甲醇储罐设计Word格式.docx
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3.3.9泡沫混合液设计用量的确定应符合下列要求：
3.3.10泡沫管道布置图18
注*：
18
3.4甲醇储罐应急事故预案19
3.4.1编制目的19
3.4.2危险目标19
3.4.3应急指挥19
3.4.4事故处理20
3.4.5规定和要求20
第4章冷却系统21
4.1水喷雾系统的作用21
4.2选择系统类型21
4.3系统组成设施21
4.5工作原理22
4.5设施介绍22
4.5.1报警阀组22
4.5.2管道22
4.5.3消防水箱23
4.5.4水泵接合器23
4.5.5末端试水装置23
4.5.6水流指示器23
4.5.7冷却用水量24
第5章安全管理措施25
5.1甲醇的物化性质25
5.2甲醇的危险特性26
5.3区域规划和总平面布置26
5.4储罐型式26
5.5电气的防爆27
5.6甲醇罐区潜在的火灾爆炸危险性27
5.7事故应急救援系统28
第1章甲醇的理化性质
甲醇是饱和醇系列代表。
甲醇的分子式CH3OH，相对分子质量是32.04,。
在常温常压下，纯甲醇是无色，不流动的，不挥发，可燃的有毒液体，有类似乙醇的气体。
甲醇可与水、乙醇、乙醚等多种有机液体互溶，但不能和脂肪烃类有机液体互溶。
甲醇气体和空气混合，在一定混合范围内可形成爆炸混合物，爆炸极限6.0%~36.5%（体积）。
甲醇与大部分气体具有良好可溶性。
1.1甲醇主要的物理性质
液体密度/kg.m-3
791.3
蒸汽粘度
0.140
蒸气密度/kg.m-3
1.43
表面张力Mn.m-1
24.5
沸点
64,7℃
蒸发潜热（64.7℃）/kg.mol-1
35.295
熔点
-97.8℃
熔融热（-97.1℃）/kg.mol-1
闪点
生成热/kg.mol-1
开杯
16.0℃
气体（25℃）
-201,.22
闭杯
12.0℃
液体（25℃）
-238.73
自然点
燃烧热/kg.mol-1
在空气中
473℃
气体
764.09
在氧气中
461℃
液体
726.16
临界常数
热导率/[J/m.s.k）]
2.1*10-3
临界压力
7.97Mpa
空气中最大允许浓度/（g.m-3）
0.05
临界温度
240℃
空气中爆炸极限（体积分数%）
临界体积
118
上限
6.0
临界压缩系数
0.244
下限
36.5
粘度Mpa.S
液体粘度
0.5945
气体在甲醇的溶解度单位m3/TCH3OH
气体名称
氢气
一氧化碳
二氧化碳
甲烷
乙烷
乙炔
溶解度
0.10
0.25
4.0
0.60
2.50
10.50
甲醇的电导率，主要取决于它含有的能电离的杂质，如硫、胺、硫化物和金属物质等。
工业生产的精甲醇都含有一定量的有机杂质，其一般电导率1*10-6~7*10-7Ω-1.cm-1.
1.2化学性质
甲醇是最简单的饱和脂肪醇，具有饱和脂肪醇的性质。
其化学性能很活泼，如氧化反应，氨化反应，酯化反应，卤化反应，脱水反应，裂解反应等，甲醇可与多种物质反应。
其毒性：
致死剂量75ml（59.3g）/60kg，在中等毒性范围内。
腐蚀性：
常温污水是无腐蚀性，铝、铅例外，对某些塑料、橡胶，有一些溶胀性。
1.3甲醇的危险性
1.3.1防爆炸性
甲醇生产从原料开始从半成品和产品与副反应生成具有毒、易燃、易爆、易腐蚀等危险因素；
同时又是在高温高压的情况下进行。
如合成甲醇低压法5Mpa，高压法30Mpa下进行，且连续性强，工艺操作比较严格。
因此在生产过程中要高度重视安全生产。
1.3.2防火性
工业介质易爆，必定易燃，防止着火更加重要。
往往爆炸和着火同时发生，不论物理还是化学爆炸，定然随之发生大火。
因此防爆大部分措施也适用于防火。
1.3.3有毒性
1.3.3.1急性中毒
常见于误服。
其中毒程度，一般随误服剂量和中毒人的体质不同而异
甲醇急性中毒症状如下；
轻度，恶心，头晕，中度，腹痛，视力减退，重度，四肢无力，嘴唇发紫等。
