防火防爆课程设计Word文件下载.docx
《防火防爆课程设计Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《防火防爆课程设计Word文件下载.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
根据《总图制图标准GB/T50103-2001》、《房屋建筑制图统一标准GB/T5001-2001》进行的相关图纸设计。
2工程概况
甲醇厂厂址设在西安经济技术开发区。
占地面积91200平方米，长约320米，宽约240米。
西安经济技术开发区成立于1993年9月，位于西安市北门外、城市南北中轴线-未央路两侧，北二环和绕城高速公路之间，地理位置优越，交通便利。
区内20-60米宽的道路路网基本建成；
城市供水充沛，水质优良；
区内日供水量10万吨，已建成110KV变电站6座，总容量达75万KVA；
陕北天然气管道在区内设置门站，可满足入区项目生产与生活需要；
采取集中供热方式，已建成80蒸吨和300蒸吨的供热站各一座；
污水排放通畅，近期污水处理能力25万吨，远期50万吨，光纤、数字微波、卫星、程控交换、数据与多媒体等多种通信网络覆盖全区，中国四大互联网中心节点之一的西部数据中心位于区内。
总之该开发区实现道路、供水、供电、供气、供热、排水、通讯“七通一平”。
西安气候属暖温带半湿润大陆性季风气候。
四季分明，夏季炎热多雨，冬季寒冷少雨雪，春秋时有连阴雨天气出现。
西安市及各郊县年平均气温13.1～13.4℃。
年极端最高气温35～41.8℃；
极端最低-16～-20℃。
全年以7月最热，月平均气温26.1～26.3℃，月平均最高气温32℃左右；
1月最冷，月平均气温-0.3～-1.3℃，月平均最低气温-4℃左右，年较差达26～27℃。
降水年际变化很大，多雨年和少雨年雨量差别很大，两者最大差值可达590mm。
降水的季节分配也极不均匀，有78%的雨量集中在5～10月，其中7～9月的雨量即占全年雨量的47%，且时有暴雨出现。
年平均相对湿度70%左右。
年平均风速1.8m/s，全年盛行风向为东北风。
3工程项目分析
3.1工艺流程介绍
3.1.1生产工艺简述
煤是制造甲醇粗原料气的主要固体燃料.用煤制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制
用蒸汽与氧气（或空气、富氧空气）对煤进行热加工称为固体燃料气化,气化所得可燃性气体通称煤气是制造甲醇的初始原料气,气化的主要设备是煤气发生炉。
用煤制得的粗原料气组分中氢碳比太低,故在气体脱硫后要经过变换工序.使过量的一氧化碳变换为氢气和二氧化碳,再经脱碳工序将过量的二氧化碳除去。
原料气经过压缩、甲醇合成与精馏精制后制得甲醇。
在铜触媒的存在下在甲醇合成塔中进行如下反应：
CO+2H2→CH3OH+Q
CO2+3H2→CH3OH+H2O+Q
反应过程中尚有下列副反应：
2CO+4H2→（CH3）2O+H2O
4CO+8H2→C4H9OH+3H2O
图3.1为甲醇合成工艺的流程框图。
图3.1煤低压合成甲醇工艺的流程框图
（1）造气及净化：
烟煤在造气转化炉中用水蒸汽、富氧进行加压连续气化制得水煤气，经除尘、耐硫变换、脱硫脱碳等净化，并调整好氢碳比后进入甲醇合成塔。
（2）甲醇合成：
合成气经压缩和换热及预热至反应温度，在6MPa等压下、均温式合成塔内进行催化反应，反应生成甲醇。
合成塔出口气经废锅回收热量后，再换热和冷却，然后在闪蒸槽闪蒸除去弛放气及甲醇中溶解气体，甲醇合成弛放气设变压吸附回收CO+H2循环作甲醇原料气，这样可降低每吨甲醇原料气消耗。
（3）精馏：
采用甲醇三塔精馏流程得到精甲醇，并进行杂醇回收和热量回收。
该生产工艺中涉及的原料，中间产品和最终产品都是易燃、易爆、有毒的危险化学品。
要用的原材料是烟煤、水、氧气、木质磺酸素水剂、各种催化剂、烧碱和石灰石等，中间物料为一氧化碳、氢气和硫化氢，主要产品是甲醇。
