第二章　工艺设计安全管理

第一节　工艺安全设计基础

一、工艺的本质安全设计

工艺是指任何涉及危险化学品的活动过程，包括危险化学品的生产、储存、使用、处置或搬运，或者与这些活动有关的活动。本质安全设计是指在设计过程中，采用削弱、缓解、简化等手段，使工艺过程及其装备具有内在的能够从根本上防止事故发生的功能。

危险化学品生产装置的安全设计，是以系统科学的分析方法为基础，定性、定量地考虑装置的危险性，同时以过去发生的事故所提供的教训来考虑其安全措施，以防止再次发生同类性、重复性的事故。一般来说，工艺的本质安全设计以法令规则为第一阶段，以标准或规范为第二阶段，以企业的总结或经验为第三阶段来制定安全措施。但是，用这种“事故发生后的补救式”方法，很难杜绝新的事故发生，特别是在建厂条件差，厂区周边居民对事故又非常敏感、非常关心的地方，用以前的方法就显得不完善、不科学了。应极力提倡事前彻底研究危险化学品装置发生事故的潜在原因，系统地采取安全措施，采用“事前问题发现式”的预测方法将危险化学品生产装置的安全运行基于设计阶段，以此实现设计安全。

由于各种原因，例如，经济和技术的原因，把危险化学品生产装置的安全仅寄希望于设备和工艺安全是不切合实际的，还必须依靠工艺和设备的正确运转和一定的维护保养管理。分析一下危险化学品企业实际发生的事故，不难发现，由于工艺和设备运转不当和维护保养管理欠缺引发的事故要比安全设计不当引发的事故多。因此，在搞好危险化学品装置工艺和设备安全设计的同时，还必须重视工艺运转和设备维护保养管理上的安全科学。

工艺安全设计的基本原则归纳如下。

1.工艺的安全性

工艺的安全性是指过程安全，是防止对过程、环境或企业造成严重影响的危险物质或能量的意外释放。工艺必须实现以下三项可行性研究：

①设计条件和设计内容的确定是在系统危险分析、事故模式与机理研究的基础上进行的，并在设计条件下能够实现安全运转。

②采用现代安全措施和安全控制技术，实现过程的自适应性和调控作用，即使在运行过程中出现一些偏差或偏离设计条件，也能够将其安全地处理并恢复到原来未发生偏离时的条件。

③确立安全地启动或停车的系统。也就是人们常说的安全开、停车装置。在风险分析的基础上，确定安全仪表功能（SIF）及其相应的功能安全要求或安全整体性等级（SIL），能为安全开、停车装置提供技术支撑。

以上三个可行性研究条件说明，必须评价危险化学品生产装置所具有的各个潜在危险性，如原料、化学反应、操作条件不同，偏离正常运转的变化，工艺设备本身的危险性等，研究排除这些危险性，或采用其他适当的方法对这些条件加以限制或弥补。危险化学品生产装置一般是由多种工艺高度集合而成的，有时各工艺的多个阶段也会影响其他阶段的操作。在工艺的安全设计方面，一开始就考虑全部工艺的安全问题是比较困难的，所以有必要将工艺过程进行分类，考虑其每类工艺过程对其他工艺过程的影响，以求达到整个危险化学品生产装置的工艺过程的安全性。

2.防止运行中的事故

危险化学品生产装置在运行中是会发生事故的。这是因为：一是受科学技术发展的限制，人类到目前为止还不能完全限制危险化学品工艺发生事故；二是受装备水平的限制，还不能生产和制造出完全不发生故障的设备；三是受操作人员技术水平和安全技能的限制，操作人员还不能做到对工艺技术和安全技能掌握到炉火纯青的水平。因此，危险化学品生产装置发生事故是不可避免的，但只要从设计安全入手，进而去确保运行安全、维护保养安全，就可以避免发生大的事故。

运行中发生的事故一般称为工艺安全事故。它是指危险化学品（能量）的意外泄漏（释放），造成人员伤害、财产损失或环境破坏的条件。工艺安全设计的宗旨是竭尽全力防止由运行中发生的事故（事件）而引起的次生灾害。引发事故的对象有废物的处理、停止供给动力、混入杂质、人员的误操作、工艺发生异常状态、外部其他原因等。

3，防止扩大受灾范围

危险化学品生产装置在运行中万一发生爆炸和毒物泄漏，必须防止灾害扩大，想方设法把灾害局限在某一范围内。这就要求工艺安全设计时，考虑工厂的厂址、危险化学品装置的特殊性、企业内组织的不同及其他情况，特别是对工艺危害进行分析时要做到以下几方面。一是建立管理程序，明确工艺危害分析的过程、方法、人员及结论和改进的建议；二是明确小组成员及负责人，工艺危害分析最好由一个小组来完成并应明确一名负责人，小组成员由具备工程和生产经验、掌握工艺系统相关知识以及工艺危害分析方法的人员组成；三是工艺危害分析频次与更新，应在工艺装置建设期间进行一次工艺危害分析，识别、评估和控制工艺系统相关的危害，所选择的方法与工艺系统的复杂性相适应。企业每3年应对以前完成的工艺危害分析重新进行确认和更新；四是做好文件记录，应确保这些建议可以得到及时解决，并形成相关文件和记录。表2-1为安全设计推荐的安全措施。

