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）管理體系的簡稱，是近年來出現(xiàn)的國際石油天然氣工業(yè)通行的一種管理體系。HSE對設(shè)計的影響以及怎樣在設(shè)計中體現(xiàn)出HSE的理念，極其重要。將HSE理念引入到設(shè)計當(dāng)中，在設(shè)計階段就規(guī)避HSE的風(fēng)險和種種危害，既能確保設(shè)計產(chǎn)品也滿足技術(shù)要求，同時滿足HSE的要求。

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

伴隨經(jīng)濟發(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，對社會和企業(yè)的危害更是嚴(yán)重。因此在空分裝置設(shè)計的過程中要認(rèn)真貫徹HSE的管理理念，要同時考慮和評估到當(dāng)中潛在的HSE風(fēng)險，并配套落實風(fēng)險的控制和措施，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)計過程的風(fēng)險管理。

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氣、氧氣等氣體和液體產(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不同（在1大氣壓下，O2的沸點為-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高分子和無機材料形成的膜，對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)險識別

2.1 空分裝置及其生產(chǎn)過程中可能存在的主要危險源

（1）氧氣：氧氣是空分裝置的主要產(chǎn)品之一，具很強的助燃性，是乙類火災(zāi)危險物質(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。（2）碳?xì)浠衔铮涸谠峡諝庵杏猩倭刻細(xì)浠衔?，它們閃點都很低，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?，遇到高熱就可能引起爆炸。?）氮氣、液氮、液氬：氮氣、液氮、液氬等一些產(chǎn)品在空分裝置分餾塔中產(chǎn)生，泄露一旦發(fā)生，大氣中的氧含量會降低；在常溫、常壓條件下泄露的液氮、液氬，便會立即汽化，也能使氣體中的含氧量降低。輕度泄露會給操作員造成缺氧反應(yīng)；若是重度泄露，可能會導(dǎo)致操作員窒息死亡。（4）油料：空分裝置使用以透平油和潤滑油為主。透平油閃點≥195℃，屬于丙類火災(zāi)危險性可燃液體。一旦發(fā)生增壓透平膨脹機透平油管的泄露，遇到明火高熱便會引起火災(zāi)和爆炸。潤滑油閃點≥230℃，屬于丙類火災(zāi)危險性可燃液體。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、增壓壓縮機、氮壓機等，都是高壓用電的設(shè)備。（6）機械設(shè)備的噪聲及振動：空氣壓縮機、增壓壓縮機、氮壓機，噪聲及振動都比較大，包括大功率的機泵、風(fēng)機噪聲在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因素

（1）爆炸：氧氣和液氧作為助燃介質(zhì)，可能會引起爆炸。（2）高壓：空氣壓縮機、增壓壓縮機、氮壓機以及氣體儲罐等，帶壓設(shè)施為高壓危險因素。（3）噪聲及振動：噪聲及振動危險指空氣壓縮機、增壓壓縮機、氮壓機及大功率機泵、風(fēng)機等，產(chǎn)生的噪聲及振動。（4）機械傷害：機械設(shè)備運轉(zhuǎn)時造成人員的傷害屬于機械傷害事故。（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、儲罐、管道、設(shè)備密封不嚴(yán)，或設(shè)發(fā)生裂紋、破碎，便會發(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)的氮氣、液氮、液氬一旦泄露，都有可能造成操作員窒息。（7）觸電：空氣壓縮機、增壓壓縮機、及氮壓機等，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)計中采取的風(fēng)險消除方法

3.1在設(shè)計的時候選擇先進(jìn)、成熟并可靠的流程設(shè)備，要確?？辗盅b置與設(shè)備安全穩(wěn)定、長周期滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)的運行。

3.2為確保空分裝置的安全生產(chǎn)，在設(shè)計中主廠房要設(shè)置雙層窗戶，兩個檢修大門，兩個操作通行門，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，道路有兩個出入口，且兩個出入口處于不同方位。

3.5在空分裝置建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計中采取的主要防火、防爆措施：建（構(gòu)）筑物的耐火等級按二級設(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)計選用技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟合理的現(xiàn)場儀表。自動控制系統(tǒng)采用集散控制系統(tǒng)（DCS）實現(xiàn)對重要工藝參數(shù)的監(jiān)視、控制、操作、報警及聯(lián)鎖。

3.7空分裝置的防雷等級為二級，設(shè)計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)報警系統(tǒng)：在控制室設(shè)一臺火災(zāi)報警控制器，在裝置內(nèi)火災(zāi)危險區(qū)域設(shè)火災(zāi)報警探測器和手動報警按鈕。

3.9空分裝置中噪聲及振動：機泵設(shè)備選用噪聲≤85dB（A）的產(chǎn)品，并設(shè)置在廠房內(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)時間不小于3h；并根據(jù)空分裝置各危險場所的生產(chǎn)類別、危險等級，在主廠房、主控制和裝置區(qū)內(nèi)設(shè)置移動式干粉滅火器和移動式二氧化碳滅火器。

3.11對低溫設(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壓縮機吸氣管道上設(shè)切斷閥和臨時過濾器，排氣管道上設(shè)置止回閥和安全閥、放空設(shè)施，壓縮機的各級排氣管道上設(shè)置溫度、壓力指示和溫度、壓力高報警及聯(lián)鎖停車。

4 結(jié)束語

在空分裝置設(shè)計過程中貫徹HSE管理理念，對空分裝置從各方面綜合分析項目的風(fēng)險因素，并在設(shè)計中采取相應(yīng)的風(fēng)險消除方法，確保裝置能夠安全運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]祁星，吳海萍.淺析HSE在空分裝置設(shè)計中的應(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)計工作手冊[M].中國石油大學(xué)出版社，2010.

（作者單位：龍蟒佰利聯(lián)集團股份有限公司）