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压力容器的安全使用 压力容器是一种具有爆炸危险的特种设备。由于生产过程的需要，压力容器在化工企业中广泛应用，但是压力容器的安全使用未能引起企业领导的足够重视，不少单位对压力容器的管理不力，定检率低，维修欠账，存在诸多问题。由于压力容器中盛装的化学危险品居多，因而一旦失效破坏，往往酿成极为严重的后果。因此，化工企业对压力容器的安全使用必须十分重视。天然气液化器配器站专用容器设备换热器外外盘半管式反半管式反应锅三聚氰胺尿素洗涤塔外景高桥石化石蜡加氢装置高桥石化1#催化装置第一节第一节 压力容器的基本概念压力容器的基本概念一、压力容器特点一、压力容器特点 压力容器是指最高工作压力0.1MPa(不含液体静压)、内直径0.15m、容积0.025m3，且盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于或等于标准沸点的液体的金属设备。压力容器是在化工生产过程中完成反应、储存、换热、分离等作用的常用设备，需承受高温、高压、超低温，且工艺介质多是易燃、易爆、有毒物质，是危险性极大的设备，一旦发生爆炸，不仅容器本身遭到破坏，而且还会造成人身伤亡、环境污染、国家财产损失等。从多年来的情况分析，压力容器事故的发生有设计、制造、使用、维护、检修等多方面原因，因此，加强压力容器全过程的安全技术管理，是保证压力容器安全运行、实现化工生产的重要环节。压力容器的安全技术管理是一项政策性、技术性及责任性很强的工作，为管好、用好、修好、改造好压力容器，必须严格遵循有关法规，认真做好各环节的管理工作。二、压力容器类别与品种二、压力容器类别与品种(一一)按压力等级划分按压力等级划分按压力容器设计压力(P)分为低压、中压、高压、超高压四个压力等级。(1)低压(代号L)0.1MPaP1.6MPa；(2)中压(代号M)1.6MPaP10MPa；(3)高压(代号H)10MPaP100MPa；(4)超高压(代号U)P100MPa。(二二)按压力容器品种划分按压力容器品种划分按压力容器在生产工艺过程中的作用原理，分为反应压力容器、分离压力容器、换热压力容器、储存压力容器。(1)反应压力容器(代号R)主要是用于完成介质的物理、化学反应的压力容器。如反应器、反应釜、聚合釜、合成塔、煤气发生炉等；(2)分离压力容器(代号S)主要是用于完成介质的流体平衡和气体净化分离的压力容器。如过滤器、缓冲器、吸收塔、干燥塔、洗涤器等；(3)换热压力容器(代号E)主要是用于完成介质的热量交换的压力容器。如管壳式余热锅炉、冷却器、预热器、蒸发器，硫化锅等；(4)储存压力容器(代号C，其中球罐代号B)主要是用于盛装生产用气体、液体、液化气体等的压力容器。如各种型式储罐。在一种压力容器中，如同时具备两种以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种。(三三)为为便便于于管管理理，将将压压力力容容器器按按其其压压力力等等级级、介介质质及及所所起起的的作用等分为三类作用等分为三类l.第一类压力容器符合下列情况之一为第一类压力容器；(1)介质的毒性程度为低毒的低压容器；(2)易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压换热容器和分离容器。(3)毒性程度为极度或高度危害介质的低压容器；(4)低压管壳式余热锅炉；(5)搪玻璃压力容器。3.第三类压力容器符合下列情况之一的为第三类压力容器：(1)毒性程度为极度或高度危害介质的中压容器和P.V0.2MPam3的低压容器；(2)易燃或毒性程度为中度危害介质且P.V0.2MPam3中压反应容器和P.V10MPam3的中压储存容器；(3)高压、中压管壳式余热锅炉；(4)高压容器。易燃介质是指爆炸下限小于10，或爆炸上限和下限之差20的气体。介质毒性程度参照GB5044职业性接触毒物危害程度分级的规定。