jī)?nèi)，放空管道加裝消音器，確保生產(chǎn)區(qū)噪聲滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.10空分裝置在裝置區(qū)內(nèi)設(shè)置環(huán)狀消防水管網(wǎng)，設(shè)置消火栓，空分裝置消防用水量為90L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間不小于3h；并根據(jù)空分裝置各危險(xiǎn)場(chǎng)所的生產(chǎn)類別、危險(xiǎn)等級(jí)，在主廠房、主控制和裝置區(qū)內(nèi)設(shè)置移動(dòng)式干粉滅火器和移動(dòng)式二氧化碳滅火器。

3.11對(duì)低溫設(shè)備和管道，進(jìn)行保冷隔熱處理，保冷層采用阻燃性泡沫塑料制品。

3.12壓縮機(jī)吸氣管道上設(shè)切斷閥和臨時(shí)過濾器，排氣管道上設(shè)置止回閥和安全閥、放空設(shè)施，壓縮機(jī)的各級(jí)排氣管道上設(shè)置溫度、壓力指示和溫度、壓力高報(bào)警及聯(lián)鎖停車。

4 結(jié)束語

在空分裝置設(shè)計(jì)過程中貫徹HSE管理理念，對(duì)空分裝置從各方面綜合分析項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)因素，并在設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)消除方法，確保裝置能夠安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]祁星，吳海萍.淺析HSE在空分裝置設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（17）：109.

[2]石油和化工工程設(shè)計(jì)工作手冊(cè)[M].中國(guó)石油大學(xué)出版社，2010.

（作者單位：龍蟒佰利聯(lián)集團(tuán)股份有限公司）