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道达尔题目

【附件3】道达尔杯化工安全设计大赛题目

2013-8-103:

07| 发布者:

 studentunion| 查看:

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摘要:

“道达尔杯”首届全国大学生化工安全设计大赛题目完成30万吨/年气体分离装置工艺设计及安全预评价。

作品应包括以下内容：

1.工艺设计部分

（1）30万吨/年气体分离装置带控制点的工艺流程图（PipingandInstr...

“道达尔杯”首届全国大学生化工安全设计大赛

题   目

完成30万吨/年气体分离装置工艺设计及安全预评价。

作品应包括以下内容：

1.      工艺设计部分

（1） 30万吨/年气体分离装置带控制点的工艺流程图（PipingandInstrumentationDiagram，PID），给出详细的控制方案并以文字说明；

（2） 30万吨/年气体分离装置设备平面布置图（EquipmentFloorplan）；

（3） 完成换热器、机泵、安全阀和容器的选型，以清单形式列出；

（4） 计算装置能耗。

2.      安全预评价部分

（1） 概述

① 预评价的目的；

② 预评价范围；

③ 预评价工作重点。

（2） 危险有害因素分析

① 主要危险、有害物质分析；

② 工艺过程中的危险及有害因素分析；

③ 生产过程危险及有害因素分析；

④ 其他危险及有害因素分析。

（3） 生产装置系统定性分析评价

① 采用预先危险分析法，对系统内设备进行定性安全分析评价，格式见下表（注：

每台设备一表）；

预先危险分析表

设备名：

设备位号：

序号

危险/意外事故

起因

影响/事故后果

危险分类

对策

1

2

3

注：

a. 危险/意外事故——填写危险/意外事故或潜在意外事故的名称；

b. 起因——填写危险/意外事故或潜在意外事故发生的原因；

c. 影响/事故后果——填写危险/意外事故或潜在意外事故对人和设备的影响或事故后果；

d. 危险分类——填写危险/意外事故或潜在意外事故的类别，见下表：

危险严重度分类

严重度分类

影响程度

可能造成的危险及损失

IV

致命的

可能造成人员死亡或系统损失

III

严重的

可能造成人员严重伤害、严重职业病、主要系统损坏

II

临界的

可能造成人员轻伤、职业病或主要系统损坏

I

可忽略的

不会造成人员轻伤、职业病，系统也不会受损

e. 对策——填写消除危险/意外事故或潜在意外事故的措施。

② 安全设备清单。

（4） 安全对策措施与建议

① 建筑场地及布置方面的对策措施

② 工艺及设备等方面的对策措施

③ 管理方面的对策措施

（5） 结论

作品以可工程实施为原则。

附录供选手参考，如给定的条件不足，可自行设定。

作品载体要求：

（1）      采用MicrosoftOffice进行文字、数据文本建档，以PDF格式提交。

（2）      采用AutoCAD绘图，图幅根据需要自行选定。

（3）      决赛作品纸质版以A4纸双面打印，图纸为蓝图。

首届全国大学生化工安全设计大赛评审委员会

2013年7月20日

附 录 1

30万吨/年气体分离装置

一、装置概况

装置原料系催化裂化装置所产的并经脱H2S、硫醇后的液化气，装置公称设计规模30万吨/年，年开工8400小时，操作弹性为60～120%，占地99×29=2871m2（除管廊外），共用管廊占地99×10=990m2。

主要产品是纯度≥99.6%（mol）的精丙烯，副产品有丙烷馏分、碳四馏分和燃料气。

装置按三塔流程设计，即脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯塔，其中丙烯塔板数较多（200层），为两塔串联。

装置采用集散型控制系统（DCS），配电间布置在联合装置配电间内。

二、工艺流程简述

本装置工艺过程分为脱丙烷部分、脱乙烷部分和精丙烯部分。

脱硫后的液化石油气进入本装置，经凝聚脱水器脱除游离水后进入脱丙烷塔进料罐（D001），液化气经脱丙烷塔进料泵（P001）从脱丙烷塔进料罐抽出，经原料-碳四换热器（E008）换热后再经脱丙烷塔进料加热器（E001）加热，以泡点状态进入脱丙烷塔（C001）第34层塔板。