例如，氨合成塔的设计压力为32MPa，介质为氢气、氮气及氨，该合成塔属于三类高压反应容器。氯气分配器的设计压力0.6MPa(低压)，介质为氯气(极毒)，该容器属于三类低压分离压力容器。三、压力容器安全状况等级划分三、压力容器安全状况等级划分 压力容器的安全状况分为五级，分级的原则如下所述。l级：出厂资料齐全，设计、制造质量符合有关法规和标准；在符合设计的条件下，在规定的检验周期内能安全使用的压力容器。2级：存在某些不危及安全且难以纠正的缺陷的新压力容器；存在某些不危及安全可不修复的一般性缺陷的在用压力容器。3级：资料不够齐全，制造时存在某些不符合有关法规或标准的问题或缺陷，但未因使用而发展或扩大；焊缝存在的缺陷经检验确定不需要修复，能在规定的操作条件下及检验周期内安全使用的压力容器。4级：技术资料不全，主体材质不符合规定，强度经核算能满足使用要求；主体结构有较严重的缺陷但未因使用而发展或扩大；焊接质量有线性缺陷，不能在规定的条件下和检验周期内安全使用的压力容器。5级：缺陷严重，难于或无法修复、无修复价值或修复后仍难以确保安全使用的压力容器。被判为五级的压力容器必须报废。安全状况等级评定的主要依据是压力容器的材质、结构、裂纹、焊缝、埋藏缺陷及腐蚀等方面的检测结果。具体评定标准见化工部颁发的在用化工压力容器检验规程。四、压力容器的完好标准四、压力容器的完好标准 压力容器管理的目的在于使压力容器能在完好状态下运行。压力容器的完好的主要内容包括以下三个方面。(一一)设备完整设备完整(1)零、部件齐全、完整，质量符合要求；(2)安全附件齐全、灵敏、可靠，在有效检测期内；(3)防腐层，绝热层完好；(4)基础、支座稳固可靠；(5)表面合适的位置应有压力容器铭牌。(二二)运行正常运行正常(1)在用压力容器安全状况等级必须达到3级(含3级)以上，新压力容器安全状况等级必须达到2级(含2级)以上；(2)容器各项工艺性能符合设计要求或查定的要求；(3)无跑、冒、滴、漏现象；(4)无明显变形或倾斜，无异常震动、声响等现象。(三三)各种技术资料齐备、准确，压力容器技术档案完整各种技术资料齐备、准确，压力容器技术档案完整 第二节第二节 压力容器的管理与使用压力容器的管理与使用 随着化学工业的发展，生产规模不断扩大，现代化程度不断地提高，压力容器也逐步向大型化发展，在生产过程中的地位愈显重要。历年来，国务院、劳动部、化工部颁发了一系列的条例、法规、标准，对压力容器的设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造直至报废都做了明确的规定。任何单位都必须经有关部门进行资格认可后，方可从事资格范围内的压力容器相应工作，超越批准范围将负法律责任。目前，压力容器安全技术管理常用的主要管理法规有1982年国务院颁发的锅炉压力容器安全监察暂行条例、1990年劳动部颁发的压力容器安全技术监察规程、1994年化工部颁发的化工压力容器管理规定及化工压力容器使用管理规程和1993年颁发的在用化工压力容器检验规程等。化工企业要依据上述法规加强对压力容器的管理，做好以下各项工作。一、建立责任制，落实到人一、建立责任制，落实到人(一一)压力容器使用单位压力容器使用单位(生产企业生产企业)的职责的职责(1)必须坚决执行国家及有关部门颁发的压力容器法规，按要求做好压力容器的全过程管理；(2)有计划地提高压力容器安全状况等级，确保安全生产；(3)企业法定代表人对本企业的压力容器安全使用管理全面负责；(4)接受主管部门和劳动行政部门的监督检查。(二二)设备管理部门的职责设备管理部门的职责 (1)贯彻执行有关压力容器的技术法规，并编制本企业压力容器安全技术管理规章制度；(2)建立健全压力容器技术档案；(3)参与压力容器安装、检验、修理、验收工作；(4)编制压力容器年度定期检验及修理计划，并负责实施；(5)负责压力容器安全状况等级变更、工艺参数提高及过户审查批准工作；(6)参与或组织压力容器事故的分析；(7)定期向化工主管部门和当地劳动部门上报压力容器管理年报、定期检验计划和实施情况。