工艺中涉及的主要危险品有：
水煤气（氢气、一氧化碳）、硫化氢、甲醇。
它们的危险性质如下：
甲醇是无色澄清液体，有刺激性气味。
对人的中枢神经系统有麻醉作用；
对视神经和视网膜有特殊选择作用，引起病变；
可致代射性酸中毒。
具有易燃性，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，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，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。
一氧化碳是无色无臭气体。
具有易燃易爆气性，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
硫化氢是无色、有恶臭的气体，是强烈的神经毒物，对粘膜有强烈刺激作用。
具有易燃性，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
与浓硝酸、发烟硝酸或其它强氧化剂剧烈反应，发生爆炸。
气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。
3.1.2安全防火重点部位
煤制甲醇生产工艺主要包括造气、净化、合成和精制四个工艺流程
（1）造气工艺及设备
本企业的造气设备采用固定床气化。
气化剂与煤逆流接触，气化过程比较完全，灰渣残碳少，出口煤气同时对上部原料煤进行干燥和干馏，煤气出口温度低，现有加压固定床气化最成熟的炉型是Lurgi。
气化单元，事故类型为气化单元生产设备破裂，管路系统或阀门损坏，发生泄漏事故。
（2）甲醇合成工艺及设备
该部分主要作用是将转化气中的H2、CO、CO2在合成塔中，在催化剂的促进下，反应生成粗甲醇。
采用Lurgi管壳等温合成塔。
在塔中，列管内装填催化剂，管间为沸腾水。
原料气与反应后的气体换热到230℃左右进入合成塔，反应放出的热量经管壁传给管间的沸腾水，产生4MPa的蒸汽，蒸汽用于甲醇装置。
合成塔全系统的温度条件用蒸汽压来控制，从而保证催化剂层呈大致等温的曲线。
主要存在的危险性为，反应工艺控制要求严格，一旦泄露，发生火灾爆炸的危险性大。
（3）精制工艺设备
精制设备共有两个精馏塔，塔内相关参数如下表，由于操作不稳定等因素，2个精馏塔的操作参数也会发生变化，为了保证生产稳定，需要对温度进行控制。
表3.1精馏塔的工艺参数表
设备名称
塔顶
塔底
塔中部
温度/℃
压力/Mpa
温度/0C
压力/MPa
加压精馏塔
122
0.7
132
0.73
123
常压精馏塔
65
0.12
10
0.14
90
0.13
（4）甲醇储存设备
该储罐是储存最终产物甲醇的储罐。
甲醇具有挥发性、流动扩散性、高易燃性、蒸汽易爆性、热膨胀性、积聚静电荷性，这些性质使甲醇储罐具有储存易燃易爆的压力容器的危险因素，并且在给排水作业时有发生跑料的危险。
3.1.3安全工作重点
1、造气设备
（1）定期检查设备管线。
（2）设置气体检测仪。
（3）注意反应物的量和防止震动。
2、甲醇合成设备
（1）检查设备，控制物料比。
（2）定期检查管路，设置气体检测仪。
（3）合理操作，对相关人员进行安全教育。
3、精制设备
（1）对加压精馏塔用调节阀进行温度控制。
（2）确认流程、阀门安装、法兰连接完好，单设备、阀门调试完毕。
（3）工艺管线设备吹扫。
（4）正确按精馏塔操作规程操作。
4、甲醇储罐
（1）采用内浮顶，主要为了减少物料的挥发量。
（2）检查甲醇罐液位是否高于85%，倒罐及进料是否按规定进行。
（3）检查各仪表指示、氮封、喷淋冷却水及呼吸阀是否好用，罐区内外有无泄漏。
（4）设备接地、设可燃有毒气体探测、火灾报警系统、泡沫消防等等。
（5）防止静电，雷电等火源。
3.2工艺环节划分
3.2.1生产区
甲醇的工艺流程共分为四个步骤：
煤炭加压气化、合成气净化、合成反应、甲醇精制。