E001热源为本装置回收的蒸汽凝结水。

脱丙烷塔采用了69层ADV高效浮阀塔盘，塔顶压力控制在1.9MPa（G）。

塔顶的C2、C3馏分经脱丙烷塔顶冷凝器（E012）冷凝冷却后，进入脱丙烷塔回流罐（D002）。

冷凝液一部分用脱丙烷塔回流泵（P002）抽出作为脱丙烷塔（C001）回流，另一部分用脱乙烷塔进料泵（P003）加压后作为脱乙烷塔（C002）进料。

塔底物料碳四馏分通过E008与原料换热后，再用碳四循环水冷却器（E009）冷却至40℃后送至罐区。

脱丙烷塔重沸器（E-002）的热源为0.45MPa蒸汽。

脱乙烷塔采用了57层ADV高效浮阀塔盘，塔顶压力控制在2.9MPa（G）。

塔顶碳二、碳三气体经脱乙烷塔顶冷凝器（E005）部分冷凝后，进入脱乙烷塔回流罐（D003），未冷凝的气体主要是乙烷和部分丙烯、丙烷，由回流罐上部经压控阀放至高压瓦斯管网。

冷凝液用脱乙烷塔回流泵（P004）送回脱乙烷塔顶全部作为回流。

脱乙烷塔底物料自压至精丙烯塔1（C003）第59层塔板，作为精丙烯塔进料。

脱乙烷塔重沸器（E003）热源为来自催化裂化装置的98℃热水。

丙烯塔分为两塔串联操作。

丙烯塔1（C-003）塔底丙烷馏分经丙烷冷却器（E007）冷却至40℃后，用丙烷馏分泵（P005）抽出送至罐区。

塔顶气体进入丙烯塔2（C004）底部，丙烯塔2底部液体由丙烯塔中间泵（P007）送回丙烯塔1顶部作为回流。

丙烯塔2顶气体经丙烯塔塔顶冷凝器（E013）冷凝冷却后，进入丙烯塔回流罐（D004），冷凝液用丙烯塔回流泵（P006）从丙烯塔回流罐抽出后一部分送回丙烯塔2顶部作为回流，另一部分经丙烯冷却器（E006）冷却至40℃后用丙烯产品泵（P008）送至罐区。

丙烯塔1重沸器（E004）热源采用来自催化裂化装置的98℃热水。

装置设停工线，当装置停工时，用泵P005将系统内物料抽出送至罐区。

不合格产品也通过此线送至罐区。

装置公用工程管线自系统引进。

三、分馏塔压力控制方案

项目

操作压力/MPa（G）

塔顶

塔底

脱丙烷塔

1.9

1.95

脱乙烷塔

2.9

2.95

丙烯塔1

1.96

2.02

丙烯塔2

1.90

1.96

四、生产控制

设计范围为气体分馏装置界区内的全部现场控制仪表。

DCS系统监控操作站控制系统另立单元设计。

本装置采用以计算机技术为基础的分散控制系统（下称DCS）。

对全装置进行实时控制、实时显示报警、并生成各种生产和管理用的记录和报表。

1）分馏塔压力控制

分馏塔压力恒定与否，对塔的平稳操作有很大影响，只有在压力稳定的条件下，才能保证分馏塔的产品质量。

本装置分馏塔均设有塔顶压力控制，其中脱丙烷塔、丙烯塔采用热旁路控制，增大或降低塔顶气相冷凝量，达到稳定塔顶压力的目的。

当脱丙烷塔压力过高时，还可进一步通过不凝气的排放来降低压力。

本次设计方案中，采用双调节阀控制，在操作和安装上都更加灵活。

脱乙烷塔顶的不凝气较多，直接通过排放不凝气控制塔顶压力。

2）物料平衡

本装置各工序间采用循向物料平衡控制，即下游随上游的物料的波动而及时变化，从而使进出装置的物料达到总体平衡。

为消除上下游物料波动的干扰，采用液位—流量串级均匀控制方案。

3）热量平衡

为保持塔的热量平衡，对加热蒸汽量和塔顶冷回流量进行流量控制，考虑到原料变化的影响，一般构成塔底温度―加热蒸汽量、塔顶回流罐液位―顶回流量串级调节方式。

4）装置自动化控制水平

为保证生产装置平稳运行、安全生产、降低能耗，提高产品收率、产品质量和操作水平，本装置采用集散型控制系统（DCS）实现对装置生产的监视和控制，以实现全装置的监视控制和自动保护。