(三三)安全管理部门的职责安全管理部门的职责(1)负责压力容器使用、管理、检验的监督检查；(2)负责压力容器操作人员的安全教育培训、考核、发证；(3)对监控使用的压力容器加强监督管理；(4)负责组织压力容器事故分析及处理工作。(四四)生产使用部门的职责生产使用部门的职责(1)操作人员必须经技术培训和安全教育，并经考核合格持安全操作证上岗；(2)遵守操作规程，严禁超温、超压、超负荷运行；(3)认真执行巡回检查制度，发现问题及时处理或上报；(4)认真填写岗位原始记录和交接班记录；(5)对封存和备用的容器应定期进行维护保养。二、办理压力容器使用登记手续二、办理压力容器使用登记手续 压力容器的使用登记是在容器检验与安全状况等级核定的基础上进行的，压力容器的使用单位在压力容器投入使用前必须办理使用登记手续，并领取使用证。使用证必须与压力容器相对应，不得借用或延用，不得涂改。三、制订安全操作规程三、制订安全操作规程 企业要根据生产工艺要求和压力容器技术性能，制订工艺安全操作规程，其内容至少应包含以下几点。(1)压力容器操作工艺指标及最高或最低(真空容器)工作压力、最高或最低(指低于-20)工作温度；(2)压力容器操作程序及注意事项；(3)巡回检查的主要项目和部位，运行中可能出现的异常现象和防范措施及排除方法；(4)压力容器封存、备用及正常使用的保养方法。四、人员培训四、人员培训 压力容器操作人员在上岗前必须经过安全教育和考核，合格后由企业安全管理职能部门发给安全操作证，方能上岗操作。操作人员通过培训必须具备以下技能。(1)了解有关压力容器的法规，掌握压力容器的基本知识；(2)了解所在工段的工艺流程，掌握压力容器技术特性、结构、工艺参数(介质、温度、压力等)及介质的物理，化学性能；(3)熟知岗位操作法，能正确使用压力容器(包括开停车操作程序、安全注意事项等)；(4)能判断压力容器安全装置是否完好；(5)对可能出现的事故能采取防范措施；在容器出现异常情况时，能及时、准确地处理。五、正确使用五、正确使用 压力容器的正确使用是保证安全生产的重要环节，操作人员必须严格遵循操作规程，做到精心操作。1.严禁超温、超压严禁超温、超压温度和压力是压力容器的重要操作参数，两者之间有着密切的联带关系。任何压力容器都有其最高工作温度(低温容器限最低工作温度)和最高工作压力的限值，若出现超温、超压现象，必使压力容器材质发生塑性变形，以至产生塑性破坏。而对低温容器来说，若超出最低温度限值，就会使材料产生脆性破坏。单纯性超压大多是由于操作失误引起的。如：压力来自系统，且高于容器设计压力时，若误将容器的出口阀关闭或误将容器应关闭的进口阀打开，都会出现超压现象。为防止误操作，关键部位要悬挂明显标记，以显示阀门的启、闭状态。压力来自容器内部的超压现象的产生，大多是由于压力容器内部化学反应失控造成。主要原因是：加料过量、过快或物料质量不合格，致使化学反应过快，温度失控、压力上升，严重时会造成压力容器的爆炸。2.严禁超量盛装严禁超量盛装液化气体的盛装要严格遵守其充装系数(不同液化气体有不同的充装系数)，超量盛装会使液相介质占有过大的空间，当液化气体温度随周围环境温度上升时，其体积膨大，使容器内压力急剧加大，以至发生爆炸3.平稳操作平稳操作压力容器承受的载荷不是一成不变的，是随着化工生产工艺的变化而变化，其温度、压力会有较大幅度波动，但这波动速率是有限度的。温度的急剧变化能使压力容器产生内应力，使容器衬里鼓包、脱落，或使固定式管板换热器的管板与管子之间松动，造成设备损坏。因此，操作人员在开停车的过程中，要做到按工艺要求，掌握速率，平稳操作。4.控制物料质量控制物料质量在生产过程中物料是否符合相应的质量标准，将直接影响设备的使用寿命，并危及安全生产。如：在化肥生产中原料含硫量的超标，液氯、液态二氧化硫中水分含量超标，都将使腐蚀速率骤然加大，使容器的壁厚加速减薄以至破裂、爆炸。5.坚守岗位坚守岗位压力容器在运行中，操作人员必须坚守岗位。注意观察压力容器内介质、压力、温度的变化情况。对异常现象要做到及时发现、及时调整以保证压力容器的安全运行。