某化工储运公司储罐安全设计.doc

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课程设计任务书

课题名称

化工安全课程设计

某化工储运公司安全设计

院（系）

城市建设与安全工程学院

专业

安全工程

姓名

学号

起讫日期

2013.6.24～2012.7.12

指导教师

2013年6月21日

目录

第1章储罐的设计 -5-

1.1甲醇储罐的设计 -5-

1.1.1甲醇储罐的选型和选材 -5-

1.1.2甲醇储罐的经济尺寸选择 -6-

1.1.3甲醇储罐的壁厚设计 -7-

1.1.4罐底设计 -11-

1.1.5甲醇储罐的罐顶设计 -12-

1.1.6甲醇储罐的安全附件 -14-

1.2醋酸储罐的设计 -18-

1.2.1醋酸储罐的选型和选材 -18-

1.2.2醋酸储罐经济尺寸的选择 -21-

1.2.3醋酸储罐的壁厚设计 -21-

1.2.4醋酸储罐的罐底设计 -21-

1.2.5醋酸储罐的罐顶设计 -22-

1.2.6醋酸储罐的安全附件 -23-

第2章罐区平面布置 -26-

2.1储罐区平面设计要求 -26-

2.2防火间距的确定 -26-

2.2.1储罐之间防火间距的确定 -26-

2.2.2储罐与防火堤之间防火间距的确定 -27-

2.3防火堤和隔堤尺寸的确定 -28-

2.3.1防火堤长和宽的确定 -28-

2.3.2防火堤高度确定:

-29-

2.3.3隔堤尺寸的确定 -29-

2.4防火堤和隔堤的基础设计 -29-

2.4.1防火堤和隔堤的材料选择 -29-

2.4.2防火堤防火、防腐、防冻涂层要求 -30-

2.4.3防火堤、隔堤上的通道设置 -30-

2.4.4防火堤内的地面设计 -30-

2.5公用设施的布置 -30-

第3章消防安全设计 -34-

3.1消防通道的具体要求 -34-

3.2消防等级的确定 -35-

3.3灭火剂的选择 -35-

3.4灭火设备的选择 -36-

3.5消防水炮的布置 -38-

3.6消火栓的布置 -38-

3.7消防水池的设计 -38-

第4章危险性分析及安全措施 -40-

4.1重大危险源辨识 -40-

4.2危险性分析 -41-

4.2.1甲醇危险性分析 -41-

4.2.2.醋酸的危险性分析 -43-

4.2.3.甲醇、醋酸罐区危险性分析 -44-

4.3安全措施 -45-

4.3.1甲醇罐区 -45-

4.3.2醋酸罐区 -48-

4.4事故树分析法的应用 -50-

4.4.1甲醇中毒事故树分析 -50-

4.4.2罐区火灾事故树分析 -53-

4.5安全管理 -57-

参考文献：

-59-

某化工储运公司安全设计

摘要

本文安全设计首先分析了储罐区内的储存物质的物化和危险特性分析，确定储罐的设计参数，以及材料和型号的选择；其次对储罐上的主要构件、安全装进行了设计；然后对化工品储罐区展开了总平面布置，确定了消防间距、消防通道、消防等级、消防设备等消防问题，并对贮罐区物质危险性进行分析，划分火灾危险等级，设计合理的安全设施来预防事故，设计相应的安全对策和职业危害控制措施，最后制定了安全管理制度和应急救援预案。

关键词：

储罐设计消防平面布置安全措施应急对策

1、储罐的设计背景及设计要求：

本设计背景为：

某化工企业需建5000甲醇储罐4只，6只4000醋酸储罐，建设地点位于贮运码头罐区的预留地。

另有一层办公室400，检测分析室50，配电房20，污水处理厂200，

泵房20，以及一汽车装卸站。

当地最小频率风为西北方。

设计要求：

1、完成工程的平面布置设计：

绘制总平面布置图，书写设计说明书。

2、完成工程的消防安全设计：

着重消防通道、消防等级确定，灭火剂（及器材）的选型，防雷电、

静电措施设计。

3、完成工程的安全技术及管理制度设计：

a、着重于物质危险性分析及安全卫生措施及管理制度设计；b、着重于储罐、管道及其它相关设备危险性分析及安全附件的选择、安全技术措施及管理制度设计；c、工程相关的其它安全技术设计，如开停车、检修维修及泄漏、火灾、爆炸事故的应急处治技术和方案。