4.安全设计过程危险源分析

安全设计程序可根据各单位的实际情况与本单位的质量管理体系或职业健康与环境管理体系的相关程序进行整合，也可以建立独立管理程序。安全设计一般应包含下列几个要素。

①项目安全设计基础资料的收集、评审和确认；

②项目安全设计应遵守的法规和其他要求；

③项目安全设计的方针和目标；

④项目安全设计的策划；

⑤过程危险源分析；

⑥项目安全对策措施设计；

⑦项目安全设计审查；

⑧项目安全设计确认；

⑨项目安全设计变更。

在安全设计的各个阶段，事先充分审查与各个设计有关的安全性，并制定必要的安全措施。另外，通常在设计阶段中，各技术专业也要同时进行研究，对安全设计一定要进行特别慎重的审查，安全消除考虑不到和缺陷之处。在安全设计方面一般要求附加下列内容。

①各技术专业都要进行安全审查，制定检查表就是较好的方法之一。

②审查部门或设计部门在设计结束阶段进行综合审查。在综合审查中要征求技术管理、安全、运转、电控等尽量多的有关专业的意见，提高其安全性、可靠性的设计条件。

③将设计委托给外部的专业公司完成时，要确立对安全设计充分检验的管理体制。

5.过程危险源分析

（1）过程危险源分析的基本要求　过程危险源分析是辨识过程危险源并对其产生的原因及其后果进行分析的一种有组织的、系列的安全设计审查。审查结果将为设计人员纠正或完善项目安全设计，提高项目安全设计水平，提供决策的依据。

过程危险源分析应根据具体项目的规模、性质及合同规定的要求在项目安全规划中规定。过程危险源分析开始前应进行准备和策划。设计单位应根据项目的设计范围、风险大小、设计阶段、安全信息收集的完备性以及合同规定的要求，确定分析对象、目标和内容，选择适宜的方法，组建审查小组，制订审查进度计划。

过程危险源分析应注意以下问题：

①辨识导致火灾、爆炸、毒气释放或易燃化学品重大泄漏的潜在危险源；

②辨识在同类装置中曾经发生过的可能导致工作场所潜在灾难性后果的条件；

③辨识设备、仪表、公用工程、人员活动（常规的和非常规的），以及来自过程以外的各种危险因素；

④辨识和评价已经采取的安全对策措施的充分性和可靠性；

⑤辨识和评价控制事故后果的技术和管理措施；

⑥评价事故控制措施失效以后对现场操作人员安全和健康的影响。

（2）过程危险源分析的基本程序

①规定过程危险源分析的依据、对象、范围和目标；

②收集过程危险源分析所需的数据和相关信息；

③辨识过程危险源；

④确定风险并进行风险评价；

⑤提出风险控制措施建议；

⑥形成分析结果文件；

⑦风险控制的跟踪和再评价。

（3）过程危险源分析的基本方法　过程危险源分析方法是保证过程危险源辨识和评价质量的重要手段。设计单位应采用下列一种或多种适用于过程危险源分析的方法，用于过程危险源的分析。

①预先危险源分析（Preliminary Hazards Analysis）　预先危险源分析主要用于项目开发初期（如概念设计阶段）的物料、装置、工艺过程的主要危险源的辨识和评价，为方案比选、项目决策提供依据。

②故障假设分析（What-If）　故障假设分析是针对过程和操作的每一步骤系统地提出故障假设，并组织专家针对故障假设，集思广益地回答和讨论，辨识和评价物料组分量或质的异常、设备功能故障或程序错误对过程的影响。它主要用于从原料到产品的相对比较简单的过程。该方法的核心是问题的假设要由有经验的专家事先设计。

③安全检查表分析（Check List）　安全检查表分析是将一系列的对象，例如，周边环境、总平面布置、工艺、设备、操作、安全设施、应急系统等列出检查表，注意进行检查和评价的方法。安全检查表分析可应用于设计的各个阶段，但应对设计的装置有成熟的经验、了解有关的法规、标准规范和规定，事先编制合适的安全检查表。

④故障假设/安全检查表分析（What-If/Check List）　故障假设/安全检查表分析是通过故障假设提出问题，针对问题对照安全检查表进行全面分析的方法。该方法由于吸收了故障假设分析方法的创造性和安全检查表分析方法的规范性，可以应用于比较复杂的过程危险源分析。

