道(DOW)化学公司火灾、爆炸危险指数评价法(第7版)：应用实例

道(DOW)化学公司火灾、爆炸危险指数评价法(第7版)：应用实例1 评价项目概述本书选取某化学工业公司年产12万t聚苯乙烯项目作为评价对象，该公司的12万t聚苯乙烯项目由三套聚苯乙烯生产装置组成。聚苯乙烯生产工艺流程包括配料、预聚合、聚合、脱挥、造粒等工序和循环真空、导热油等辅助系统。聚苯乙烯工艺流程示意图如图11所示。图11聚苯乙烯工艺流程简图2 选择评价单元该公司主要分为生产区和贮罐区两大部分。现有的12万t聚苯乙烯项目共有3条生产线，每条生产线均由多个工艺系统组成，包括配料、聚合、脱挥、循环回收、真空、造粒和粉末脱除等部分。依据对聚苯乙烯生产工艺过程的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，可初步确定苯乙烯聚合阶段是整个生产过程中最具危险性的阶段，因此，生产主装置区应选取预聚合车间为代表性工艺单元。此外，苯乙烯罐区和日用罐区也是该公司内主要的火灾、爆炸危险场所，应以此为危险单元进行事故后果评价。各评价单元基本情况如下：(1) 聚苯乙烯生产装置区：由于3条生产线的布置相对独立，可选取其中一条生产线为代表性评价单元，本书选取3号生产线进行评价。评价时考虑苯乙烯(SM)进入预聚釜进行聚合时的情况。(2) 贮罐区：该公司球罐区有两组贮罐，其中一组包含2个6000m3的液化石油气球罐、1个600m3的柴油贮罐和1个864m3的矿物油贮罐；另一组为2个1000m3的乙二醇贮罐，两组贮罐用防火堤隔开。罐区的火灾爆炸危险主要来自苯乙烯，故选取苯乙烯罐组为单元进行评价，考虑罐内填充系数为0．85时的情况。(3) 日用罐区：罐区内的主要危险物质是苯乙烯，一般存放量约为150t。3 各单元火灾、爆炸事故经济损失评价3．1 物质系数的确定以生产装置区为例，单元内存在的物质有苯乙烯、矿物油、聚丁二烯橡胶和抗氧剂等。根据评价指南的规定，应选取火灾危险性较大或储运量较大的物质作为代表性物质，故代表物选定为苯乙烯，其物质系数为24。考虑苯乙烯进入预聚合釜聚合时的温度为90～200℃，远超过其闪点(32℃)温度，应进行温度修正，所得物质系数仍为24。3．2 确定一般工艺危险系数F1基本危险系数：给定值为1．00。放热反应：危险系数范围为0．3～1．25，本单元中所发生的聚合反应为中等程度的放热反应，对照指南，危险系数为0．5。物料处理与输送：危险系数范围为0．25～1．05，指南中规定“对于NF＝3或NF＝4的易燃液体或气体，储存在库房或露天存放时，包括罐装、桶装等，危险系数为0．85”，苯乙烯NF＝3，故危险系数选定为0．85。封闭单元或室内单元：危险系数范围为0．25～0．9，根据指南中规定“单元周围为一可排放泄漏液体的平坦地面，一旦失火，会引起火灾，危险系数为0．5”。本单元的情况与此相符，故选定危险系数为0．5。一般工艺危险系数F1为基本危险系数与所有选取危险系数之和，各单元的F1值如表13所示。表13 各单元火灾、爆炸指数项目聚苯乙烯生产装置区苯乙烯贮罐区日用罐区选取代表性物质苯乙烯苯乙烯苯乙烯1．物质系数MF2424242．一般工艺危险系数F1(1)基本系数1．001．001．00(2)放热化学反应(0．3～1．2s)0．3(3)吸热反应(0．20～0．40)(4)物料处理与输送(0．25～1．05)0．850．850．85(5)密闭式或室内工艺单元(0．25～0．90)0．45(6)通道(0．20～0．35)(7)排放和泄漏控制(0．25～0．50)0．500．500．50确定一般工艺危险系数F13．102．352．353．特殊工艺危险系数F2(1)基本系数1．001．001．00(2)毒性物质(0．20～0．80)0．400．400．40(3)负压(<500mmHg，66．6611kPa)(0．50)0．50(4)易燃范围及接近易燃范围的操作情性化——未惰性化——1)罐装易燃液体(0．