1.3.3.2慢性中毒
甲醇的蒸汽有一定的刺激作用，可发生湿疹，皮炎，上呼吸道炎，结膜炎等症状。
第2章储罐的设计
2.1设计高度
一般储罐高径比为1.2，大型储罐高径比小于1，经计算的储罐高为20m，直径18m。
2.2设计压力
按压力容器《压力容器安全监察规程》规定，取1.05到1.3倍最大工作压力为设计压力，所以取223.5kpa合适。
设计温度为25℃，在-20到200℃条件下工作属于常温容器。
2.3罐体选材
16MnR比较经济，所以选择16MnR钢板为制造筒体和封头的材料。
钢板标准号为GB6654-1996.通体结构设计为圆筒形，制造容易，安装内件方便，承压能力较好，使用最广。
2.4封头结构与选材
封他吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。
查椭圆形封头标准（JB/T4737-95）
为节约制造成本，将罐体分为5层。
圆筒的计算压力为223.5kpa，容积筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头都采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，去焊接接头系数为1.00，全部无损探伤。
取许用应力为163Mpa。
2.6封头壁厚计算
标准椭圆形封头a:
b=2:
1
封头计算公式：
可见封头厚度近似等于筒体厚度，则取同样厚度。
因为封头厚度≥16㎜则标准椭圆形封头的直边高度ha=35㎜。
2.7人孔选择
容器上开设人孔规定当Di＞1000时至少设一个人孔，压力容器上开孔最好是圆形的，人孔公称直径最小尺度为Φ400㎜。
2.8进出料管的选择
材料：
容器管一般采用无缝钢管，所以液体进料口接管材料选择无缝钢管，采用无缝钢管标准GB8163-87。
材料16MnR。
结构：
接管伸进设备内切成45度，可避免物料沿设备内壁流动，减少物料对壁的磨损和腐蚀。
2.9液位计的设计
液位计的种类很多，常用玻璃板液位计有三种：
透光式、反射式、视镜式。
选用反射式玻璃板液位计，标准号HG21590-95，法兰形式与其代号C型（长颈对焊突面管法兰HG20617-97），液位计型号R型公称压力PN4.0，使用温度0到250℃。
安全阀的选型（两个）
2.10排污阀的选型
选择无缝钢管GB8163-87热轧钢为材料的排污管焊接在容器底部，尺寸为Φ89×
12mm。
一般罐壁上安装三个，上部，中部，下部各一个，以便于检查对比。
放空阀安装在储罐的顶部，做成向下U型弯，作火炬系统时，需将U型弯角去掉。
2.13检尺口
一般安装在储罐顶部。
2.14取样口
根据GB/T6680-2003采样的基本要求
2.14.1采样人员必须熟悉被采液体化工的特性、安全操作的有关知识与处理方法，严格遵守GB/T3723的各项规定。
2.14.2采样前应进行预检，并根据检查结果制定采样方案，按此方案采的具有代表性的样品。
2.15防静电
根据《石油化工企业设计防火规范》，对爆炸、火灾危险场所内可能产生静电危险的设备和管道，均应采取静电接地措施。
装卸栈台和码头的管道、设备、建筑物、构筑物的金属构件和铁路钢轨等（作阴极保护者除外），均应作电气连接并接地。
2.16可燃气体报警（SH3063-1999）
系统的最基本的构成包括检测器和报警器组成的可燃气体报警仪，或由检测器和指示报警器组成的可燃气体或有毒气体检测报警仪，也可以是专用的数据采集系统与检测器组成的检测报警系统。
2.17罐基础《大型储罐基础设计与地基处理》
取基础厚度为0.3m，利用勾股定理可得基础下底直径为3.35×
2+18=24.7m
2.18围堰（APIStd2510）
L=
=53m
综上得，围堰高1.8m，边长53m。
根据GB50351-2005，选用砖、砌块防火墙，双面抹水泥砂浆，厚度为250mm。
2.19防火堤
2.19.1防火堤的要求
防火堤：
用于常压液体储罐组，在油罐和其他液态危险品储罐发生泄漏事故时，防止液体外流和火灾蔓延的构筑物。