⑤危险与可操作性研究（Hazard and Operability Study，HAZOP）　危险与可操作性研究，简称HAZOP，是由具有不同专业背景的成员组成的小组在组长的主持下，以一种结构有序的方式对过程进行系统审查的技术方法。它以工艺仪表流程图（PID）为研究对象，在引导词提示下，对系统中所有重要的过程参数可能由于偏离预期的设计条件所引起的潜在危险和操作性问题，以及设计中已采取的安全防护措施进行辨识和评价，提出需要设计者进一步甄别和修改设计的建议。HAZOP的应用现在已针对不同对象和目标有了多种形式的演变和发展，并已几乎扩展到包括设计在内的装置生命周期的所有阶段。图2-1为危险与可操作研究。

⑥故障类型和影响分析（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）　故障类型是指设备或子系统功能故障的形式，如：开、关、切断、泄漏、腐蚀、变形、破损、损坏、脱落等。故障类型和影响分析（FMEA）就是针对上述各种类型的功能故障研究的方法。该方法主要用于设备功能故障的分析，也可以与HAZOP配合使用。分析的途径一般包括：

a.辨识潜在的故障类型；

b.分析故障的后果（故障对全系统、子系统、人员的影响）；

c.确定危险级别（如：高、中、低）；

d.确定故障的概率；

e.辨识故障的检测方法；

f.提高改进设计的建议。

⑦故障树分析（Fault Tree Analysis，FTA）　故障树分析是一种采用逻辑符号进行演绎的系统安全分析方法。它从特定事故（顶上事件）开始，像延伸的树枝一样，层层列出可能导致事故的序列事件（故障）及其发生的概率，然后通过概率计算找出事故的基本原因，即故障树的底部事件。该方法主要用于重大灾难性事故分析，如火灾、爆炸、毒气泄漏等；也特别适应于评价两种可供选择的安全设施对减轻事件出现可能性的效果；该方法既可以用作定性分析也可以用作定量分析。

二、各分项安全设计

1.危险化学品企业安全对策措施的设计原则

（1）事故预防优先原则　按事故预防优先原则顺序包括以下几点。

①采用本质安全设计的方法消除或削弱危险。

a.消减：最大限度地减少危险物资的用量、储存量。

b.替代：如果做不到消减，则选用危险性较小的物质及风险系数小的流程，尽可能减少安全措施的使用。

c.缓解：通过温和反应条件将危险的状态减到最弱。

d.简化：设计的设备应消除不必要的复杂性，使操作不容易出错，并且允许发生错误。

②采取预防事故的设施，防止因装置失灵和操作失误导致事故的发生。

a.探测、报警设施；

b.设备安全防护设施；

c.防爆设施；

d.作业场所防护设施；

e.安全警示标志。

（2）可靠性优先原则　按可靠性优先原则顺序包括以下几点。

①采用被动性安全技术措施，不需要启动任何主动动作的元件或功能来消除或降低风险。例如：a.防油防溢堤；b.防火防爆墙；c.较高压力等级的设备和管道。

② 采用主动性安全措施，能够自动启动预防事故发生或减轻事故后果的功能，例如：a.安全仪表系统（SIS）；b.泄压系统。

③采取程序性管理措施，预防事故的发生，例如：a.标准操作程序；b.紧急响应程序；c.特殊培训程序；d.安全管理制度。

（3）针对性、可操作性和经济合理性原则

①根据危险化学品企业的特点和对风险评价的结论采取有针对性的安全对策措施；

②安全对策措施在经济、技术、时间上具有可行性和可操作性；

③当安全技术措施与经济效益发生矛盾时，要统筹兼顾、综合平衡，在优先考虑安全技术措施要求的同时，避免采取不必要的过高标准所造成的工程建设投资和增加操作运行费用。

2.装置结构与材料的安全设计

装置、设备的结构本身具有能充分承受操作条件的材料、结构强度，其要点如下：使用的材料应考虑工艺流体、流速、强度、压力以及流体反应特性和腐蚀特性等各种因素，选择满足耐腐蚀性、满足强度要求以及可加工性（特别是可焊性、机械加工性）的材料。这是装置结构与材料的安全设计的最基本原则。

3.过程安全装置设计

在危险化学品生产装置中，经常处理不同的原料或尽管处理的是同一种原料，其组分都不尽相同。由于催化剂的活性降低等原因，有时必须调整改变操作条件，生产操作条件未必固定不变。因此，从安全角度考虑，生产装置、设备的结构需按苛刻的条件设计。同样，受气温影响的水冷器、空冷器的制冷设备也是如此。选择设备最重要的参数是设计压力。

由于装置、设备的耐压试验规定设计压力为基础，所以，设计压力因工艺过程的不同而有较大的差异。对于设计温度，只要没有法令法规上以及其他方面的要求，在危险化学品生产装置中一般使用温度再加上10～20℃的温度，就能满足安全生产的需要。