六、巡回检查六、巡回检查 巡回检查是保证安全生产的主要环节之一，通过巡回检查使事故被消除在萌芽阶段。巡回检查的主要内容包括以下几点。(1)工艺参数 检查当前的压力、强度、液位等是否在规定允许的范围内；介质的化学成分是否合格。(2)压力容器本体 主要检查有无跑、冒、滴、漏，塑性变形，异常腐蚀及震动。(3)安全装置 检查安全附件是否有泄漏、堵塞、锈蚀、冻结等现象；是否在规定的使用期内。发现问题及时汇报或处理，并填写记录。七、维护保养七、维护保养(1)消除跑、冒、滴，漏 设备的跑、冒、滴、漏不仅是原料、能源的浪费，而且还污染环境、加速腐蚀，甚至引起燃烧、爆炸、中毒。正确选用连接方式和密封材料，及时消除跑、冒、滴、漏，是实现安全、文明生产有效措施之一。(2)确保防腐涂层、衬里完好 压力容器的防腐涂层与衬里是防止化学介质腐蚀的手段，为保护其完好，不得用坚硬物体打击、碰撞容器的涂层或衬里；内填料应布放均匀，防止产生偏流磨损；衬里出现裂纹、剥离现象，应及时修复。(3)安全附件要准确、灵敏、可靠。(4)压力容器在运行中严禁做电焊零线及起重锚点；主螺栓应定期加润滑剂，一般螺栓要定期涂防腐脂；特殊容器应有避雷装置和接地线。(5)停止使用的压力容器必须经过排放、置换、清洗后，采取有效防腐措施，加以封存。封存期间要定期检查。八、运行中紧急情况的处理八、运行中紧急情况的处理 在运行中压力容器出现下列情况之一时，操作人员应立即采取紧急措施，并按程序向有关部门报告。(1)工作温度、压力超过允许值；(2)压力容器主要受压元件发生裂纹、变形、泄露等危及安全的缺陷；(3)安全附件失灵；(4)接管、紧固件损坏，难以保证安全运行；(5)发生火灾，直接威胁到压力容器的安全运行；(6)过量盛装；(7)压力容器液面失去控制；(8)压力容器与管道发生异常震动，危及安全运行。若采取措施仍不能恢复正常工作的，应立即停车。待查明原因、采取措施、消除隐患后，再组织开车。九、压力容器的检验九、压力容器的检验 压力容器的检验，除检验其强度安全性能外，还要检验其使用性能，以确保化工生产安全连续运行。压力容器的检验分为役前检验、定期检验和综合评定。(一一)役前检验役前检验 是指专业检验人员在压力容器投入使用前进行的，目的在于确认制造和安装质量的检验。役前检验是以原始资料审查和外部宏观检查为主，必要时可进行无损探伤抽查。(二二)定期检验定期检验 定期检验包括：在线检验、内外部检验和耐压试验。(1)在线检验 是指专业人员在压力容器运行过程中每年至少一次的检查。在线检验应以宏观检查为主，必要时可进行测厚、壁温检查及腐蚀介质含量的测定。(2)内外部检验 是指专业检验人员在停机状态下，对压力容器外部和内部进行的检验。内外部检验应以宏观检查、壁厚测定、表面探伤为主，必要时采用射线、超声波探伤；硬度测定、金相检验、材质分析、应力测定等等。检验周期分为：安全状况等级为13级的，每隔6年至少一次；安全状况等级为34级的，每隔3年至少一次。具体时间由检验员根据检验结果确定。(3)耐压试验 是指压力容器停机检验时，所进行的超过其最高工作压力的液压试验或气压试验。其周期是每十年至少一次。(三三)综合评定综合评定 是指使用超过15年的压力容器在进行内外部检验时，综合历次检验结果、检修情况及运行情况，由具备综合评定资格的单位组织有关技术人员进行的可靠性技术鉴定。十、安全附件管理十、安全附件管理 安全附件是防止压力容器超温、超压、超负荷的安全装置或器具。1.安全阀安全阀 安全阀主要由阀座、阀瓣以及加载机构组成。当压力容器内的压力处在正常工作状态时，阀瓣与阀座之间形成平面或锥面密封。当进口侧达到泄放压力时开始泄放，经过一段时间泄放，容器内压力下降，阀瓣关闭。这样由平衡到不平衡到平衡，起到防止容器超压，达到安全运行的目的。按其结构型式分为杠杆式和弹簧式。杠杆式安全阀 利用重锤和杠杆平衡作用在阀瓣上的压力。其结构简单、调整方便；但结构笨重，易受外界环境影响产生震动而导致泄漏，回座压力低，待工作压力降至70%才能保持密封，对化工连续生产不利，因此，使用数量逐渐减少。