摘 要：在空分装置设计过程中贯彻HSE管理理念，对空分装置从各方面综合分析项目的风险因素，并在设计中采取相应的风险消除方法，确保装置能够安全运行。
关键词：HSE；空分装置；设计；风险因素；消除方法
1 HSE管理体系概述
HSE是健康（Health）、安全（Safety）和环境（Environment）管理体系的简称，是近几年出现的国际石油天然气工业通行的管理体系。
HSE管理九项原则中，在“任何决策必须优先考虑健康安全环境”中指出，HSE工作首先要做到预防为主、源头控制，即在战略规划、项目投资和生产经营等相关事务的决策时，同时考虑、评估潜在的HSE风险，配套落实风险控制措施，优先保障HSE条件，做到安全发展、清洁发展。随着经济的发展，空分装置的规模越来越大型化，操作条件越来越苛刻化，万一发生火灾、爆炸、泄漏，其危害的波及面大、消防灭火困难，给企业和社会带来严重的危害。因此，空分装置设计过程中贯彻HSE管理理念，从各方面综合考虑项目的风险分析，并采取相应的风险消除方法，尽最大努力做好设计过程的风险管理，对保证装置的安全尤为重要。
2 空分装置的工艺技术
空分装置是用来分离空气中的各组分气体，为全厂工艺装置及各辅助装置提供所需要的氮气、氧气等气体和液体产品的装置。在空分领域中，深冷法（低温精馏法）、变压吸附法、膜分离法是应用于工业生产的三大分离方法。深冷法是一种传统的制氮方法。它是以空气为原料，利用液氧和液氮的沸点不同（在1大气压下，O2的沸点为-183℃，N2的为-196℃），通过液态空气的精馏，使它们分离来获得纯氮，同时也可以获得纯氧。变压吸附法是利用一种高效能、高选择性的固体吸附剂对氧优先吸附的功能，把空气中的氮和氧分离，目前常用碳分子筛吸附剂。膜分离法制氮是利用某些有机高分子和无机材料形成的膜对不同组分分子的选择性渗透进行分离，大都采用中空纤维膜。
3 空分装置的风险识别
3.1 空分装置及其生产过程中可能存在的主要危险源
（1）氧气：空分装置的主要产品之一是氧气，它具有很强的助燃性，为乙类火灾危险物质。氧气是可燃物燃烧、爆炸的主要因素之一，能氧化大多数活性物质。氧气与可燃物（如乙炔、甲烷等）形成爆炸性混合物，可引燃易燃物产生爆危险。（2）碳氢化合物：原料空气中还有少量的碳氢化合物，它们的闪点都非常低，爆炸极限较宽。在生产过程中，如果碳氢化合物在空分设备内过量积聚，遇高热可能引起爆炸。（3）氮气、液氮、液氩：氮气、液氮、液氩等产品在空分装置分馏塔中产生。一旦发生泄露，泄露的氮气会降低大气中的氧含量，使人吸入的气体中氧含量降低；泄露的液氮、液氩在常温、常压条件下，会立即汽化，也能使人吸入的气体中含氧量降低。轻度的气体泄露，容易造成操作人员的缺氧反应；重度的气体泄露，有可能会造成操作人员窒息死亡的严重后果。（4）油料：空分装置主要使用透平油和润滑油。透平油闪点（开口）大于等于195℃，系丙类火灾危险性可燃液体。增压透平膨胀机透平油管一旦发生泄露，遇高热或明火，会引起火灾、爆炸。润滑油闪点（开口）大于等于230℃，系丙类火灾危险性可燃液体。输油管道一旦发生泄露，遇高热或明火，也会引起火灾、爆炸。（5）电源：空分装置的主要能耗为电耗，其中，原料空气压缩机、增压压缩机和氮压机等均为高压用电设备。（6）机械设备的噪声及振动：空分装置中噪声及振动较大的设备主要有空气压缩机、增压压缩机和氮压机，以及大功率的机泵和风机等，噪声在80-90dB（A）之间。
3.2 空分装置及其生产过程中可能存在的主要危险因素
（1）爆炸：由氧气和液氧作为助燃介质可能引起爆炸。（2）高压：高压危险因素为空气压缩机、增压压缩机、氮压机以及气体储罐等带压设施。（3）噪声及振动：噪声及振动危险主要指空气压缩机、增压压缩机和氮压机，以及大功率的机泵和风机等产生的噪声及振动。（4）机械伤害：机械伤害事故是机械设备运转时造成人员伤害的主要事故类型。（5）冷冻伤害：生产的液氧、液氮、液氩等产品，一旦输送这些产品的泵、阀门、管道及储罐等设备密封不严，或者设备发生裂纹或破碎，将发生泄露事件，使产品喷洒到操作人员身上。由于它们的沸点非常低，加之汽化时要吸收大量的热量，会造成人体冷冻伤害。（6）窒息伤害：空分装置生产的氮气、液氮、和液氩一旦泄露，均可能对操作人员造成窒息伤害。（7）触电：空分装置中空气压缩机、增压压缩机以及氮压机等高、低压用电设备及其变配电，在操作过程中可能对操作人员造成触电伤害。