DCS应适应工厂集中管理的要求及与上层工厂管理网络连接的可能性。

附 录 2

安全预评价部分参考文献

1.      李美庆. 安全评价员实用手册. 北京：

化学工业出版社，2007.5

2.      徐国财 等. 化工安全导论. 北京：

化学工业出版社，2010.9

3.      陈海群 等. 化工生产安全技术. 北京：

中国石化出版社，2012.1

4.      许文，张毅民. 化工安全生产工程概论. 北京：

化学工业出版社，2011.1

化工安全工程概论（第2版）

《化工安全工程概论（第2版）》针对化学工业物质种类繁多，加工过程复杂、多样、高温、高压等不安全因素，在化工产品开发和生产中，从原料、中间体到成品大多具有易燃、易爆、有毒、有害等危险性，损害和伤亡事故多发等特点，从工厂设计到操作、压力容器、机电设备运行和维护，以及化工系统分析与评价，全面介绍了防火、防爆、防毒、防腐蚀、防职业损害等安全理论和技术。

　　全书共分九章，分别是：

绪论；物质性质、物化原理与安全；化工厂设计和操作安全；燃烧和爆炸与防火防爆安全技术；职业毒害与防毒措施；压力容器和机电设备安全；工业腐蚀与预防措施；普通工业安全卫生；系统安全分析与评价。

