精細化工企業的防火設計探討
發布時間：
2023-10-10 10:14
精細化工，它是由化學合成( 或從天然物質中分離、提取) 、精制加工和商品化等三個部分組成，大多以靈活性較大的多功能裝置和間歇方式進行小批量生產，化學合成多數采用液相反應、流程長、精制復雜、需要精密的工程技術 。 精細化工生產過程會使用大量有機溶劑( 甲 醇、 乙醇、 乙酸乙酯、 醋酸等) ，反應過程中通常在高溫、高壓下進行。 大多數的有機溶劑具有易燃、易爆的特性，在生產過程中有機溶劑的揮發和不正常泄漏，會形成爆炸危險環境，設計本身存在缺陷或生產過程中稍有操作不當產生點火源，便會引起火災爆炸事故。 這就要求在設計過程中，要認真研究介質的爆炸特性，綜合考慮安全、 環保、 合理、有效的防火防爆措施，確保精細化工生產過程中人員、廠房和設備的安全。
1 精細化工企業防火設計的標準規范問題
在工程設計中，對于化學品的火災危險性、 燃爆特性等要高度重視，設計應特別謹慎。 精細化工的生產與石油化工的生產有著很大的不同，精細化工生產有著其工程設計的特殊性，精細化工多為間歇操作，自 動化程度相對較低，設備小靈活性大，設備多布置在封閉式廠( 庫) 房建筑內，而石油化工多為連續化生產，自動化程度高，設備多布置在露天框架內。
現行的有關工業防火防爆標準規范主要有: 《工業企業總平面設計規范》( GB50187) 、 《化工企業總圖 運輸設計規范》( GB50489) 、《石油天然氣工程設計防火規范》( GB50183) 、《石油化工企業設計防火規范》( GB50160) 、《建筑設計防火規范》( GB50016) 、《石油庫設計規范》( GB50074) 、《爆炸危險環境電力裝置設計規范》( GB50058) 、《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》( GB50493) 等。
按照國家安全監管總局和住房城鄉 建設部《關于進一步加強危險化學品 建設項目 安全設計管理的 通知》 安監總管三〔2013〕 76 號的相關要求: “具有爆炸危險性的建設項目 ，其防火間距應至少滿足 GB50160 的要求。 當國家標準規范沒有明確要求時，可根據相關標準采用定量風險分析計算并確定裝置或設施之間的安全距離”。
《石油化工企業設計防火規范》( GB50160)中規定了工石油化工產品的煉油廠、 石油化工廠、 化纖廠等裝置的設計間距要求，而對精細化工企業廠房的防火間距沒有明確要求，在規范 P86 頁的條文解釋中做了說明: 其中，對建筑物之間的防火間距，本規范未做規定的均按現行國家標準《建設設計防火規范》GB50016 執行。
國家現在還沒有針對精細化工企業的防火規范，導致各地精細化工企業的設計參考的標準不一致，各地安監部門和安全專家有著不同的理解，在安全審查時有的地方按《石油化工企業設計防火規范》GB50160 的工藝裝置來要求防火間距( 例如甲類裝置之間要求 30 m) ，有的地方按《建設設計防火規范》GB50016 來要求防火間距( 例如甲類廠房之間要求 12 m) ，存在不同的理解，各地要求不一致，增加了設計的難度，影響了項目建設進度。 對于精細化工廠，按石化規設計，顯然間距過大，不僅浪費土地資料，增加企業成本，也難以達到各地規劃部門規定的投資強度、容積率等指標要求。
2 廠房內防火防爆的安全設計要點
精細化工廠房內的防火設計主要從工藝設計、 設備布置、設備及管道設計等方面進行考慮，其他專業內容諸如: 電氣儀表設計、建筑設計、通風系統設計、給排水設計等按照相關專業標準規范設計，本文不做論述。
2.1 工藝設計
( 1) 選擇物質危險性相對較小、 工藝過程較緩和成熟的工藝路線。 宜采取較低的溫度和壓力，將可燃物質限制在密閉的容器內。
( 2) 對涉及“兩重點一重大”的項目，按照國家相關規定，采用自動化控制技術控制工藝操作程序和工藝過程的物料比、溫度、壓力、液位等工藝參數。 工藝系統應采用安全可靠的生產技術和設備，并根據其生產的火災危險性、 工藝過程危險和風險分析結果，確定安全完整性等級( SIL) ，設置相應的安全聯鎖、緊急停車系統及安全儀表系統( SIS) 。