50)2)过程失常或吹扫故障(0．30)0．300．303)一直在燃烧范围内(0．80)(5)粉尘爆炸(0．25～2．00)(6)压力(7)低温(0．20～0．30)(8)易燃及不稳定物质的质量物质质量——kg物质燃烧热Hc——J／kg1)工艺中的液体及气体1．662)贮存中的液体及气体1．001．000．73)贮存中的可燃固体及工艺中的粉尘(9)腐蚀及磨蚀(0．10～0．75)0．100．100．10(10)泄漏——接头和填料(0．10～I．50)0．100．100．10(11)使用明火设备(12)热油热交换系统(0．15～1．15)0．50(13)转动设备(0．50)0．50确定特殊工艺危险系数F25．762．902．60工艺单元危险系数(F3＝F1F2)17．866．826．115．火灾、爆炸指散(F＆EI＝F3MF)428．64163．68146．64注：无危险时危险系效用0．00。3．3 确定特殊工艺危险性系数F2基本危险系数：1．00。毒性物质：毒性物质的危险系数为0．2NH，混合物中取最大的NH值，NH是美国消防协会在NFPA704中定义的物质毒性系数。苯乙烯的NH＝2，故该项危险系数为0．4。负压：该项危险系数用于绝对压力小于500mmHg(66．661kPa)的情况，本单元所发生的聚合反应在真空条件下进行，故选取危险系数为0．50。工艺中的液体及气体：在生产过程中，3号生产线上每批投入预聚合釜的苯乙烯的数量为35t，其总能量：35×103×17．4×103／0．454=1．341×109Btu，对照指南中相应的曲线，得出危险系数为1．66。贮存中的液体和气体：在生产区内有一组配料罐，配料罐组内的最危险物质是苯乙烯，按每批配料约1000t计，其总能量=1000×103×17．4×103／0．454=38．33×109Btu。对照指南中的曲线查图，得出危险系数为1．00。腐蚀：危险系数范围为0．10～0．75。本 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 尽管在 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 中已考虑了腐蚀余量，但因腐蚀引起的事故仍有可能发生。依据指南中“腐蚀速率(包括点腐蚀和局部腐蚀)小于0．5mm／年时危险系数为0．10”，该单元应选取危险系数为0．10。泄漏——连接头和填料处：危险系数范围为0．10～1．50。指南中规定“泵和压盖密封处可能产生轻微泄漏时，危险系数为0．10”，本单元符合这一情形，危险系数选取为0．10。热油交换系统：在本单元中，热油交换系统内为柴油，其闪点约为43℃，而热油使用温度在90～200℃范围内，超过柴油的闪点温度，对照指南应选取危险系数。本单元内热油总量约为40／0．8＝50m3，应选取危险系数为0．50。转动设备：本单元中使用了多台压缩机和多种类型的泵，这些转动设备有的使用功率超过了指南中规定，应选取危险系数为0．50。特殊工艺危险系数F2等于基本危险系数与各项选取危险系数之和，各单元的F2值如表13所示。3．4 计算单元工艺危险系数F3单元工艺危险系数F3是一般工艺危险系数F1和特殊工艺危险系数F2的乘积，即F3＝F1F2，各单元的F3值如表13所示。3．5 计算火灾、爆炸指数F&EI火灾、爆炸指数用来估计生产过程中事故可能造成的破坏程度，该指数是单元工艺危险系数F3和物质系数MF的乘积，即F&EI＝F3MF。表13中给出了各单元的火灾、爆炸指数。3．6 确定单元危害系数DF单元危害系数的确定是由物质系数MF和单元工艺危害系数F3决定的，它代表了单元中燃料泄漏或反应能量释放所引起的火灾、爆炸事故的综合效应，即危害系数。由F3值和物质系数查图9求取。各单元的危害系数值列于单元危害分析、汇总表中．如表14所示。表14 各工艺单元危险分析汇总表3．