　　本书既可作为化工类专业本科生化工安全课程教材，也可作为化工生产技术人员、管理人员安全培训教材，以及消防、工厂安全评价人员的参考书。

第一章绪论

第一节化学工业发展与对安全的新要求

一、化学工业发展概况

二、化学工业发展伴生的新危险

三、化学工业发展对安全的新要求

第二节化学工业的危险与安全

一、化学工业危险因素

二、化工装置紧急状态

三、化学工业安全措施

第三节化工安全理论和技术的发展动向

一、化工危险性评价和安全工程概述

二、安全系统工程的开发和应用

三、人机工程学、劳动心理学和人体测量学的应用

四、化工安全技术的新进展

思考题及练习题

第二章物质性质、物化原理与安全

第一节化学物质及其危险概述

一、危险化学品分类

二、化学物质的危险性

第二节易燃物质的性质和特征

一、易燃物质的性质

二、易燃物质的类别和火险等级

三、物质易燃性评估

第三节毒性物质的性质和特征

一、毒性物质的类别

二、毒性物质的临界限度和致死剂量

三、毒性物质的毒性等级和危险等级

第四节反应物质的性质和特征

一、化学物质的反应性能

二、反应物质不稳定性结构因素和热力学表征

三、反应物质的氧差额

第五节压力系统热力学行为与危险性

一、温度对蒸气压的影响

二、相变引起的体积变化

三、不同物质蒸气和液体的密度

第六节化学反应系统物化原理与安全

一、化学反应动力学

二、反应物质的非互容性质

三、化学反应类型及其危险性

第七节化工操作原理与安全

一、化学反应与热量传递

二、相平衡与组元分离

三、相混合和相分离

四、物料的输送和机械加工

思考题及练习题

第三章化工厂设计和操作安全

第一节工厂的定位、选址和布局

一、危险和防护的一般考虑

二、工厂的定位问题

三、工厂选址的安全问题

四、工厂布局的安全问题

第二节化工工艺设计

一、工艺流程图

二、管线配置图

三、过程物料的安全评价

四、工艺路线的选择

五、工艺设计安全校核

第三节化工单元区域规划

一、加工单元区域的规划

二、单元区域的管线配置

三、单元装置和设施的安全设计

第四节压力容器的设计、制造和检验

一、压力容器概述

二、压力容器设计

三、压力容器的制造和安装

四、压力容器定期检验

五、压力容器安全附件

第五节化工装置维护

一、化工维护的必要性

二、预防维护

三、非常规运行和有关作业的维护

四、设备的维护

第六节公用工程设施安全

一、电气设施

二、水和蒸汽设施

三、供氧空气和辅助气体设施

四、废料处理设施

思考题及练习题

第四章燃烧和爆炸与防火防爆安全技术

第一节燃烧要素和燃烧类别

一、燃烧概述

二、燃烧要素

三、燃烧形式

四、燃烧类别、类型及其特征参数

第二节燃烧过程和燃烧原理

一、燃烧过程

二、燃烧的活化能理论

三、燃烧的过氧化物理论

四、燃烧的连锁反应理论

第三节燃烧的特征参数

一、燃烧温度

二、燃烧速率

三、燃烧热

第四节爆炸及其类型

一、爆炸概述

二、爆炸分类

三、常见爆炸类型

第五节爆炸极限理论与计算

一、爆炸极限理论

二、影响爆炸极限的因素

三、爆炸极限的计算

第六节燃烧性物质的贮存和运输

一、燃烧性物质概述

二、燃烧性物质的危险性

三、燃烧性物质的贮存安全

四、燃烧性物质的装卸和运输

第七节爆炸性物质的贮存和销毁

一、爆炸性物质概述

二、爆炸性物质的贮存

三、爆炸性物质的销毁

第八节燃烧和爆炸事故的调查和分析

一、概述

二、事故的调查程序和步骤

三、燃烧和爆炸分析

第九节火灾爆炸危险与防火防爆措施

一、物料的火灾爆炸危险

二、化学反应的火灾爆炸危险

三、工艺装置的火灾爆炸危险

四、防火防爆措施

第十节有火灾爆炸危险物质的加工处理

一、用难燃溶剂代替可燃溶剂

二、根据燃烧性物质的特性分别处理

三、密闭和通风措施

四、惰性介质的惰化和稀释作用

五、减压操作

六、燃烧爆炸性物料的处理

第十一节燃烧爆炸敏感性工艺参数的控制

一、反应温度的控制

二、物料配比和投料速率控制

三、物料成分和过反应的控制

四、自动控制系统和安全保险装置

第十二节火灾和爆炸的局限化措施

一、火灾爆炸局限化概述

二、安全装置和局限化设施

三、火灾爆炸局限化布局和措施

四、可燃物泄漏的预防措施

第十三节灭火剂与灭火设施

一、灭火的原理及措施

二、灭火剂及其应用

三、灭火器及其应用

四、灭火设施

思考题及练习题

第五章职业毒害与防毒措施

第一节毒性物质类别与有效剂量

一、毒性物质概述

二、毒性物质分类

三、毒性物质有效剂量

第二节毒性物质在化工行业中的分布

一、无机化工

二、有机化工