2.19.2防火堤尺寸的计算
油罐组防火堤有效容积应按下式计算[3]:
V=A*Hj-（V1+V2+V3+V4）
所以防火堤的总长度为52.49×
4=209.93m。
高度为2.2m
2.20防静电与雷击：
2.20.1防止静电甲醇罐区内可能引起燃烧、爆炸的静电火源主要来自物料输送、人员行走、穿脱衣服以与其它物体摩擦产生的静电。
因此,与罐区安全设计密切相关的则是防止和减少物料输送产生的静电,其主要内容包括:
2.20.2防雷击：
由于雷电在极短时间内放出巨大的能量,如果甲醇罐区内的易燃易爆区域遭受雷击,就易造成火灾、爆炸事故。
为抑制和减少雷电的危害,应设置防雷装置,常见的
有避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器。
针对甲醇罐区不同的储罐型式（如固定顶、浮顶）,防雷设施的设置也各异。
2.20.3消除静电（GB50160-20089.29.3.）
2.20.3.1储罐均应采取防静电接地措施。
防静电接地电阻值不宜大于10Ω。
储罐的防雷接地装置可兼作防静电接地装置。
2.20.3.2储罐内各金属构件必须与罐体等电位连接并接地。
为消除由于管内液态烃流动与管壁摩擦产生的静电，液态烃工艺管道、不带电的金属部分，都应接地保护，接地电阻不得大于10欧，所有法兰与丝扣连接处应焊上导线或用铜片跨接。
2.20.3.3当储罐内壁使用防腐涂料时，只要涂料的电阻率小于所储存液体的电阻率，就不会妨碍电荷的逸散。
2.20.3.4为消除人体静电，在扶梯进口处，应设置接地金属棒，或在已接地的金属栏杆上留出1m长的裸露金属面。
2.20.4储罐装甲醇安全操作:
（1）充装方式;
（2）罐静置时间;
（3）消除附加静电
2.20.5使用抗静电添加剂
2.21雷电防护GB50057
根据《建筑物防雷设计规范》甲醇储罐区与甲类仓库应划分为第一类防雷建筑物。
根据《建筑物防雷设计规范》甲醇储罐防直击雷的措施，应符合下列要求：
2.21.1应装设独立避雷针或架空避雷线（网），使被保护的建筑物与风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。
架空避雷网的网格尺寸不应大于5m×
5m或6m×
4m。
2.21.2排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的以下空间应处于接闪器的保护范围内，当有管帽时应按表3.2.1确定
3m：
2.21.3架空避雷网至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离，应符合下列表达式的要求，但不应小于3m：
第3章甲醇储罐的消防设计
3.1甲醇储罐的灭火方法
3.1.1冷却法
固定式雨淋喷水灭火系统该系统由水喷头、传动装置、喷水管网、雨淋阀等组成。
发生火灾时,系统管道内给水是通过火灾探测系统控制雨淋阀来实现的,并设有手动开启阀门装置。
只要雨淋阀启动后,就可在它的保护区内迅速地、大面积地喷水灭火,降温和灭火效果十分显著。
在夏季时,该系统也可作为喷水降温、减少储罐“小呼吸”损失之用;
3.1.2隔离法
固定式低倍数泡沫灭火系统该系统由泡沫液储罐、泡沫比例混合器、泡沫液混合液管线、消防泵、泡沫产生器、阀门以与水源和动力源组成。
对甲醇罐区,应选择液上喷射泡沫灭火系统,且泡沫液应具有抗溶性。
此外,该系统不宜与灭火水枪同时使用。
3.1.2.1控制甲醇蒸气与空气混合物的浓度：
甲醇罐区发生起火灾爆炸的条件之一,是有浓度合适的甲醇蒸气与空气混合物。
虽然罐区中受设备和操作条件限制,完全消除甲醇蒸气混合物是不可能的,但是通过合理布置、减少蒸气排放、通风、惰化和设置甲醇蒸气浓度监测等措施,尽量减少甲醇蒸气与空气混合物的存在范围,控制混合气浓度,使之达不到爆炸极限是完全可以做到的。
3.1.2.2减少蒸气排放：
减少蒸气排放是罐区防火防爆的关键。
设计上应做好下列几点:
（1）选择合适的罐型,减少“呼吸”引起的蒸气外泄;