四个部分都独立设生产车间。
所以将甲醇的生产工艺过程分为四个部分。
各个生产车间的功能与规模见表3.1
表3.1各个生产车间的功能与规模
编号
生产车间功能
长（m）
宽（m）
高（m）
面积（㎡㎡）
1
煤在高温常压下，与气化剂反应转化为CO、H2等可燃性气体
40
30
1200
2
原料气体进行除尘
20
8
600
3
除去变换气中的H2S、COS、CO2等酸性气体
4
甲醇合成
5
粗甲醇在常压的精制
6
粗甲醇在加压的精制
3.2.2仓储设施
为了方便工厂的生产与成品的管理，所以在厂内设计有储存设施。
储存区域划为三部分，储罐1（建筑物7）、储罐2（建筑物8）、储罐3（建筑物9）是为了储存产品甲醇，储库1（建筑物10）、储库2（建筑物11）是原料煤储存仓库；
库房主要为原料库，存储的物质为木质磺酸素水剂、各种催化剂、石灰石等物质。
下面对各物质的化学性质及存储注意事项进行简单介绍，并根据其理化性质和储存要求设计储存车间的功能和规格。
表3.2储存车间的功能和规格
储存及成品车间的功能
面积（㎡）
7
储罐1，存储甲醇
25
1000
储罐2，存储甲醇
9
储罐3，存储甲醇
储库1，存储煤
700
11
储库2，存储煤
12
仓库，存储原料
甲醇：
甲醇别名叫木醇，又称木酒精。
分子量32.04。
相对密度0.792（20/4℃）。
熔点一97.8℃。
沸点64.5℃。
闪点12.22℃。
自燃点463.89℃。
蒸气密度1.11。
蒸气压13.33KPa（100mmHg21.2℃）。
爆炸极限6％一36.5％（空气中）。
列入《危险化学品名录》（2002年版），属易燃液体第二项中闪点液体。
危险货物编号：
32058，UN号：
1230。
是无色、透明、高度挥发、易燃液体。
略有酒精气味。
能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶。
遇热、明火或氧化剂易着火。
采用浮顶罐储存储存于阴凉、通风的库房。
远离火种、热源。
库温不宜超过30℃。
保持容器密封。
应与氧化剂、酸类、碱金属等分开存放，切忌混储。
采用防爆型照明、通风设施。
禁止使用易产生火花的机械设备和工具。
储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
烧碱：
化学名称氢氧化钠不燃，具强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤与酸发生中和反应并放热。
遇潮时对铝、锌和锡有腐蚀性，并放出易燃易爆的氢气。
本品不会燃烧,遇水和水蒸气大量放热,形成腐蚀性溶液。
具有强腐蚀性。
储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。
库内湿度最好不大于85％。
包装必须密封，切勿受潮。
应与易（可）燃物、酸类等分开存放，切忌混储。
储区应备有合适的材料收容泄漏物。
3.2.3其他设施
作为一个化工厂，除了基本生产储存需要之外还要有相关的生活区、办公区及其他设施建（构）筑。
为此设置办公楼1（建筑物13）、食堂1（建筑物14）、食堂2（建筑物15）、浴池（建筑物16）、活动中心（建筑物17）、宿舍1（建筑物18）、宿舍2（建筑物19）、污水处理站（建筑物20）、锅炉房（建筑物21）、水泵站（建筑物22）、配电站（建筑物23）、消防水池（建筑物24）。
各个建筑物的规格如表3.3所示。
表3.3其他设施名称及规格
名称
层数
13
办公楼1
14
食堂1
15
浴池
450
16
活动中心
17
宿舍1
18
宿舍2
19
污水处理站
400
锅炉房
21
水泵站
22
配电站
200
23
消防水池
4区域划分
化工企业总平面布置是企业进行一切生产设计的前提，它的优劣直接关系到企业的总体规划及生产流程的顺畅与否，安全生产等等。
总平面布置往往要考虑国家规范及地方性法规，结合自然条件和周边环境等因素,最终根据综合需要进行设计。