7 确定暴露半径暴露半径在一定程度上表明了影响区域的大小，在这个区域内的设施、设备会在火灾、爆炸中遭受破坏。火灾、爆炸事故视为全方位扩散的立体圆柱形破坏。根据F&EI查图7得暴露半径。暴露半径从评价单元的中心位置算起，各单元的暴露半径如表14所示。3．8 计算暴露区域的财产价值暴露区域内的财产价值可由区域内含有的财产(包括在线物料)的更换价值来确定，但事故发生时有些成本不会遭受损失或无需更换，如场地平整、道路、地下管线和地基、工程费等。A 3号聚苯乙烯生产装置区更换价值：聚苯乙烯生产区的固定资产为1000万美元，其更换价值计算如下：更换价值＝1000×0．82＝820(万美元)折合人民币6808万元(按1美元兑换8．3元人民币计算)。上式中的系数0．82是考虑到事故发生时有些成本不会遭受损失或无需更换，如场地平整、道路、地下管线和地基、工程费等。在线物料价值：在3号生产线上，每批间歇生产投料35tSM，按SM的市场价为4980元／t计算。其价值为17．43万元。以上两项合计为6823．43万元。B 苯乙烯罐区更换价值：整个罐区的财产价值约为321万美元，其中苯乙烯储罐区内主要有2个6000m3的苯乙烯储罐，1个600m3的柴油罐和1个964m3的矿物油罐，约价值250万美元，折合人民币2077．5万元。储存物料价值：苯乙烯、柴油和矿物油的市场价格分别为4980元／t、2200元／t和6600元／t，按填充系数为0．85计算，其价值为：SM：2×6000m3×0．85×0．9059t／m3×4980元／t＝6×103万元柴油：600m3×0．85×0．8t／m3×2200元／t＝89．8万元矿物油：864m3×0．85×0．8t／m3×6600元／t＝3．65×102万元合计5054万元。两项合计7131．5万元，将上述各单元影响区域内财产价值估算结果填入表14中。3．9 计算基本最大可能财产损失(基本MPPD)各单元最大可能财产损失为影响区域财产价值数与该单元危害系数DF的乘积，即：基本MPPD＝暴露区域内财产损失×DF按照上述计算，将结果写入表14中。3．10 确定安全措施补偿系数建立任何一个化工装置(或化工厂)时，应该考虑一些基本设计要点，符合各种 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，除此以外，有效的安全措施，不仅能预防严重事故的发生，也能降低事故的发生概率和危害。安全措施可以分为以下3类：C1：工艺控制C2：物质隔离C3：防火措施安全措施补偿系数按下列程序进行计算并汇总于安全措施补偿系数表中(见表15)：(1) 直接把合适的安全措施补偿系数填入该安全措施的右边；(2) 没有采取的安全措施，补偿系数记为1；(3) 每一类安全措施的补偿系数是该类别中所有补偿系数的乘积；(4) 计算C1、C2、C3乘积，便得到总补偿系数；(5) 将补偿系数填入单元危险分析汇总表——表14中。现以聚苯乙烯生产装置区为例，对安全措施补偿系数的确定过程做简要介绍。A 工艺控制补偿系数C1工艺控制包括8项内容，表15中给出了与聚苯乙烯生产装置区有关的各项内容所对应的补偿系数。 表15 各单元安全补偿系数表a 应急电源本补偿系数适用于基本设施(仪表电源、控制仪表、搅拌和泵等)具有应急电源且能从正常状态自动切换到应急状态。只有当应急电源与评价单元中事故的控制有关时才考虑这个系数，指南中给定补偿系数为0．98。聚苯乙烯生产装置区具备应急电源，故选取补偿系数0．98。b 冷却装置本单元在生产出现故障时有维持正常状态的冷却系统，且冷却能力为正常需要量的1．5倍且至少维持10min，故补偿系数为0．97。c 抑爆装置本装置区内的设备严格遵照有关的设计规范。采用了防爆膜等释放装置防止突然超压时对设备或建筑物所产生的破坏，故该项补偿系数为0．97。d 紧急停车装置聚苯乙烯生产装置区内装备有高精度的温度、压力、液位、物料流量等测量系统，当出现异常情况时，能及时发出报警信号，可使操作人员采取紧急停车措施，并转换到备用系统，对此，指南中规定补偿系数为0．