危险化学品生产装置在进行蒸馏、抽提、反应等化学工程学上的处理操作时，有时会偏离正常的运转状态而发生超温、超压。因此，为确保装置的安全，须设置一定的安全装置。如使异常状态恢复到正常状态而保持在最佳的压力控制装置；其变化明显偏离状态有可能导致危险时为避免发生危险的稳定装置；异常状态进一步发展时的紧急控制装置。

压力控制装置有以下两种：①迅速将过压排出系统的泄压装置，见表2-2；②在超过一定压力时自动减少设备内的气体流入量的控制压力装置。

稳定性是指化学反应引起的升温、升压明显偏离正常状态而有可能导致危险时，只有采用下述的紧急控制装置才能使反应恢复正常状态的装置。危险化学品生产中，把能将某种程度的变化恢复到正常状态，使工艺过程保持最佳生产条件的装置称为稳定装置。稳定装置有如下几种。

①反应控制剂注入装置　应使用对各个反应有抑制效果的反应控制剂。

②冷却装置　选择不产生局部高温的冷却方式，这种冷却方式在有搅拌机的冷却器装置中是非常重要的。

紧急控制装置是指异常状态发展到用上述压力控制装置和稳定装置等不能执行控制时作为紧急控制使用的安全装置，它往往由显示异常的报警装置和与此联锁并用的自动或手动进行动作的控制装置组成。分述如下。

①报警装置　报警装置是迅速显示发生异常现象及状态的装置，安装在需要对工艺参数的异常变化进行报警的装置上，特别是需要对安全运行有关的工艺参数进行检测的装置上。例如，在危险化学品生产装置上为了防止因工艺过程的异常而引起的危险，需要在减压装置上安装能够检测出在正常状态下原料中不应存在的氧气的浓度并能发出报警的装置等。报警装置一般设置在安全生产中会产生故障的系统上，例如，仪表风、冷却水、燃料气的压力下降；燃料气或压缩机入口的分离罐液位上升，加热炉进料管线的流量降低以及其他风险等异常状态。

②紧急控制装置　紧急控制装置是在危险化学品企业设备发生异常情况下，与上述报警装置联锁进行紧急操作而防患于未然的装置。一般来说，紧急控制装置有下列几种：

a.紧急切断动力的装置；

b.紧急停止流入液体的装置（紧急切断阀等）；

c.使流体旁通的紧急处理装置（三通阀等）；

d.将流体紧急排放到系统外的装置（放空管线、燃烧油或排泄池等）；

e.紧急冷却装置；

f.紧急送入惰性气体的装置；

g.紧急送入反应控制剂的装置等。

结合工艺过程的危险性，结合以上装置，做成自动或手动式来使用。

4.引燃、引爆能量的安全设计

危险化学品企业的装置或罐区等处，有存留易燃性气体、蒸气和发生泄漏的危险，附近如果有火源，存在能够引燃、引爆的能量，则很容易发生着火、爆炸的危险，所以特别需要安全设计危险化学品装置运行中有可能产生的引燃、引爆能量，以防发生灾害。

在危险化学品生产装置中常见的引燃、引爆能量有下列几种：装置内的火源（加热炉、锅炉、烟囱、高温的裸露配管等高温物体、机械的撞击、摩擦、绝热压缩能等）；电气设备；操作中发生的静电；雷电；杂散电流；施工用火（焊接及切割、砂轮机的火花、内燃机、焊枪等）；吸烟及其他等。

（1）装置内的火源　最重要的是使其配置适当。应根据需要将设备本身制成易燃性气体和蒸气难以进入设备内部的结构，而且作为辅助手段应放置紧急送入惰性气体的装置。在加热炉进气口设置灭火蒸气装置（紧急时吹入灭火蒸气，提高炉内压力，防止易燃性气体进入炉内）就是其中一例。

（2）电气设备　电气设备一般按照技术标准，根据易燃性气体、蒸气或粉尘存留的危险性将危险场所分类。根据危险场所的种类来选择适合气体、蒸气或粉尘的防爆电气设备。

在危险化学品生产企业，一般要根据装置的种类、环境等不同情况规定危险场所的种类，来选择防爆结构。如图2-2所示。

①耐压防爆结构　如图2-2（a）所示，耐压防爆结构是全封闭结构，即使容器内部发生爆炸，也能承受爆炸压力，由于结构中隔爆间隙的作用，不会将外部的爆炸性气体引爆。

②油浸防爆结构　如图2-2（b）所示，这是一种将有可能产生火花或电弧的部分（或部件）浸在油中，则不会将液面上的爆炸性气体引爆的结构。

③充气防爆结构　如图2-2（c）所示，这是一种通过在容器内部充入保护性气体（新鲜的空气或不燃的气体）而保持内压，以此来防止爆炸性气体浸入的结构。根据内压的保持方式分为通风式、充压式、封闭式三种，而图2-2（c）属于通风式结构。