（2.）采用密封性能良好的阀门、泵、法兰、垫片等;
（3.）设置正确的防火堤、污水收集池等。
3.1.2.3通风：
罐区内的建筑物（如配电、控制室等）应设有通风设施（自然或强制）
3.1.2.4惰化：
向甲醇蒸气空气混合物中充入惰性气体,可以减少甚至消除爆炸危险和制止火焰蔓延。
当混合气中氧含量降到一定值时,即使已着火的火焰也会熄灭,这种不能使物质燃烧的最大氧含量称为最高允许含氧量。
3.1.2.5设置阻火器：
阻火器能有效地阻止外界火源进入储罐。
根据《石油化工企业
设计防火规范》规定,储存像甲醇这种甲类易燃液体的固定顶储罐,顶部与大气相通的呼吸管道上必须设置阻火器,且应安装在呼吸阀的下部。
3.1.2.6灭火剂的选用：
因为甲醇为水溶性易燃液体，所以采用抗溶性泡沫进行灭火。
罐内盛装的是极性溶剂品，那么采用顶部浇注系统才是标准的选择。
3.2甲醇储罐的消防设施
3.2.1在易泄漏的部位（如人孔、法兰、阀门、机泵的密封点等）通常都设置固定式可燃气体检测报警器,以随时监测泄漏情况。
当甲醇蒸气在空气中的浓度达其爆炸下限的2.0%～2.5%时（即浓度为～1.5%）,便发出声光信号报警,以提示尽快进行排险处理;
当浓度达爆炸下限的40%～50%时（即浓度为～3.%）,报警的同时,应与消防水泵、喷淋冷却水、固定灭火系统、进入罐区的物料阀和通讯/广播等设施联动。
3.2.2灭火系统对于甲醇罐区,主要的灭火设施有:
3.2.2.1固定式雨淋喷水灭火系统该系统由水喷头、传动装置、喷水管网、雨淋阀等组成。
3.2.2.2固定式低倍数泡沫灭火系统该系统由泡沫液储罐、泡沫比例混合器、泡沫液混合液管线、消防泵、泡沫产生器、阀门以与水源和动力源组成。
3.2.2.3移动式灭火系统在甲醇罐区,应设置足够的移动式灭火器。
当发生局部小型火灾时,工作人员能够使用推车式、手提式灭火器将火灾迅速扑灭。
常用的灭火药剂有二氧化碳灭火剂、干粉灭火剂、卤代烷灭火剂等;
3.2.2.4完善的消防水管网罐区内应按规范设置完善的消防水管网系统,该系统包括消防水池（罐）、消防水泵、环状管网、消防栓等。
特别是消防泵应采用能在断电等紧急情况下迅速启动的驱动机,如柴油机。
3.3甲醇储罐的泡沫管道设计
3.3.1储罐区泡沫灭火系统的选择
应符合下列要求（《低倍数泡沫灭火系统设计规范》第二章第一节）：
3.3.1.1水溶性甲、乙、丙类液体的固定顶储罐，应选用液上喷射泡沫灭火系统或半液下喷射泡沫灭火系统；
3.3.1.2高度大于7m、直径大于9m的固定顶储罐，不应选用泡沫枪作为主要灭火设施。
3.3.1.3低倍数泡沫灭火系统：
根据《石油化工企业设计防火规范》8.7.2的规定，甲类可燃液体的固定顶罐应采用固定式低倍数泡沫灭火系统。
由于甲醇属于甲B类可燃液体而且设计的5000m3甲醇储罐采用的是固定顶罐，所以此次设计应选用固定式低倍数泡沫灭火系统。
3.3.2泡沫发生器的数目
（《低倍数泡沫灭火系统设计规范》第三章第一节、第二节）固定顶储罐液上喷射泡沫灭火系统的燃烧面积，应按储罐横截面面积计算。
泡沫混合液供给强度与连续供给时间，应符合下列规定：
水溶性的甲、乙、丙类液体，不应小于下表的规定。
5000m3的甲醇储罐的设计标准是D=18m，H=20m,所以泡沫发生器的设置数量应该是2个。
3.3.3液上喷射泡沫灭火系统泡沫产生器的设置
应符合下列规定：
3.3.3.1固定顶储罐、浅盘式和浮盘采用易熔材料制作的内浮顶储罐的泡沫产生器型
号与数量，应根据计算所需的泡沫混合液流量确定，且设置数量不应小于下表的规定。
3.3.3.2泡沫产生器的进口压力，应为0.3～0.6MPa，其对应泡沫混合液流量，应按下式计算：
式中q—泡沫混合液流量（L/s）；
K1—泡沫产生器流量特性系数；
P—泡沫产生器进口压力（MPa）。
3.3.4.1固定顶储罐、浅盘式和浮盘采用易熔材料制作的内浮顶储罐，每个泡沫产生器应用独立的混合液管道引至防火堤外；
3.3.4.2连接泡沫产生器的泡沫混合液立管应用管卡固定在罐壁上，其间距不宜大于3m，泡沫混合液的立管下端，应设锈渣清扫口。