只有对总平面布置中涉及的诸多因素进行细致周密的研究和论证,才能为企业创造安全、高效、和谐、合理的平面布置。
根据化工企业的特点——化工企业的原料、成品或半成品大多是可燃气体、可燃液体，生产大多是在高温、高压条件下进行的，可燃物质可能泄露的几率多，火灾和爆炸危险性较大。
一般对工厂总平面布置从安全防火的角度加以论述。
工艺装置和全厂储运设施占地面积较大，是全厂防火、防爆的重点；
水、电、蒸汽、压缩空气等公用设施，需靠近工艺装置；
工厂管理及生活服务设施是全厂生产指挥中心,人员集中，要求安静、污染少等。
本文根据《石油化工企业设计防火规范》和甲醇生产的过程危险性及西安经济开发区的地形与气候特征进行区域划分。
最终将厂区划分为如下4部分：
工艺装置区、贮运设施区、公用设施区、工厂管理和生活区。
其中工艺装置区包括生产装置和输送管线、泵房；
贮运设施区包括储罐、储库和仓库；
公用设施区包括配电站、锅炉房、污水处理站、水泵站；
工厂管理和生活区包括办公楼、食堂、浴池和宿舍。
其中工艺装置区和贮运设施区是主要的潜在危险区，必须慎重考虑合理布置，以保安全。
《石油化工企业设计防火规范》中规定：
在进行区域规划时，应根据石油化工企业及其相邻工厂或设施的特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，合理布置。
生产区宜位于邻近城镇或居民区全年最小频率风向的上风侧。
在进行总平面布置时应根据工厂的生产流程及各组成部分的生产特点和火灾危险性，结合地形、风向等条件，按功能分区集中布置。
可能散发可燃气体的工艺装置、罐组、装卸区或全厂性污水处理场等设施宜布置在人员集中场所及明火或散发火花地点的全年最小频率风向的上风侧。
本工厂设在西安经济开发区内，西安气候属暖温带半湿润大陆性季风气候。
因此，根据厂区地形、风向特点，及生产工艺、物料危险性，将工厂作如下划分。
将工厂管理和生活区设置在东北方向，公用设施区设在西北方向，工艺装置无疑是整个工厂的心脏部分；
从安全角度看，工艺装置是一个易燃、易爆、有毒的特殊危险的地区，为了尽量减少其对相邻厂矿、企业、村庄、国家铁路、公路等外部影响，将工艺装置区设在西南方向而贮运设施区设在东南方向。
这样的布置充分考虑工厂的安全性。
区域划分必须符合防火、安全、卫生、检修和施工等规范、规定的要求，以利于保障人身安全和改善作业环境，同时为企业的安全生产创造必要的条件。
5总平面的布置
5.1分区布置
本文根据《石油化工企业设计防火规范》
和甲醇生产的过程危险性及西安经济开发区的地形与气候特征进行区域划分。
（1）工艺装置区位于厂区西南方向，包括6车间，分别是煤转化为水煤气的造气车间（车间1），水煤气的除尘净化车间（车间2），水煤气脱硫车间（车间3），甲醇的合成车间（车间4），低压精馏车间（车间5），加压精馏车间（车间6），。
其中，车间1所需的原料煤需要设置一个原料中间储库（储库1）以及一个原料仓库存储各车间所需的原料。
（2）工厂管理和生活区设置在东北方向，包括办公楼1，活动中心，食堂1，食堂2，浴池，宿舍1，宿舍2，。
是工厂的管理人员办公和员工休息娱乐的场所。
从保障人员生命安全角度看，厂前区要远离工艺装置和油罐区布置。
以便于管理、保持环境洁净，且最好是在厂区边缘地带。
（3）贮运设施区设在东南方向，包括储罐1、储罐2、储罐3、储库1、储库2和仓库。
罐组不应毗邻布置在高于工艺装置、全厂性重要设施或人员集中场所的阶梯上。
以防止可能泄漏的可燃气体漫流到下一个台阶，而造成更大的事故。
罐区储量大，罐数多，占地比率高，又散发易燃易爆气体，在布置上要力求远离火源，且在火源全年最小频率风向的下风侧。
要设置在道路运输频繁地段之外和外来人员经常往来地区之外。
罐组不能紧靠排洪沟布置，因储罐一旦泄露，很难防止可燃液体入排洪沟，而排洪沟一般顺厂区延伸，难免有明火落入，引发火灾，后果不堪设想，会形成连环火灾。
（4）公用设施区设在西北方向，包括配电站、锅炉房、污水处理站、水泵站和消防水池。
