常州大学环境与安全工程学院
化工安全工程学课程设计指导书
葛秀坤 徐炜
4.建设项目厂址选择可行性分析
4.1自然条件的研究分析
厂区位于位于南京化学工业园区，南京化学工业园区位于南京市域北部，长江北岸，依托长江深水岸线而建，自然地理条件优越，区位交通优势突出，化工产业基础雄厚，南京地区的多家大型骨干企业均分布在园区内及周边紧邻。 南京位于北纬31º13´—32º36´，东经118º19´—119º24´。滨临长江，东距出海口360公里，属亚热带季风气候区，四季分明，无特殊冷热气象和自然灾害，年平均降雨量1000mm，无霜期230天左右，自然条件优越，非常适合建厂和居住。
南京远离地震断层及大断裂交汇区，地震烈度在6度以下，可不考虑防震措施。厂区土壤条件良好，不需要修建良好的地基即可建造建筑物，构筑物和安装机械设备。厂区地下无矿藏，古河，古井和废弃矿坑。
南京是典型的亚热带气候，年平均气温15.4℃，最热月平均气温28.2℃。一年四季降水量，较多春季潮湿多雨，夏季日照时间长，温度较高，因此厂区建筑要考虑防高温，防潮等影响。云雾，风沙，落霜等变化
无常的天气较少，不会影响化工厂的正常生产经营。 4.2生产条件的研究分析
本设计选择连续法生产氯苯，氯化在苯的沸腾温度下进行，氯化器装有催化剂(铁屑或 无水氯化铁)，反应热由苯和少量氯苯气化带出。 干燥的苯经转子流量计计量后加入氯化器底部，与经计量计的干燥氯气须流进氯化器反应。反应的副产物盐酸气体及部分苯和氯苯蒸汽经石墨冷凝器冷凝，再经吸收塔用粗氯苯喷淋吸收，当吸收液含苯达到32～36%时，混入酸性氯化液进中和装置，而气体吸收成31%的副产物盐酸。氯化器流出的酸性氯化液经水洗后，用碱液中和除去残余的酸及三氯化铁，再经盐酸干燥器，预热至一定温度后加入精馏塔，从塔顶得到氯苯，塔釜残液间断放出，回收其中的二氯化苯。 4.2.1生产条件的优势
1.南京化学工业园是新世纪南京经济建设的重点工程，也是中国石化集团重点发展的化学工业基地之一,南京地区的多家大型骨干企业均分布在园区内及周边紧邻包括中国石化集团、中国化工集团、BASF、BP、塞拉尼斯、美国空气化工产品公司等一批国内外知名化工企业在园区投资落户，累计投资超过50亿美元
2.设备工艺已进行改良，采用连续法生产氯苯，反应转化率高，易形成大规模工业生产。
3.厂区周围人力资源丰富，享受及支持，技术人才条件得天独厚。 4.注重环保及资源回收再利用，三废排放均能达到要求 5.氯苯市场需求量大，市场前景广阔 4.2.2生产条件的不足
1.南京地区人口过于密集，且化工园区内一旦发生事故将变得异常棘手。 2.设备检测能力不能达到国际先进水平
3.远离原料产地，需要长途运输，成本较高
4.储罐储存量较大，且精馏，氯化阶段，喷淋吸收过程危险因素和不确定因素较多，不利于安全生产
5.生产过程中所用设备整体而言可靠度低，一旦其中任何部位发生故障都将影响生产
4.3安全条件的研究分析
4.3.1氯苯安全生产存在的问题 1作业复杂，技术整体水平不高
氯苯生产系统是一个复杂的过程，生产环节繁多，作业场所狭窄，劳动条件很差。由于不同的生产条件和不同的罐区情况，伴随着不同的灾害隐患，稍有不慎或处理不当，就有可能发生中毒、触电、爆炸等各种事故。 2 安全生产设备和技术研究投入不足
近年来化工生产发生的伤亡事故中，50%左右是由设备设施工具附件有缺陷、安全设施缺少或有缺陷、生产场所环境不良、个人防护用品缺少等原因造成的，而这些问题都可以归结为安全生产设备投入不足。针对急需要解决的问题，应开展了一些科研项目的研究，并投入一定的经费。
3专业技术人员缺少，企业管理水平不高
现在化工行业蓬勃发展，但化工技术专业人才奇缺，有经验的技术人员就更少了。，从事技术管理层面的很多是外行，这直接导致在技术上有很大的缺陷，一旦出现紧急情况很难处理。对氯苯生产、安全知识的贫乏；内部各方面管理工作薄弱，管理制度不健全，缺乏管理机构和人员。