④增安防爆结构　这是一种对在运转中不得产生火花、电弧或过热的部分（或部件）在温升或结构上特殊增加安全系数的结构，故称为增安防爆结构。

⑤本安防爆结构　本安防爆结构经制定检查机构的定点试验及其检验确认运转中以及因短路、接地、断路等产生的火花、电弧或热量不会引燃爆炸性气体的结构。表2-3为爆炸性危险场所气体、蒸气分类分析。 

（3）防静电措施　危险化学品装置的静电是在进行下列运转、操作时产生的。液体在管道中流动时，由于摩擦而产生静电，由液体本身输送电荷而产生流动电流。液体的固有电阻越大产生的静电越多。各种化学物质的固有电阻见表2-4。

注：一般认为在1010～1015 Ω·cm之间的液体中会产生危险的静电，在1013 Ω·cm时最危险，如果在106Ω·cm以下，即可视为无静电荷集聚，产生的电流大小与液体流速的1.75次方成正比。

容器内流入石油类物质及溶剂时，电位随时间的变化而发生增减，流入几分钟内达到最高电位，如果停止流入，则随时间的推移使电荷渐渐分散。分散时间因油品种类、容量及流入的大小而异；在搅拌或过滤固有电阻高的液体时也会发生静电；有压力的气体夹带液滴喷射时和液体成雾沫状一起喷射时也会发生静电；带电量因湿度不同而不同，湿度在60%以下时，由于静电难以分散到大气中，所以电荷量增加而成为危险状态。

在设计方面须考虑防静电措施。储罐或塔槽类以及这些设备所附带的管道等全部金属部分进行电气连接（接线），以防产生电位差，为了分散电荷要进行接地，接地电阻通常为10Ω以下，为了避免流入时流体雾化冲击产生静电，储罐的物料管要设置在储罐的下部，并且设在计量口的对面。另外，储罐内液体的搅拌应避免采用空气或蒸汽，而采用机械搅拌；设计的设备和储罐的装料速度开始可在1m/s以下按照罐体的大小确定安全流速，铁路油罐车和油罐汽车的装卸场所应设置供接线及接地的设备。游轮的码头应设置使油轮和配管同电位的接地开关。另外，根据工作需要，同陆地配管之间设置绝缘连接器；为了迅速消散静电，应设置使环境湿度达到相对湿度65%～75%以上的增湿设备。在室内应喷蒸汽、洒水或采用空调，在室外时应设置地面洒水设备。

（4）雷电　雷电是大气中产生的一种静电，雷击所产生的最高温度瞬间可达10000℃左右，其压力最高可达100atm（1atm=101325Pa，下同）左右，具有极大的破坏力。往往使该地区最高的建（构）筑物遭受雷击，周围低的构筑物受到保护免受直接雷击，但是其范围是从最高构筑物的顶点开始的，与垂直线成60°保护角的圆锥面。为了防止因雷击而破坏建（构）筑物，采取用线等导体将雷电流释放到地下的方法，来防止发热及机械性破坏。有关技术标准对避雷针等防雷措施作了规定，高度超过20m的建（构）筑物应设置避雷针，但对铁构架、塔、钢制储罐等导电性好的构筑物可以不设置避雷针，只进行接地即可。

（5）杂散电流　虽然危险化学品生产装置的电气设备或周围的电缆桥架绝缘良好，但有极微量的电流流入构筑物或大地中，这些电流被称为杂散电流。该电流通常是低压，即使是低压电流有时也会促使地下管道的电化学腐蚀。目前，在危险化学品生产装置中虽然对杂散电流还不可避免，也无法进行检验或计算，但作为安全措施和防静电措施一样，进行接地处理就可以了。另外，电缆桥架的引入线与主线之间也需要绝缘接地。

5.危险物处理安全设计

在危险化学品企业除了生产产品以外，还会产生很多废物或泄漏物、排放物。这些废物或泄漏物、排放物都具有一定的危险性，如加热炉及锅炉等排出的燃料废气，工艺装置本身排出的废气、原料中所含的水分、空气或排出的废水等，对这些废物必须在运行运转中进行安全处理，使之做到达标排放。

 （1）排放设备　危险化学品生产装置在运转、停车或紧急停车时，为了安全并迅速地排放装置中排放出的废气或内部溶液及其蒸气而设置的设备。由下列设备组成：排放气体和高挥发性液体的蒸气的废气处理设备；抽出可凝蒸气和热油进行冷却后送入不合格油罐的液体抽出设备。

①废气处理设备　使有害且易燃的气体燃烧后排放到大气中的火炬系统；排放无毒而且比空气轻的气体的排放管道系统。

在分离罐（为水封式，带冷却器及液位报警器）中分离蒸气夹带的雾及冷凝液，然后经过防止回火用的密封罐导入到火炬中，在塔顶的烧嘴部位用经常燃烧的常燃烧嘴点火，燃烧后排放到大气中。确定火炬的高度应防止顶端火焰燃烧热产生的辐射热不至于影响地面的人群。