泡沫混合液的立管宜用金属软管与水平管道连接。
外浮顶储罐可不设金属软管；
3.3.5.1泡沫混合液的水平管道，宜敷设在管墩或管架上，但不应与管墩、管架固定
3.3.5.2泡沫混合液的管道，应有3‰坡度坡向防火堤。
3.3.6.1泡沫混合液管道上，宜设置消火栓，其设置数量应按《低倍数泡沫灭火器设计规范》第3.1.4条规定的泡沫枪数量与其保护半径综合确定；
3.3.6.2泡沫混合液的管道，应有2‰的坡度坡向放空阀，管道上的控制阀，应设置在防火堤外，并应有明显标志；
3.3.6.3泡沫混合液管道上的高处，应设排气阀。
3.3.8泡沫枪
设置固定式泡沫灭火系统的储罐区，应在其防火堤外设置用于扑救液体流散火灾的辅助泡沫枪，其数量与其泡沫混合液连续供给时间，不应小于下表的规定。
每支辅助泡沫枪的泡沫混合液流量不应小于240L／min。
泡沫枪数和连续供给时间表：
储罐直径（m）
配备泡沫枪数（支）
连续供给时间（min）
≤10
＞10且≤20
＞20且≤30
＞30且≤40
＞40
2
3
10
20
30
3.3.9.1泡沫灭火系统扑救储罐一次火灾的泡沫混合液设计用量：
M1=A1·
R1·
T1
式中：
M1--泡沫炮、泡沫枪系统扑救一次火灾的泡沫混合液设计用量（L）；
A1--泡沫炮、泡沫枪系统扑救一次火灾的最大保护面积（m2）；
R1--泡沫炮、泡沫枪系统泡沫混合液供给强度（L／min·
m2）；
T1--泡沫炮、泡沫枪系统泡沫混合液连续供给时间（min）。
M1=3.14*92*12*25=76302（L）=76.302（M3）
实验证明，抗溶性泡沫与水按6：
94的比例混合，产生难过的泡沫性能较好，因此不应小于6：
94.
消防水的用量：
12×
94/100=11.28L/m2.min
V=π×
92×
11.28×
25/1000=71.7m3
故水量为：
V=71.7m3
消防水泵的功率：
Ne=ρ×
g×
V×
He/η=【1000×
9.8×
71.7×
20】/80%÷
25/60=41.76KW
3.3.9.2泡沫炮、泡沫枪系统扑救一次火灾的泡沫混合液设计用量：
M2=1.2A2·
K2·
T2
M2--泡沫炮、泡沫枪系统扑救一次火灾的泡沫混合液设计用量（L）；
A2--泡沫炮、泡沫枪系统扑救一次火灾的最大保护面积（m2）；
R2--泡沫炮、泡沫枪系统泡沫混合液供给强度（L／min·
T2--泡沫炮、泡沫枪系统泡沫混合液连续供给时间（min）。
3.3.10泡沫管道布置图
1.当泡沫混合液管道在防火堤外环状布置时，利用环状管道上设置泡沫消火栓就能实现半固定系统功能，但不如在通向泡沫产生器的支管上设置带控制阀的管牙接口方便。
因此也要设置蝶阀。
2.地上泡沫混合液水平管道，应敷设在管墩或管架上，但不应与管墩、管架固定。
与罐壁上的泡沫混合液立管之间宜用金属软管连接。
3.埋地管道距离地面的深度应大于0.3m，与罐壁上的泡沫混合液立管之间应用金属软管或金属转向接头连接。
4.在靠近防火堤外侧处的水平管道上应设置供检测泡沫产生器工作压力的压力表接口。
5.泡沫混合液的管道应有2‰的坡度坡向放空阀，管道上的控制阀，应设置在防火堤
外，并应有明显标志。
6.泡沫混合液管道上的高处应设排气阀。
7.为防止泡沫混合回流，应设置止回阀。
8.蝶阀的优点：
1）、启闭方便迅速、省力、流体阻力小，可以经常操作。
2）、结构简单，体积小，重量轻。
3）、可以运送泥浆，在管道口积存液体最少。
4）、低压下，可以实现良好的密封。
5）、调节性能好。
3.4甲醇储罐应急事故预案
3.4.1编制目的
为更好贯彻《安全生产法》，落实危险化学品安全管理条例，加强危险化学品的安全管理，保证企业、社会与人民生命财产的安全，防止突发性化学事故的发生，并能在事故发生后迅速、有效的控制处理，本着“预防为主、自救为主、统一指挥、分工负责”的原则，特制定我厂的化学事故应急预案。
3.4.2
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