4、如需增加辅助设施，请自行添加设计内容

5、平面布置按照遵循占地面积最小原则

第1章储罐的设计

1.1甲醇储罐的设计

1.1.1甲醇储罐的选型和选材

一、选型

1、甲醇的理化性质：

物质名称

甲醇

分子式

物化特性

沸点（）

64.8

相对密度（水-）

0.79

饱和蒸气压（KPa）

13.33（21.2

熔点

-97.8

蒸气密度（空气=1）

1．11

溶解性

溶于水、醇、醚等

外观与性状

无色澄清液体，有刺激性气味，易挥发，易流动。

主要用途

主要用于制甲醛、香精、染料、医药、防冻剂等。

火灾爆炸危险性

易燃，蒸气能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0%～36.5%（体积）

闪点（）

11

引燃温度（）

385

致死量

100～200ml

危险特性

易燃，蒸气能与空气形成爆炸性混合物。

遇明火、高热能引起燃烧爆炸。

与氧化剂接触能发生化学反应或引起燃烧。

在火场中，受热的容器有爆炸危险。

其蒸气比空气重，能在较低处扩散到远的地方，遇明火会引着起回燃。

健康危害

对中枢神经系统有麻痹作用；对视神经和视网膜有特殊选择作用，引起病变；可致代谢性酸中毒。

2、内浮顶罐的性质

内浮顶罐是在固定顶罐内部再加上一个浮动顶盖，主要由固定顶罐体、内浮盘、密封装置、通气孔、高低液位报警器等组成。

这种罐的浮动顶漂浮在储液面上，浮顶与罐壁之间有一环形空间,环形空间中有密封元件。

浮顶与密封元件一起构成了储液面上的覆盖层，随着储液上下浮动,使得罐内的储液与大气完全隔开,不受风雨等外界因素的影响，减少了储液储存过程中的蒸发损耗,减少了大气污染，易于保证贮液的质量和安全。

因此，内浮顶罐是降低固定顶贮罐物料蒸发损失最安全、最经济、最简便的结构形式，现已广泛用于储存汽油、醛类、醇类、酮类、苯类等易燃易爆易挥发的液体化学品。

内浮顶罐与固定顶罐比较有以下优点:

（1）大量减少蒸发损耗。

（2）由于液面上有浮动顶覆盖,储液与空气隔绝,减少空气污染和着火爆炸危险,易于保证储液质量,特别适用于储存高级汽油和喷气燃料以及有毒污染的液体化学品。

（3）易于将己建成固定顶罐改选为内浮顶罐,并取消呼吸阀,阻火器等附件,投资少,经济效益明显。

（4）因有固定顶能有效防止风砂、雨雪或灰尘污染储液,在各种气候条件下保证储液的质量,有“全天候车储罐”之称。

（5）在密封效果相同的情况下，与浮顶罐相比，能进一步降低蒸发损耗，这是由于固定顶盖的遮挡以及固定顶与内浮盘之间的气相层甚至比双盘式浮顶具有更显著的隔热效果。

 因此基于以上优点以甲醇的危险性故选用内浮顶罐为宜，从而增加其安全性。

二、选材

储罐用材的选择根据储罐的设计温度、物料的特性、钢材的性能和使用限制，在保证储罐各部分安全、可靠的基础上节省投资的原则。

甲醇储罐为常温常压下使用，甲醇在常温下对金属腐蚀性极小，甲醇在碳钢中的腐蚀速度为0.01-0.05mm/a，所以罐体采用Q235-A钢制造，其含碳量适中，综合性能最好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合。