②液体排出设备　液体排出设备是排出可凝蒸气和热油，冷却后送往不合格油罐的设备。应注意其放空管道安全设计及其辅助设备的安装和使用安全。

（2）排水器和放空管　排水器和放空管是指危险化学品生产装置在运转中，工艺液体中所含的水和空气进入装置中有可能引起突沸和爆炸，因而事前将水和空气排到系统外部的设备。负压系统的工艺设备有可能进入空气，所以应尽量在设计中避免设置排水器，防止失效空气进入系统，从而引起意外的事情或事故的发生。

①排水器是供排出从循环物料中所分离出来的水分，启动时缓慢加热而产生的水分、在水蒸气中冷凝而残留在系统内的水分等的设备，此类设备设置在槽类、配管等有可能积存水分部位的最底部。以防止系统积水在热流体作用下产生相变汽化而发生爆炸。

②放空管是为了排放运转过程中工艺流体中所携带的空气和液体物料的蒸气的设备，设置在配管、槽类、储罐等有可能积存空气及蒸气的部位的最高处。放空管通道向大气或与排放系统连接。

（3）废水、废液处理设备的系统

①含油污水处理系统　用于收集排水时排出的含油污水，做成密封结构设置，有些地方设置截流井及防爆式疏水器、末端设置油水分离器和挡油池，将油完全分离、回收后排放清水。含油污水处理系统中的人孔盖为两层封闭式油气密封结构。

②排水系统　用于收集冷却器用水的排水、蒸汽疏水器产生的冷凝水以及雨水，为开式结构。危险化学品企业生产装置的废水处理设备处理的污水几乎都排向公共水域内，所以，防止水质污染是最重要的。为了防止发生漏油事故，以上两个系统最好都是设计成封闭形式的。

6.防止误操作的安全设计

在危险化学品企业生产过程中，为了防止由于操作人员误操作和不负责任等引起的事故，理想方式是采用完全自动控制、本质安全装置（即使发生错误也能确保安全）或安全自锁装置。但是，全面采用这些方式并非容易，它既要确保该操作时的安全，又要节省资金简化流程，通常采用如下措施。

（1）危险或重要的操作应采用全自动控制系统程序控制装置、联锁机构或联动机构

①程序控制装置　程序控制装置本来是为了使装置正常运转自动化而开发的，先以正确的操作顺序编成程序，使错误的操作顺序无效。因此，对防止误操作极为有效。一般来说，程序控制应用于如果不按顺序操作就会发生故障或导致极大危险的情况，如在反应器等的操作中。该装置具有以下功能：不进行前面的操作就不能进行下面的操作；以操作上或安全上最重要的因素（例如流量测定装置）为基础来选择装置所需调整的设备。

②联锁机构　虽然联锁机构其目的和程序控制装置相同，但是其结构往往是简单的机械机构。在危险化学品生产装置中的示例有：

a.在加热炉的烧嘴不点火时，烧嘴的主燃烧阀不打开的机构；

b.手柄上设有机械啮合机械等，以保证不按顺序操作就不能进行开/闭阀的操作；

c.物料和空气按照一定的比例联锁进入反应系统等（如硝酸生产中氨和空气的比例）等。

③联动机械　在危险化学品生产装置中，例如，以一定流量混合两种气体时（如合成氨生产中氢气和氮气），在偏离规定值就会产生危险的情况下，为了与流量控制发生波动的气体的流量保持一定比例而采用自动控制另一种气体流量的联动机械。波动的允许值范围较大时，对异常流量采用联锁机构就足够了，可是在允许值范围较小时，就需要采用联动机械。

（2）配置的阀门等不应混淆不清，需要标示或辨别开闭的状态或将配管用不同涂色标记。

（3）设备的人机接口和周围的照明等环境条件应完全可靠。

7.防止意外事故破坏或扩展的安全设计

为危险化学品生产装置带来损害的外因除地震、洪水、雷击等天灾外，还有汽车、铁路货车、飞机等运输工具的冲撞。

（1）天灾的预防措施　关于天灾的预防，抗震设计对防地震措施提出了具体规定，其他天灾问题还有：

①在抗风灾措施中，设计时应采用有关标准、规范、法令所规定的最高风速；

②与排水沟有关的降雨量应采用法令所给的降雨量；

③寒冷地区的防冻，须采取保温措施（如采用蒸汽伴热管和保温材料），关于北方地区降雪后，在危险化学品生产装置所用的浮顶罐，可采用安装圆顶等特殊措施。

（2）防止运输工具冲撞的措施

①高压气体管道至少距厂内道路1m以内设置安全标识或安全装置。如果需要则应设置护墙。对厂内道路的转弯半径需特别注意，一是严格按有关标准设计；二是严格对在厂内行驶的车辆限速。