三、化肥和农药

四、材料工业

五、涂料、染料和其他专用产品

六、化学试剂、催化剂和助剂

第三节化工常见物质的毒性作用

一、刺激性气体

二、窒息性气体

三、金属及其化合物

四、有机化合物

五、化学致癌物

第四节化学物质毒性的影响因素

一、化学结构对毒性的影响

二、物理性质对毒性的影响

三、环境条件对毒性的影响

四、个体因素对毒性的影响

第五节毒性物质侵入人体途径与毒理作用

一、毒性物质侵入人体途径

二、毒性物质毒理作用

第六节物质毒性资料的应用

一、毒性物质化学结构与相对分子质量

二、毒性物质的物性

三、动物试验和毒性等级

第七节职业中毒及其诊断过程

一、职业中毒定义

二、职业中毒特点

三、职业中毒诊断依据

四、职业中毒诊断过程

第八节职业中毒的临床表现

一、呼吸系统

二、神经系统

三、血液系统

四、消化系统和泌尿系统

第九节急性职业中毒的现场抢救

一、现场急救设施

二、急性中毒的现场处理

三、现场抢救

第十节防止职业毒害的技术措施

一、替代或排除有毒或高毒物料

二、采用危害性小的工艺

三、密闭化、机械化、连续化措施

四、隔离操作和自动控制

第十一节工业毒物的通风排毒与净化吸收

一、通风排毒措施

二、燃烧净化方法

三、冷凝净化方法

四、吸收和吸附净化方法

第十二节车间空气中毒物的测定与评价

一、尘、毒空气样品的采集

二、空气样品测定方法

三、劳动环境评价

思考题及练习题

第六章压力容器和机电设备安全

第一节蒸汽锅炉的安全运行和管理

一、锅炉分类及其参数系列

二、锅炉运行安全

三、锅炉常见事故及处理

四、锅炉给水安全

第二节压力容器的操作、维护和安全状况评定

一、压力容器安全概述

二、压力容器的操作与维护

三、压力容器破坏形式和缺陷修复

四、压力容器安全状况等级评定

第三节高压工艺管道的安全技术管理

一、概述

二、高压管道的设计、制造和安装

三、高压管道操作与维护

四、高压管道技术检验

第四节动机械安全技术

一、人的不安全行为

二、动机械的不安全状态

三、动机械安全防护

第五节电气设备危险与防护

一、电气危险概述

二、电流对人体的作用

三、触电防护技术和措施

四、触电急救

第六节压缩机操作与维护

一、压缩机操作中的危险因素

二、压缩机操作安全

三、压缩机故障处理

第七节泵操作安全

一、往复泵操作安全

二、离心泵操作安全

思考题及练习题

第七章工业腐蚀与预防措施

第一节工业腐蚀及其危害

一、工业腐蚀概述

二、腐蚀机理

三、腐蚀的危害与损失

第二节工业腐蚀的典型类型

一、全面腐蚀

二、缝隙腐蚀

三、孔腐蚀

四、氢损伤

第三节应力腐蚀裂纹

一、应力腐蚀概述

二、应力腐蚀的机理与特征

三、应力腐蚀的影响因素

第四节腐蚀监测技术

一、电参数监测法

二、物理监测技术

三、腐蚀环境监测法

第五节设计和选材的防腐考虑

一、防腐设计

二、选材防腐考虑

第六节材料的防腐措施

一、电化学保护

二、缓蚀剂的应用

三、金属表面保护层

四、非金属保护层

思考题及练习题

第八章普通工业安全卫生

第一节普通职业危险与安全

一、跌落、碰砸伤害危险与防护

二、人力、机械搬运安全

三、机械危险与防护

第二节噪声的污染与治理

一、声音的物理量度

二、噪声的分类与频谱分析

三、噪声的危害与评价

四、噪声的预防与治理

第三节静电的危害与消除

一、静电产生的物质特性和条件

二、物质和人体静电的带电过程

三、静电的危险与危害

四、静电的预防与消除

第四节辐射的危害与防护

一、辐射线的种类与特性

二、非电离辐射的危害与防护

三、电离辐射的危害与防护

第五节工业卫生管理

一、生产中的有害因素

二、有害因素对人体的作用

三、职业病的诊断标准和预防措施

四、职业健康监护

第六节工业卫生设施和防护器具

一、通风与采暖

二、采光与照明

三、辅助设施

四、个人防护器具

思考题及练习题

第九章系统安全分析与评价

第一节安全系统工程简述

一、系统与安全

二、基本程序和方法

三、应用特点

第二节系统危险性分析

一、危险性及其表示方法

二、危险性分析的基本要素

三、危险性分析的步骤和方法

第三节故障类型、影响及致命度分析

一、故障类型及影响分析

二、致命度分析

三、应用实例

第四节道化学公司火灾爆炸危险指数评价方法

一、物质系数

二、单元工艺危险系数

三、安全设施补偿系数

四、单元危险与损失评价

第五节事故树分析及其应用

一、事故树分析概述

二、事故树编制

三、事故树实例

四、事故树分析与计算

思考题及练习题

参考文献