内浮顶由专业厂家生产制造，一般采用18-8不锈钢和铝及铝合金材料制成，对比甲醇在两种材料中的腐蚀情况，采用18-8不锈钢。

1.1.2甲醇储罐的经济尺寸选择

贮罐在给定容积的情况下设计，直径和高度尺寸可有不同的组合。

只有其中的一种尺寸的材料最省，相应投资最省。

按材料最省和按费用最省两种计算贮罐的经济尺寸，在不考虑基础和土地费用的情况下，对小型敞口贮罐和封闭贮罐是完全相同的。

计算贮罐经济尺寸见表1。

表1-1贮罐经济尺寸

储罐经济尺寸

罐壁情况

储存形式

最省材料经济尺寸

最省费用经济尺寸

等壁厚

小型敞口储罐

小型封闭储罐

不等壁厚

大型封闭储罐

注：

λ=S1+S2,。

其中。

H为贮罐高度；R为贮罐直径；D为贮罐直径（内径）；[σ]为材料许用应力；为焊接接头系数；S1为储罐罐顶板厚度；S2为储罐罐底板厚度；C1为贮罐罐壁单位面积平均费用；C2为贮罐罐底单位面积平均费用：

C3为储罐罐顶单位面积平均费用。

从表1-1可以看出，对大型封闭贮罐，按材料最省的经济尺寸H=。

这实际上把罐顶和罐底都看作同等费用来考虑，而在工程中往往罐顶比罐底费用多。

若把罐壁和罐顶费用看作相同的费用，并且分别为罐底费用两倍时，其经济尺寸为H=0.375D（1-1）较为合理。

在确定贮罐的设计容积时，贮罐安全高度还应考虑液位的极限波动及消防的要求（贮罐空气泡沫接管到液面之间应留有一定高度，以保证储液面上泡沫覆盖层能有足够厚度）。

内浮顶罐的体积公式为：

在充装化工原料和成品是充装系数定位0.9。

利用公式（1-1）（1-2）则：

1）甲醇储罐高度与直径计算结果为：

×D2×H＝×0.375×D3×0.9＝5000

D=26.6m，H=10m

所以甲醇储罐的直径为26.6m，高为10.0m。

1.1.3甲醇储罐的壁厚设计

设计参数：

表1-2

储罐内径：

26.6m

罐壁高度：

10m

储罐设计温度：

55℃；

储罐设计压力：

常压

储液密度：

相对密度：

0.792

许用应力：

157MPa

腐蚀裕量：

2mm

钢板负偏差：

0.8mm

其他设计参数

1）设计压力

设计压力是指设定的容器顶部的最高压力。

由于甲醇和醋酸的饱和蒸汽压小于常压，设计压力为0.1MPa。

2）设计温度

设计温度是指容器正常操作时，在相应设计压力下，设定的受压元件的金属温度，甲醇贮罐工作温度为常温。

南京地区气温一般在0到40℃之间，设计温度要大于其最高温度，取55℃。

3）设计寿命

压力容器一般寿命为10到20年，设计为15年。

4）腐蚀速率

甲醇对碳钢腐蚀性不大，约为0.01mm/a，醋酸在316L中能形成钝化膜，所以对合金的腐蚀性很小。

5）风载荷

P=2.25μW=2.25×0.74×0.25=0.420kPa=420Pa

μ——为风压高度变化系数,对于有密集建筑群的大城市，取0.74

W——为建罐地区基本风压，根据《建筑结构荷载规范》，基本风压取值，南京50年一遇风压值为0.25KN/m3。

设计考虑储存液体静压力由上至下逐渐增加，且储罐容积>1000立方米，采用不等壁厚。

由于甲醇罐直径26.6m，可以采用定点法计算。

由GB50341-2003《产式圆筒钢制焊接油罐设计规范》，壁厚计算公式：

（1—3）

（1—4）

式中—储存介质条件下罐壁板的计算厚度（mm）

—试水条件下罐壁板的计算厚度（mm）

—油罐内径（m）

—计算液位高