②铁路专用线的末端有配管或设备时，为防备货车的冲撞应采取有效的防护措施。

③为防止与其他机械材料的意外接触，装置内的按钮须设置保护罩（防护罩）。

8.防止火灾蔓延爆炸扩展的安全设计

在危险化学品生产装置中火灾、爆炸的危险性最为突出，防止火灾、爆炸的安全设计是整个安全工作的基础。在发生火灾、爆炸时，为了减轻受灾程度而采取的措施，是其防止火灾蔓延爆炸扩展的安全设计的首选任务。具体工作如下。

（1）防火门、防火墙　防火门、防火墙都是为了防止火焰蔓延而设计的。

①防火门是安装在建筑物外墙或防火墙出入口的门，有钢板卷口、铁门、夹丝玻璃门及其他材料的门。

②防火墙是使用混凝土、砖、石棉板、钢材或灰泥等不燃性材料，按照建筑物墙体建造的结构物。防火墙是在建筑物和建筑物之间或存放易燃物场所像屏风一样单独设置的，主要目的是防止火焰接触易燃物或遮蔽辐射热。例如，在危险化学品生产装置罐区总管设置的防火墙等，具有一定的防火性能。

（2）防爆墙及保护墙　在危险化学品生产企业具有爆炸危险的装置、设备周围为了控制爆炸冲击波所造成的受害面而设置的防爆墙。防爆墙不仅能减轻爆炸冲击波压力，而且还有遮蔽爆炸产生的飞散物或爆炸火焰而保护附近设施的效果。所以其结构应能足以承受爆炸压力，根据爆炸冲击波的威力，设置在有足够遮蔽效果的位置上。关于防爆墙的组成材料，根据有关实验来看，满足某种程度的钢筋混凝土遮蔽爆炸冲击波效果最好。

保护墙具有和防爆墙相同的作用，主要是按规范和标准设置的，是指在压缩机厂房和装罐场所之间设置的保护墙。

（3）爆炸抑制装置（防爆放空及泄压结构）　防爆墙是减轻所发生的爆炸冲击波威力的设施。与此相反，爆炸抑制装置是抑制爆炸现象或泄放爆炸冲击波的压力，使其达到减弱爆炸力的装置。

①爆炸抑制装置是在达到最大爆炸压力的1/1000s左右的过程中，迅速地感应压力，排放抑制爆炸的抑制剂，打开压力排放口以及断开和装置的连接。用于处理爆炸速度和爆炸压力都比较小的粉尘爆炸的装置。

②爆炸放空设施是具有能够根据爆炸冲击波压力而打开泄压口功能的装置，靠打开泄压口来减轻爆炸冲击波的压力。在危险化学品生产装置中使用的加热炉、干燥炉、粉碎装置中的防爆门和固定盖式储罐所用的放气口等属于防爆放空设施。防爆放空设施如果放空面积不适当，就不能达到降低爆炸压力的效果。

③根据结构的不同，有时采用容易以爆炸冲击波打开排放口而减轻爆炸冲击波压力的结构，这种结构称为泄爆结构。固定盖式储罐的结构和危险化学品储存室顶盖的结构常采用泄爆结构。

④抗爆炸结构是指能承受爆炸冲击波压力的结构。如在危险化学品生产装置中仪表室等所要求的结构。实际上采用像碉堡一样用混凝土遮蔽的完全抗爆结构是极少的，（近年来，因事故多发，用这种结构的电气开闭所、变电站又多了起来），应设法加强混凝土腰墙和窗户的结构，使操作人员不直接置于爆炸冲击波中，就可以了。

（4）阻爆装置　这是在危险化学品生产装置中防止爆炸通过配管传播使受害面扩大的装置。阻爆装置包括下列几种：

①防止燃烧传播，防止发生爆炸的阻燃器。设置在固定盖式储罐的放空管上和设置在装置的连接部位上的，它们都是利用火焰的冷却以及细化引起的燃烧反应联锁中止效果来阻燃的。其内部装有金属网和细管束或并用填充物和水冷却。

②阻止爆炸达到爆轰（一般是指具有1500m/s以上燃烧速度的爆炸，爆炸的威力很大）的阻爆装置。该装置是在用防止燃烧传播、防止发生爆炸的阻燃器不能阻燃时，为进一步减弱爆轰波而并设的缓冲器。一般有干式和湿式两种，干式是装入硅铁颗粒的，湿式是装入液体的。

9.液体局限化安全设计

在危险化学品生产装置中，经常会发生有易燃性气体、蒸气或液体从装置内流出，扩散后引起较大的二次火灾、大爆炸或污染环境的次生灾害。为防止此类事故的发生，就需要进行液体局限化安全设计。一般来说有下列几种。