4 法规体系不健全
安全立法工作虽然已经颁布10年多，对化工安全生产工作起到了非常重要的指导作用，但一直未能形成完整的法规体系，主要是因为缺乏系统性。另外没有强制性的法律挂法和专门的人员行使职责，不能按照《安全生产法》、《安全生产许可证条例》、《安全生产违法行为行政处罚办法》的规定进行关闭。 4.3.2 加强氯苯安全生产的对策
1 加大科技资金投入，攻关安全生产技术难题
目前，安全生产迫切需要解决的关键性技术难题主要有：氯气开采环境治理、火灾监测与预报、氯苯安全生产检测检验技术和测试仪器开发等。攻克安全生产的关键性技术难题，需要国家积极地从、资金等方面予以扶持和引导，充分调动企业、科研院所及社会各方面的力量来攻关。
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2 加大安全投入，确保安全生产
安全投入是安全生产的最基本保障，应根据工厂实际情况，以达到保证安全生产的需要为准则，有计划地搞好安全设备更新等资金的投入，使主要生产系统的各环节具备安全生产条件。企业是安全投入的主体，要按规定从成本中列支各项安全生产专项资金，加强财务审计，确保专款专用。另外，国家和地方财政部门要支持安全设备投入和技术的改造，同时发展各种社会保障机制，使安全投入的保障有多种方式和渠道来保证。 3 完善安全生产法规，强化监管队伍
以《安全生产法》为母法，充分借鉴工业化国家的发展经验，针对非煤矿山实际，确定非煤矿山的法规体系框架，制订安全立法规划。集中力量抓紧制定配套法规规章，认真做好安全生产技术规范和标准的制定、宣贯和实施工作，开展安全质量标准化活动。当前的重点主要是：修订《化工安全法》的起草与《安全生产法》的配套规章
4 加强安全培训和教育
安全教育的对象是人，是安全教育的主体。所以加强对职工的安全教育，提高职工的安全意识是防止事故的重要手段。企业应当重视并加强职工岗前培训、岗位培训等常规性教育机制，实行安全准入制度，要求全员必须持证上岗，未经过培训的人员坚决不得上岗，从而使职工能够加强安全意识、提高操作技能、熟悉避灾救护知识、掌握事故预防措施和处理方法。企业应严格把关专业人才配备标准，重要操作岗位必须对持有专项证书后的人方可上岗，这对于解决化工安全生产问题和提高事故抵御事故能力是行之有效的。 4.3.3 建设项目内在的危险、有害因素对周边区域的影响分析
1.盐酸具有刺激性和腐蚀性,能烧伤皮肤和眼睛,液碱能同时烧伤皮肤和眼睛
2.苯和氯苯属于易燃易爆品，应加强对其控制和防范，一旦发生火灾爆炸应立即采取措施解救。
3. 离心泵
主要危险：泵输不出液体；流量不足或扬程太低；电流过大；轴承过热；泵振动过大，有杂音；密封处漏损过大。泵的安全运行的关键是加强日常检查，包括：定时检查各个部轴承温度；定时检查各个出口阀压力、温度；定时检查润滑油压力，定期检验润滑油优质；检查填料密封泄漏情况，适当调整调料压盖螺栓松紧；检查传动部件无松动和异常声音；检查各连接部件紧固情况，防止松动；泵在正常运行中不得有异常振动声响，各密封部位无滴漏，压力表、安全阀灵活好用。 4.换热器
主要危险：法兰泄露；污垢导致热效率降低；管子的腐蚀、磨耗；管子振动；由于管组装部位松动形成的泄露
安全技术：选择恰当的换热器、选择恰当的轴密封装置、换热器的安全运行。 5.反应釜
主要危险：反应失控冲料爆炸、物料泄露、高温烫伤
安全技术：选择有资质厂家生产的设备，釜体及封头应有足够的强度 、刚度和稳定性及耐腐蚀能力；反应釜及安全附件定期由相关部门进行检测、检验，发现问题即使维修；如果涉及到易燃易爆物料，电机应采用防爆电机，并配备备用电源；加强安全管理，制定安全管理和安全操作规程，即使进行安全检查，严防跑冒滴漏，制定事故应急预案.