( 3) 盡量防止易燃易爆物料泄漏、 外逸，實現密閉化、 管道化生產。 控制物料的泄漏量，推薦采用 泄漏檢測與修復技術( LDAＲ) 設置固定或移動檢測設備，定期檢測各類反應釜、物料輸送管道、泵、閥門、法蘭等泄漏點，及時修復超過一定濃度的泄漏點，控制泄漏。
2. 2 設備布置
( 1) 精細化工廠房平面布置，其外形一般分為 長方形、 L形、T 行等。 長方形便于總平面圖的布置，節約用地，有利于設備布置，縮短管線，易于安排疏散通道，有利于自 然采光和通風。 廠房一般采用鋼筋混凝土框架和排架結構，抗爆性能好，一般經濟跨度控制在 6 m 一跨，廠房寬度一般控制在 21 m 以內，以利于利用外墻泄壓。
( 2) 在滿足工藝流程、安全環保的前提下，平面布置要合理分區，設備布置應緊湊，限制和減少爆炸危險區域的范圍，將爆炸區域與非爆炸區域、 不同等級爆炸區域用防爆墻體隔開，連通處應設置門斗等防護措施。 有爆炸危險的甲、乙類設備布置在廠房的一端或一側或多層建筑的頂層，采用易于泄壓的門窗及輕質屋頂泄壓。
( 3) 設備布置要滿足工藝流程順序，保證水平方向和連續方向的連續性。 充分利用高低位差布置，計量槽、高位槽、冷凝器布置在最高層，主要反應設備布置在中層，儲罐、泵等布置在最下層。
( 4) 很多精細化工企業由于工藝的特性需求，多將生產、包裝、儲存、控制化驗、辦公等設施組合布置在聯合廠房內。 但現在按照國家安全監管總局和住房城鄉 建設部《關于進一步加強危險化學品建設項目 安全設計管理的通知》安監總管三〔2013〕76 號的相關要求，對涉及“兩重點一重大”的建設項目 ，應至少滿足《建筑設計防火規范》( GB50016) 和《石油化工企業設計防火規范》( GB50160) 等規范的要求，并以最嚴格的安全條款為準。 按照《建筑設計防火規范》( GB50016) ，供甲、 乙類廠房專用的 10KV 及以下的變、配電站，當采用無門、窗、洞口的防火墻分隔時，可一面貼鄰布置; 另 外分控制室也可貼鄰外墻設置。而根據《石油化工企業設計防火規范》GB50160，裝置的控制室、機柜間、變配電所等不得與設有甲、 乙 A 類設備的房間布置在同一建筑物內。 甲 乙類精細化工廠房內是否還可以設置變配電室、控制室，目前各地在安全審查時還存在異議，說法不一，需有關部門進一步明確。
2.3 設備及管道設計
( 1) 可燃液體采用密閉設備，設備應具有承受超壓的性能和完善的生產工藝控制手段，設置可靠的溫度、 壓力、 流量、 液位等工藝參數的控制儀表和控制系統。
( 2) 易燃易爆設備內 可采用 氮氣或其他惰性氣體覆蓋的措施。
( 3) 易燃化學品通過重力、 惰性氣體加壓或者無軸封的泵( 如屏蔽泵或磁力泵) 進行輸送。
( 4) 對易燃易爆的儲罐、 中間儲罐，相對集中布置在車間外，并采取相應的防護措施，如設置罐內氮氣保護系統，防止液體泄漏產生火災和爆炸的傷害; 同時對低溫液體貯罐、 高溫液體貯罐也應采取相應的保溫、 控( 降) 溫防護措施，如夾套冷卻系統和貯罐頂部噴淋系統。
( 5) 對有安全隱患的高溫高壓反應罐、儲罐或氣體鋼瓶等，應采取安全閥、爆破片等超壓泄放措施，設置事故安全排放裝置( 包括儲罐) 、自動切換備用設備等，以達到生產安全的要求。
( 6) 管道系統的選型、設計等應符合《壓力管道安全技術監察規程 － 工業管道》( TSG D0001 － 2009) 、《壓力管道規范 工業管道》 ( GB/T20801 － 2006) 及《工 業 金 屬 管 道 設 計 規 范》( GB50316 － 2000) ( 2008 年版) 等的要求。
3 結語
以上介紹均為筆者在長期的設計過程中，對精細化工企業如何進行防火設計的一點心得及體會，所有的總結均基于精細化工車間的共性考慮，雖然不同的精細化工車間因為其生產性質及業主的功能要求不同而有所不同，但在設計時都離不開上述設計要點的考慮。 目 前國內還未制定精細化工企業防火規范的國家標準，造成了在精細化工企業設計中出現了一些問題和困擾，望有關部門加快制定精細化工企業防火規范的進度，以滿足精細化工行業快速發展的趨勢。
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