（1）挡油堤　挡油堤是阻止工艺装置或储罐中流出的液体扩大范围的装置。国家标准《石油天然气工程设计防火规范》（GB 50183—2004）、《建筑设计防火规范》（GB 50016—2006）、《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160—2008）三大设计防火规范均对室外储罐规定了结构或堤内容量，对工艺装置规定了结构或堤内容量，有的还规定了双层围墙。这些挡油堤不仅阻止液体流出，而且在灭火操作时还阻止泡沫灭火剂等扩大流出范围，有助于增加其灭火效果。

（2）挡液堤　挡液堤是在液化气储罐泄漏时，防止液化气流出面积扩大迅速蒸发的装置。对高压液化气（以高压保持液态的）、冷冻液化气（以沸点以下的温度，在常压下保持液态的）储罐，三大设计防火规范作了规定，适用于易燃性气体、有毒性气体及氢气。

（3）紧急切断装置　在危险化学品生产企业中紧急切断装置是在相衔接的装置发生泄漏或火灾等紧急事故时，切断同该装置的联系，防止受害面扩大的装置。主要设置在处理易燃性气体或液体的大容量装置，储罐或穿过公共地区的导管上，使用自动式或手动式的断流阀。

10.消防灭火系统安全设计

在危险化学品生产企业，火灾是发生频率较高的一种灾害。近年来，国际上建筑防火设计领域正在经历着一场变革，这次变革集中表现在推行“火灾安全工程设计方法（Fire Safety Engineering Method）”。按照这种新的设计方法，先要确定新建筑的消防安全目标，然后应用消防工程学原理和安全评价方法，对建筑物的火灾危险性进行量化分析，要预测各种可能起火条件下所造成的火、烟蔓延途径和人员疏散情况，选择防火设施，并进行评估，校验预测的消防安全目标是否达到。这种以性能为基础的设计方法将是消防灭火系统的发展趋势。危险化学品生产企业消防灭火设备是指防止火灾热辐射引起火灾蔓延的防火设备（如冷却用喷水设备等）和直接压制火灾的灭火设备的总称，亦称为防火设备和灭火设备。

（1）防火设备　防火设备是以防止火灾热辐射引起的火灾蔓延为主的，但有切断气体浸入、稀释气体浓度作用的设备也属于防火设备。

①属于前者的是靠喷射潜热大的水来冷却装置，防止引起火灾或破坏的。根据喷水方法的不同，有下面几种：微细雾状喷射的水雾喷射装置、使用喷水管或偏向器进行喷射的喷水装置、从喷嘴喷射柱状水的喷水装置、用喷嘴呈水幕状喷射的水幕喷射装置等。

②属于后者的有通过喷射蒸汽形成汽幕的蒸汽幕喷射装置。蒸汽幕喷射装置除喷射蒸汽之外，还可喷射空气和氧气。

（2）灭火设备　灭火时直接将火苗扑灭的设备，采用切断“燃烧三要素”中的氧气（或者空气），降低着火温度等灭火手段进行灭火。有喷射粉末、泡沫剂、喷射水雾、不燃性气体、挥发性液体（容易挥发的液态卤烃）等的灭火器、喷水器、消火栓等很多种。

总之，当采用灭火设备时须考虑各个灭火设备的特性，选择适合灭火对象的灭火设备。对于灭火设备的结构、能力及设置方法须符合有关标准、规范的规定。

11.报警、通信系统安全设计

在危险化学品企业的生产过程中，为了有效地处理事故，将受害面控制在最小范围内，迅速报警或通知发生易燃气体或有毒气体或火灾等是非常重要的。为达到此目的设置的设备就是报警、通信设备，在危险化学品生产企业中应包括下列一些设备：①通知发生火灾的火灾报警设备；②探测气体泄漏发生报警的气体探测报警设备；③传达发生事故的通信设备等。目前多使用将这些设备组合起来的综合设备。

（1）火灾报警设备　火灾报警设备有探测火灾的热量、烟雾、光线及其他情况进行自动报警的和发现火灾则按下变送器的按钮进行报警的设备。

（2）气体探测报警设备　气体探测报警设备是及早发现气体泄漏进行报警的设备。目的是早期发现少量的气体泄漏，以防止发生灾害。因此，在危险化学品生产企业中重要的是选择最有效的位置进行探测。

气体探测报警设备因敏感元件的不同而又有各种形式。利用燃烧热使铂热电阻发生变化的接触燃烧式、利用气体浓度变化使光线折射率发生变化的干扰式、利用气体浓度变化使金属氧化物半导体电阻发生变化的半导体式、利用气体浓度变化而产生电化学性质变化的电化学式、利用气体浓度变化使热导率变化的导热式、利用空气和被测气体密度差的密度差式、利用气体浓度不同使红外线吸收率也不同的红外线式等。

（3）通信设备　通信设备是指供联络使用的紧急报警设备，一般使用下列设备。

①扩音器、警报器、警钟；

②专用电话（调度电话）、对讲机、专用广播设备等；

③无线电收发两用机，民用便携式送话机等无线通信设备；

④电脑、手机、电子邮件、短信、微信等现代通信手段和工具。