6.生产过程中可能会产生噪声、粉尘危害，应采用敞开式厂房，保持良好通风，使苯，氯苯
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浓度降低到安全范围以下
7.生产过程受气候条件影响不大，但仍应采取防震防雷击的措施，防患于未然。 4.3.4 各项安全生产检测标准
危险性物料主要物性表
名称 分子量 熔点 沸点 闪电 火灾级别 爆炸上下国家卫生限 标准 甲类 甲类 1.3%/7.1% 40 mg/m³ 1.8%/9.6% 50 mg/m³ 苯 氯苯 78 71 5.5 -45.21
80.1 131.5 -11 29.4 管道内流体常用流速范围
流体类别及情况 循环水（0.8MPa以下） 蒸汽(<1.0MPa) 易燃易爆液体 氯气 冷凝水主管道 冷凝水支管道 压缩空气
7.1供水系统的安全设施分析及评价 7.1.1设备故障
流速范围/(m/s) 1.5~3.0 20~30 <1 <8 4~15 2.0~8.0 10~12 主要指常用的多级离心泵，单级离心泵或注水器等设备。 给水多级泵的故障现象和原因：
1.泵不吸水，其压力表指针剧烈跳动，原因是注入水量不够或管接头漏气。 2.水泵有堵塞现象或密封环磨损造成水流量不足。
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3.吸水管阻力大或吸水处有空气渗漏造成泵内声音异常不出水。 4.机电流过大，是因为填料压盖太紧，电机轴承损坏或供水量增大。 5.泵振动大，轴承过热，是因为泵与电机联轴器不同心或轴承缺油。 6.轴断裂，是因为叶轮卡住或泵内零件松脱卡住。 7.严重漏水，是因压盖罗丝松动或填料损坏。
7.1.2管网系统故障。
1.水管网设计布置不合理。
2.制和调整给水量的截止阀、止回阀、手动或自动调节阀失灵或损坏。 3.水罐水位太低或热力除氧罐缺水。
4.煤器内产生汽化，锅筒打不进水。因为多级泵停止后，给水止回阀失效，锅筒内蒸汽倒流至省煤器内，使省煤器出口水温超过饱和水温度而产生汽化。
5.筒给水管孔眼被水垢堵小，影响供水量。 7.1.3操作故障。
1.人对水位判断失误，将给水调节阀方向开错。
2.以间断式给水，使给水多级泵频繁开停，导致泵内汽化倒流，扩大为多级泵产生气蚀和水冲击。
3.工人责任心不强，导致给水系统出现故障而中断锅炉给水。 7.1.4防范措施
(1)给水设备选型和管网设计
1.给水系统的布置和给水设备及其务用的台数与容量，应能满足锅炉满负荷运行的最大耗水量，一般应留有25%~35%的裕量；其扬程也应留有至少35%裕量。 笔者曾对10个厂家生产的10台在用SZL10—1.25型组装水管锅炉调查，有5台原匹配流量为15t/h的多级泵运行正常；而另有5台原匹配流量为12t/h的多级泵已有4台改为大泵（流量均大于12t/h）。使用单位换泵的理由是：流量12t/h多级泵有时不能满足锅炉满负荷乃至超负荷用水要求；改为大泵后，锅炉因给水系统故障而停炉的概率锐减，达到安全可靠供水的目的。
2.压力不同的锅炉应有单独给水管道，且给水压力差不超过其中最高工作压力的20%时，可以由给水总管向锅炉供水。
3.入口处给水管上应装设给水截止阀和止回阀，同时通向锅筒的给水管上均应装设截止阀止回阀。并且截止阀应装在锅筒和给水止回阀之间，并与给水止回阀紧接相连。
4.蒸发量大于4t/h的储罐，应装设自动给水调节器，并在工人便于操作的地点装设手动控制给水装置。
5.储罐容量要足够，给水管道工艺流程要合理。 (2)给水设备管网和阀门仪表的维护保养
1.倘若给水多级泵进口水轮有异物堵塞，降低了供水量和扬程，则可拆去进水截止阀，由锅炉反向冲洗水泵水轮，察看有无异物排出。否则，就要拆泵检查后重装。
2.储罐内因进水管孔眼水垢堵塞而减少水流量时，应及时停炉检修投通孔眼；根治的办法是，搞好水质处理，确保软化水质达标，消除水垢。
3.为了便于管网排气，要求多级泵出口管上装设排气阀；同时省煤器出口管上也应装设排气阀。倘若给水管中有气体，多级泵不上水时，只要打开排气阀排气，水泵立即上水。
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(3)严格执行给水系统安全操作规程，认真监视锅炉水位和给水泵的压力、流量和电流，杜绝误操作现象，以保证给水设备和管网系统经常处于完好状态。 7.2供电系统的安全设施分析及评价 7.2.1. 电器设备措施
为防止电气设备、线路因短路、过载等故障而产生引燃温度、引起电气火灾，除按
