化工、石油化工机械设备事故分析与预防讲义第一章化工、石油化工机械设备事故分析与预防概论第一节化工、石油化工机械设备安全运行生产中的重要地位一、化工、石油化工（石化）机械设备在化工、石化生产中的应用化工、石化机械设备包括容器、换热器、反应器、塔器、干燥器、管式炉以及气体压缩机、风机、泵、离心机等，是化工、石化生产的重要生产工具。将容器、换热器-、反应器、塔器、干燥器、管式炉等称为静设备（简称设备），将气体压缩机、风机、泵、离心机称为动设备（简称机器）。设备在化工、石化生产所有的机械设备中约占80%。它广泛用于传热、传质、化学反应和物料贮存等方面。由于生产工艺上的要求，一些化学反应要求在高压条件下进行，从而有利于合成与聚合。例如，从国外引进的年产18万吨低密度聚乙烯生产装置中，乙烯原料气的聚合反应是在压力为100～150MPa的反应釜内进行的；在石油炼制中，原料油加氢、脱硫、脱氮和裂化反应是在一定压力的反应器中实现的。同时，许多产品的生产也要求在高温条件下进行。为了维持反应温度和有效地利用废热，总是伴随着各种各样的传热过程，如加热、冷却、冷凝、蒸发。根据使用目的的不同，所采用的换热装置有加热器、冷却器、蒸发器和重沸器等。据统计，在现代石油炼制中，换热器的投资占全部工艺设备投资的40%。在生产中，气—液、液—液两相接触进行传质及传热的过程是常见的，如精馏、吸收、萃取、气体增湿、离子交换等，这些过程大多是在塔设备内进行的。据粗略统计，在石油炼制工厂中，塔设备的投资占全厂设备总投资的10%～20%，塔设备钢材消耗量几乎占全厂设备总重的25%～30%。气体、液体的贮存和输送离不开贮槽和贮罐。例如，低、高压乙烯气体受槽、压缩机级间缓冲器是起缓冲作用的贮罐；用于贮存压缩空气或液化气体的压缩空气贮罐、氧气瓶、氯气瓶；广泛用于炼油装置储运系统的圆筒贮罐、石油液化气的球形贮罐以及用于油水分离的分离器、计量用的计量槽等。在生产中，从原料到半成品再到最终产品大多是流体，而流体的输送和提高流体压力以及自控仪表装置的风源等都离不开泵和压缩机。例如，高压法制聚乙烯需将乙烯气体由0.03MPa加压至反应压力130～250MPa；石油炼制中将碳氢化合物中的重组分裂化为轻组分，要求加氢的压力为15MPa，这一切都必须由压缩机来完成；又如，需要通过泵输送清水、酸碱溶液、液氨、有机溶剂、铜液和石油产品等液体并提高它们的压力。泵的应用广泛，是仅次于电动机的第二类通用机械。生产中，需要用离心机把液—液、液—固相混合物分离。例如，炼油生产中高级润滑油、燃料油的提纯；合成纤维、聚氯乙烯的脱水等，都需要离心机来实现。化工、石化厂中使用的各种离心式压缩机、风机和水泵通常都采用汽轮机作原动机。工厂中带动各类风机和泵的中小型汽轮机为数也极多。二、化工、石化生产的特点及安全要求化工、石化生产的特点如下：（1）易燃易爆化工、石化生产，从原料到产品，包括半成品、中间体、添加剂、催化剂、各种溶剂和试剂等，绝大多数是易燃易爆的气体、液体，在高温、高压、深冷、真空条件下极易泄漏或挥发，甚至达到物质的自燃点。如果操作失误、违反操作规程或设备年久失修，发生燃烧爆炸事故的可能性、破坏性极大。加上有些物质还是有腐蚀、有毒的，就更加剧了事故发生的危险性和危害性。许多生产过程中物料需加热，日常设备检修还必须动用明火，这样一旦设备发生燃烧爆炸事故，不仅会损坏设备本身，还会毁坏厂房建筑，甚至造成人员伤亡。（2）具有腐蚀性和毒性化工、石化生产处理的物料，有些具有腐蚀性和毒性，如氰化物、硫化物、氟化物、氢氧化物、烃类等。如果这些物质泄漏到车间内，当其浓度超过容许浓度时，就会严重影响工人的身心健康，甚至造成中毒死亡事故。此外，工业噪声、高温、粉尘和射线也会对职工和附近居民带来严重危害，导致各种职业性疾病的发生。（3）高温高压化工、石化生产的工艺过程有高温、低温、高压、高真空度、大流量、高转速等各种情况。例如，在高压聚乙烯生产中反应器的压力为130～250MPa，蒸汽裂解炉管壁温度高达1100℃；石化的高压热裂化压力为2—7MPa，温度为450—550℃。如果由于设计有缺陷，或由于严重腐蚀而没得到及时检修或更换，或操作失误，或超负荷运行，都有可能引起压力容器爆炸事故。由于压力容器中的高压气体具有极高的能量，而且多为易燃、易爆、有毒的介质，一旦发生破坏，所造成的损坏比常温、常压的机械设备大100～1000倍。因此，世界上对压力容器的安全运行十分关注，做了大量的科研工作，从一般的压力容器失效分析和安全评定，发展到对提高可靠性、预测寿命课题的开发，建立案例库、先验概率数据库、专家系统，并向人工智能方向发展。（4）生产连续性强化工、石化企业具有生产连续性强的特点，设备一旦发生事故，停产一天的损失也较大，因此确保装置长期