4 空分装置在设计中采取的风险消除方法
（1）在设计中选择先进、成熟、可靠的流程和设备，确保空分装置和设备安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行。（2）在设计中为确保空分装置安全生产，主厂房设置双层窗户，二个检修大门及二个操作通行门，满足防火间距、泄压要求及安全疏散要求。（3）根据规范要求：《石油化工企业厂区总平面布置设计规范》SH/T3053-2002中5.6条：空分设备的吸风口，宜位于乙炔站、电石渣堆和散发烃类及尘埃等设施的的全年最小频率风向的下风侧。《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008中4.2.5条：空分站应布置在空气清洁地段，并宜位于散发乙炔及其他可燃气体、粉尘等场所的全年最小频率风向的下风侧。空分装置的空分设备吸风口位于散发烃类及尘埃等设施的全年最小频率风向的下风侧。（4）装置内设贯通式道路，道路有两个出入口，且两个出入口处于不同方位。（5）在空分装置建筑、结构设计中采取的主要防火、防爆措施：建（构）筑物的耐火等级按二级设防；建构筑物主要构件采用非燃烧材料，其耐火极限符合现行的国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008；承重钢框架、支架、群座、管架均覆盖耐火层，耐火层的耐火极限不低于1.5h。（6）设计选用技术先进、安全可靠、经济合理的现场仪表。自动控制系统采用集散控制系统（DCS）实现对重要工艺参数的监视、控制、操作、报警及联锁。（7）空分装置的防雷等级为二级，设计中采取避雷针和避雷带设施保护厂房和冷箱。凡与氧气接触的设备和管道均进行脱脂处理，并设置防静电设施：工作接地、保护接地、防雷接地、防静电联合接地，接地电阻不大于4欧姆。接地为TN-S系统。空分装置的负荷等级为：机泵负荷为二级用电负荷，仪表用电负荷为一级负荷。正常照明、检修负荷为三级负荷，应急照明为二级负荷。（8）空分装置设置火灾报警系统：在控制室设一台火灾报警控制器，在装置内火灾危险区域设火灾报警探测器和手动报警按钮。（9）空分装置中噪声及振动较大的设备主要有空压机、增压压缩机、氮压机以及放空时产生的噪声及振动。噪声控制设计按《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85和《石油化工噪声控制设计规范》SH/T3146-2004标准进行，采取以下控制措施：机泵设备选用噪声≤85dB（A）的产品，并设置在厂房内，放空管道加装消音器，确保生产区噪声满足标准要求。（10）空分装置在装置区内设置环状消防水管网，设置消火栓，空分装置消防用水量为90L/s，火灾延续时间不小于3h；并根据空分装置各危险场所的生产类别、危险等级，在主厂房、主控制和装置区内设置移动式干粉灭火器和移动式二氧化碳灭火器。（11）对低温设备和管道（介质为液氧、液氮、液氩等），进行保冷隔热处理，保冷层采用阻燃性泡沫塑料制品。（12）压缩机吸气管道上设切断阀和临时过滤器，排气管道上设置止回阀和安全阀、放空设施，压缩机的各级排气管道上设置温度、压力指示和温度、压力高报警及联锁停车。
5 结束语
HSE对设计的影响以及如何在设计中体现HSE理念，尤为重要。将HSE理念引入设计，在设计阶段规避HSE风险和危害，确保设计产品既满足技术要求，也满足HSE的要求。
参考文献
[1]石油和化工工程设计工作手册[M].中国石油大学出版社，2010.
[2]刘立京，冯荣珍.我国石油化工行业HSE管理体系应用中的问题与对策[J].中国高新技术企业，2009（12）.