常规设置过载、过电流、短路等电气保护装置处，装高漏电流超过预定值时，能发出声、 光报警信号或自动切断电源的漏电保护器。 1.配置要求
根据燃、爆介质的类、级、组和火灾爆炸危险场所的类、级、范围，配置相应符合 国家标准规定的、防爆等电气设备（包括线路导线、接地装置），防爆电气设备的配置应 符合整体防爆要求。 2隔离
在火灾爆炸危险场所需要使用非防火、防爆型电气设备时，可将这些设备分
室安装在非火灾爆炸危险场所；当安装一般电气设备的非火灾爆炸危险场所贴邻爆炸危险 场所时，还应采取密封措施防止爆炸性混合物进入，同时应采用正压（冲气）型、允油型 电气设备和正压室等措施以保证安全。 3.联锁保护装置
应设置爆炸危险气体浓度检测报警装置并与事故通风装置联动 7.2.2故障分析及处理
一是短路故障。短路是指具有电位差的两点，通过电阻值很小的导电体直接短接的一种电气事故。当发生短路事故时，短路回路中的短路电流值比正常运行情况下的额定电流值大几倍，几十倍，甚至上百倍，这样大的电流在极短的时问内就可能造成电缆和电气设备的损坏、供电中断，从而引发着火事故和爆炸事故。
二是过负荷。过负荷是指供配电回路中实际工作电流值超过了额定电流值，过电流时间也超过了规定的允许时间，如果过负荷现象较长时间存在，就可能造成电缆和电气设备的损坏，从而引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。
三是欠电压。欠电压是指电动机所接电网点实际工作电压低于电动机额定工作电压，并低于电动机允许的最低工作电压值。
在这种低电压状况下，电动机工作电流增大、温度升高，如果低电压现象较长时问存在，就可能造成电机绝缘损坏，从而引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。
四是单相接地故障。单相接地故障是指相线对地或与地有联系的导电体之间的短路，是短路事故的一种。它包括相线与大地、配电和用电设备的金属外壳、金属接线盒、金属管道或构件、水沟等之间的短路。对于高压电网，过大的电网将产生较大的单相接地电容电流。接地故障短路电流虽然较小，但与它有联系的电气设备和管道的外露可导电部分对地和装置外的可导电部分之间存在故障电压，此电压可使触摸到的人身遭到电击，也可因其对地所产生的电弧或电火花引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。
五是漏电故障。漏电故障是指电气设备的绝缘受到损坏或老化，使绝缘电阻降低，从而形成电气设备对地之间的放电或电弧现象，漏电故障是接地故障的一种。漏电故障的结果，不仅
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会使电气设备进一步损坏，形成短路事故，而且还可能导致人身触电和瓦斯煤尘爆炸事故。 六是单相断线故障。单相断线是指三相供电系统中有一相断线。电动机在运行中发生一相断线还能保持运行，但功率减小，只有三相运行时的1／2～1／3，随着负荷力矩的下降，电动机转速也相应降低，电流增大，一般比正常电流增大30％～40％，使电动机绕组烧坏，从而引发电气事故。
防范措施:
为防止电气设备、线路因短路、过载等故障而产生引燃温度、引起电气火灾，除按
常规设置过载、过电流、短路等电气保护装置处，装高漏电流超过预定值时，能发出声、 光报警信号或自动切断电源的漏电保护器。 7.2.3电气方面的安全及防火要求 7.2.3.1电气安全要求
ａ.加强设备管理维护,杜觉.跑、冒、滴、漏防止应酸水、酸雾、酸性物料等腐蚀. 电气线路及用电设备。
ｂ.生产区域内电气线路安装、设置桥架和安装保护套管电机等设备电源,线安装不 可沿地面铺设。
ｃ.所有用电设备及照明应具有防爆性能,接线盒应密封完好,电源电缆线不可留中间 接头。
ｄ配电房应设置在干燥通风、易燃气体浓度低的地方,并有防虫鼠害功能。
ｅ厂房,内搭接临时电缆应征得有关人员及车间同意,非电工不得进行电气作业。 ｆ厂房应有完好的避雷装置,并符合技术要求。
ｇ电气作业检修应设置醒目标志或标牌。
ｈ停电或合闸,应先将有关用电电器开关断开后,方可关闸。 7.2.3.2电气火灾处理
ａ发生火灾后,应先切断电源。
ｂ贵重仪器及电机火灾,应用二氧化 碳灭火机或干粉灭火机,不得用泡沫灭火。 ｃ一般动火线路或照明线路火灾,可用干粉灭火机或泡沫灭火机灭火。
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