弹簧式安全阀 是利用压缩弹簧的力来平衡作用在阀瓣上的压力。其结构紧凑、轻便、灵敏，受外界影响小，因此，应用的范围很广。按其气体排放的方式分为：全封闭式、半封闭式和敞开式。全封闭式安全阀排放的气体全部通过排气管进行处理，不能向外泄漏，主要用于盛装易燃、有毒介质的压力容器。半封闭式和敞开式安全阀的选用是根据工艺介质、环境的需要来确定。安全阀至少每年做一次定期检验，调整、校验后要加铅封。日常要做好维护保养工作，保持清洁，防止腐蚀，消除泄漏，铅封完好。根据实际情况可进行定期手拉排放检查。2.爆破片装置爆破片装置爆破片装置是一次性使用的断裂型泄压装置，是由金属薄膜和夹具组成。爆破片是爆破片装置中压力敏感元件，在规定爆破压力下能自行破裂，压力迅速下降，介质外泄，容器被迫停止运行。一般仅在不宜使用安全阀的情况下使用，或与安全阀组合使用。3.爆破片装置与安全阀组合使用爆破片装置与安全阀组合使用(1)爆破片装置与安全阀并联组合 并联组合是一种保险的安全装置，利用爆破片的优点弥补安全阀动作不正常或反应不灵敏的缺陷。(2)爆破片装置与安全阀串联组合爆破片装置在安全阀进口侧，这种串联配置可使工艺介质与安全阀隔开，防止安全阀直接受腐蚀。正常工作时，爆破片保证密封。超压时，爆破片破裂后，通过安全阀泄压复位可减少工艺介质流失。爆破片装置在安全阀出口侧，这种串联配置可以防止安全阀因泄漏造成环境污染，爆破片不与工艺介质接触，可以延长其使用寿命，更换比较方便。4.压力表压力表用来显示压力容器内部压力。压力表的选用要与压力容器内介质的特性相适应。用于低压容器的压力表精度不应低于2.5级，用于中压、高压容器的压力表精度不应低于1.5级；表盘刻度的极限值应为最高工作压力的1.53.0倍，最好选用2倍。一般表盘不小于100mm。压力表的校验与维护应符合国家计量部门的有关规定。在安装前应校验，加铅封。刻度盘上要有最高工作压力的标记，并注明下次校验的日期。若压力表出现下列情况：在无压力时，压力表指针距零位的数值超出其允许误差值；表盘封面玻璃破裂或表盘刻度不清；封印不清或超过校验有效期；表内弹簧管泄漏或指针松动时，应停止使用。5.液面计液面计用来显示压力容器内部盛装介质的液面。液面计的选用要与压力容器内介质、最高工作压力、最高工作温度相适应。在安装前，用于低、中压容器的液面计应进行1.5倍其公称压力的水压试验，用于高压容器的液面计应进行1.25倍其公称压力的水压试验；用于盛装0以下介质的压力容器上，应选用防霜液面计；用于盛装易燃、毒性程度为极度、高度危害介质的液化气体压力容器上应采用自动液面指示计，并有防漏的保护装置。当液面计出现超过检验周期、玻璃管(板)有裂纹、阀件固死、经常出现假液位等情况之一时，应停止使用。化工企业压力容器发生事故较多，而且同类型事故在不同企业重复发生。下面介绍几个案例。例1 某橡胶厂操作工在硫化罐内余气未放尽的情况下，强行带压开罐，导致罐盖飞出，造成3人死亡，8人受伤。事故原因：(1)该操作工是临时替班，未经过任何安全操作培训就上岗操作；(2)严重违反操作规程。例2 某化肥厂造气炉大修后点火制气时发生爆炸，炉体坍塌倾斜，楼面、楼顶被炸毁，造成4人死亡、5人受伤。事故原因：操作工违反作规程，开车前未将汽包上面的蒸汽出口阀和安全阀下面的根部阀打开，锅炉憋压，夹套爆裂，热气水进到炉内，大量汽化，致使煤气炉发生爆炸。例3 某化肥厂造气炉的废热锅炉爆炸，造成3人死亡、2人重伤、2人轻伤。事故原因：(1)违反压力容器安全技术监察规程，无证设计，无证制造，制造质量不合格又不进行检验；(2)压力容器管理不善，档案不健全，未办理使用登记证就投入使用；(3)违反设备维护检修规程，检修后未能按程序进行验收，在安全阀未安装和闸板阀堵塞的情况下开车，酿成爆炸事故。以上事故案例充分说明，压力容器的设以上事故案例充分说明，压力容器的设计、制造、使用、管理、检验等各个环计、制造、使用、管理、检验等各个环节都必须遵循相应的法规，才能确保化节都必须遵循相应的法规，才能确保化工生产实现长周期安全运行。工生产实现长周期安全运行。