98。e 计算机控制生产装置内所有操作条件均采用自动控制以帮助操作者，并采用了关键数据输入的冗余技术，故对照指南，补偿系数应选定为0．93。f 惰性气体保护盛装易燃液体的设备有连续的惰性气体保护时，应给予补偿系数，生产装置区盛装易燃液体的设备采用了氮气保护，并且氮气的容量充足(现有生产能力为150m2／h(标态)，目前最大用量为80m2／11(标态))，能对生产单元实行自动吹扫，故选取补偿系数0．94。g 操作规程催序正常的操作规程、完整的操作指南是保证正常作业的重要因素。对本生产，本生产单元各环节都制定了严格、完善的操作规程，包括正常开／停车、紧急停车、 检修 外浮顶储罐检修方案皮带检修培训教材1变电设备检修规程sf6断路器检修维护检修规程柴油发电机 及事故应急处理等方面的内容，故选取一个较为合适的补偿系数0．93。工艺控制补偿系数C1等于以上各项系数的乘积，为0．75。B 物质隔离补偿系数C2物质隔离包含4项内容。在聚苯乙烯生产装置区内均有所采用。远距离控制阀：本单元在容器或泵的吸入侧设有远距离控制阀，以便在紧急情况下迅速地将贮罐、容器及主要输送管线隔离，故选取补偿系数0．98。备用泄料装置：本单元内有备用贮槽直接接受单元内的物料，对此，指南中建议给予补偿系数为0．98。排放系统：生产装置内工艺管线或阀门一旦出现泄漏，可通过排放装置汇集大量物料，但只能处理少量(通过沉淀隔油池)，故补偿系数选为0．97。连锁装置：单元内装备有连锁系统，以避免出现错误的物料流向及由此而引起的不需要的反应，补偿系数给定为0．98。物质隔离系数C2等于4项系数的乘积，即0．92。C 防火措施补偿系数C3防火措施有10项内容，在本单元中各项补偿系数的选取如下。泄漏检测装置：本单元在有可能泄漏苯乙烯的部位均设有可燃气体检测器，既能报警又能在达到燃烧下限之前使保护系统动作，此时补偿系数为0．94。钢质结构：在生产装置区的所有承重钢结构均进行了涂覆，其耐火极限不低于1．5h。涂覆高度在5m左右。故选取补偿系数0．98。消防水系统：本厂内有消防水池一座(容量3800m3)，供水量按一次灭火用水量108m3／h计，消防水的供应量能满足按计算的最大量连续供应4h，故选取补偿系数0．97。特殊灭火系统：生产区除安装有室内消火栓外，生产车间控制室装有“1301”自动灭火装置，放置了烟雾检测器等，进一步增强消防灭火能力，故选取补偿系数为0．91。手提式灭火器／水枪：本单元配备了与灭火危险相适应的手提式灭火器以及消火栓，故补偿系数为0．98。电缆保护：仪表和电缆支架均为火灾时非常容易遭受破坏的部位。从此类工程电缆防护情况来看，电缆管道通常埋在电缆沟内，相应的补偿系数为0．94。防火设施补偿系数C3为上述各项系数的乘积，为0．75。这样，聚苯乙烯生产装置区内的安全措施补偿系数为0．52。其他评价单元安全措施补偿系数的选取采用同样的办法，其结果如表15所示。3．11 计算实际最大可能财产损失(实际MPPD)基本最大可能财产损失与安全措施补偿系数C的乘积就是实际最大可能财产损失，用公式表示为：实际MPPD＝基本MPPD×C它表示在采取适当的防护措施后事故造成的财产损失。各单元的实际最大可能财产损失的计算结果填人单元分析评价汇总表中，如表14所示。3．12 确定最大可能工作日损失MPDO估算最大可能工作日损失MPDO是评价停产损失BI必需的一个步骤，停产损失常常等于或超过财产损失，这取决于物料贮量和产品的需求状况。最大可能工作日损失可根据实际MPPD从指南中查图10得到，或根据公式求得。各单元的最大可能工作日损失的结果填人分析评价汇总表中，如表14所示。3．13 停产损失BI 受工程资料所限，难以对各单元的停产损失进行计算，而且，一般来说，因事故而导致的停产损失相对于财产损失而言，通常要小得多。各单元火灾、爆炸所造成的经济损失主要是财产损失。故本书对停产损失不进行估算。