其中消防站应布置在责任区的适中位置。
即保证发生爆炸事故时，消防设备和消防人员的安全，也使消防车能迅速、安全、不受任何干扰的及时到达火灾现场。
而污水处理场宜位于厂区边缘，且地势及地下水位较低处并应布置在厂区全年最小频率风向的上风侧。
使各类污水管线尽可能多地采用自流方式流入处理场，也防止污水处理场经常散发的油气和有味气体对厂区环境造成污染。
总变电所布置在厂区边缘，但也应尽量靠近用电负荷中心，避免引线过长造成的电能损耗。
还应防止电器设备受到烟尘污染或受到有害气体的腐蚀，而造成短路事故。
5.2火灾危险类别的确定
5.2.1甲醇及其生产原料的理化性质简介
1、一氧化碳
一氧化碳在常温常压下为无色、无臭、无味、无刺激性的窒息性有毒气体。
其熔点-205.1℃，沸点-191.5℃，相对密度0.967，空气中可燃范围12.5%～74%，空气中最低燃点630℃，最易引燃浓度30%，产生最大爆炸压力的浓度35.2%，最大爆炸压力6.3kg/cm3，毒性级别2，易燃性级别4，易爆性级别0。
GB13690-92将其划为第2.1类易燃气体。
火灾危险性为乙类。
2、氢气
氢无色﹑无嗅﹑无味﹑无毒,是一种易燃易爆气体.熔点-259.2℃;
相对密度（水=1）0.07（-252℃），沸点-252.8，饱和蒸汽压13.33KPa;
闪点<
-50
℃，爆炸下限4.1V%，爆炸上限74.1V%，自燃温度500℃。
与空气混合能形成爆炸混合物,遇明火、高热极易引起燃烧爆炸。
气体比空气轻，在室内使用和储存时，漏气上升滞留屋顶不易排出，遇火星会引起爆炸。
与氟、氯等能发生强烈的化学反应。
建筑火险分级为甲类。
3、硫化氢
硫化氢是无色、有恶臭的气体易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
熔点-85.5℃，沸点-60.4℃，相对密度（空气=1）1.19，燃爆下限4.0%，爆炸上限46.0%，引燃温度260℃。
GB13690-92将该物质划为第2.1类易燃气体。
火灾危险性为甲类。
4、甲醇
甲醇在常态下为液体,沸点64.5℃,2.0℃时的饱和蒸气压为12..8ｋＰａ（96ｍｍＨｇ）,温度愈高,蒸气压愈高,挥发性越强。
甲醇的粘度0.5945ｍＰａ.ｓ（2.0℃）,并随温度升高而降低,有较强的流动性。
同时由于甲醇蒸气的密度比空气密度略大（～10%）,有风时会随风飘散,即使无风时,也能沿着地面向外扩散,并易积聚在地势低洼地带。
甲醇的闪点11.1℃（闭杯）,甲醇的沸点为645℃,自燃点为473.℃（空气中）、461℃（氧气中）,开杯试验闪点为16℃。
甲醇蒸气与空气混合达到甲醇的爆炸浓度范围6.7%～3.6%时,遇火源就会发生爆炸。
甲醇的介电常数为3.2..62.,电阻率为5.8×
106Ω•ｃｍ,说明有一定的带电能力。
因此,甲醇在管输和灌装过程中能产生静电,当静电荷聚积到一定程度则会放电,故有着火或爆炸的危险。
GB13690-92将该物质划为第3.2类中闪点易燃液体。
火灾危险性为甲类火灾危险性可燃液体。
5.2.2生产工艺火灾危险分类
生产的火灾危险性应根据生产中使用或产生的物质性质及其数量等因素进行确定。
根据《建筑防火设计规范》
表3.1.1生产的火灾危险性分类（见附录1）确定生产工艺火灾危险。
其中造气、除尘、脱硫工艺中含有硫化氢等火灾危险性为甲类的物质，所以确定其生产工艺火灾危险性为甲级，而合成、常压精馏、加压精馏工艺中又含有大量的火灾危险性为甲的甲醇，因而确定这三个厂房的火灾危险性为甲级。
5.2.3存储区火灾危险分类
储存物品的火灾危险性应根据储存物品的性质和储存物品中的可燃物数量等因素确定。
根据《石油化工设计规范》表3.0.1可燃气体的火灾危险性分类，表3.0.2液化烃、可燃液体的火灾危险性分类，《建筑防火设计规范》表3.1.3储存物品的火灾危险性分类（见附录1），将各原料、成品储罐、储库的火灾危险性为：
甲醇，闪点
升级会员 