防火防爆课程设计Word文档下载推荐.docx
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Novolen工艺技术在聚合反应器中采用特殊螺旋式搅拌器，防止结块，解决聚合中气固两相之间不易均匀分布的问题，使其产品质量尽可能均一稳定。
该工艺均聚产品的熔体流动流指数为0.1～100。
工艺过程包括：
CD催化剂和助催化剂计量加入聚合反应器；
第一聚合反应器系统；
反应器粉末输送系统；
用于抗冲共聚的第二聚合反应器系统；
聚合物粉料中残存的催化剂脱活及下游挤压造粒系统等。
丙烯和催化剂、助催化剂加入搅拌床气相反应器，液体丙烯作液体冷却剂喷洒在反应器中的粉末床层，吸收反应热后气化，有效地撤除反应热。
另外，丙烯气体从反应器底部加入反应器，使反应器内聚合物床层部份流化并随搅拌移动，反应器顶部有两个（共聚反应器有一个）很大的穹顶用以分离气化丙烯中夹带的聚合物细粉。
反应器在65--85℃，2.0—2.3MPa下操作，在循环所流中各组分分压决定了其聚合速率，氢气用于控制分子量。
离开反应器的气体部分冷凝后送到分离器，与新鲜丙烯混合后打回到反庆器顶部。
不凝气则被压缩，生产共聚物时加入乙烯，送入反应器底部。
同时，从系统中连续排出一部份物流以防止丙烷气体的累积。
第一反应器的聚合物通过粉末输送系统加入第二反应器，生产均聚物时也可以直接从第一反应器排入袋滤器。
生产抗冲共聚物时，第二反应器中同时加入乙烯。
从反应器排出的聚合物粉末分离出未反应的单位后进入脱气仓，分离出的单体压缩后循环回反应器。
从脱气仓底部加入氮气和不得蒸汽以去活残余催化剂并去除夹带的少量单体。
脱气仓排出的聚合物进造粒系统。
图3.1Novolen聚乙烯生产工艺方框流程图
从生产工艺中我们可以看到，原料为丙烯和氢气，都是易燃易爆气体，产物聚丙烯粉末也有可燃性，在聚合过程中，运载气体和尾气如果处理不当，都可能产生火灾爆炸危险。
3.1.2安全防火重点部位
1.聚合釜
聚合釜在装料完成以后进行升温反应，由于聚合反应放出大量的热量使釜温上升，若搅拌不能正常工作或者循环冷却水出现故障，反应温度失控，从而引起火灾，爆炸。
该塔设有水喷淋系统，在紧急状况时，对塔进行保护。
3.1.3安全工作重点
反搅拌机应有检测和联锁，投料前一定要启动搅拌，并随时进行巡查，跳闸后要及时处理，发现异常能自动停止进料。
聚合釜电机应选择相匹配的，且适当降低转速，以免电机超载跳闸。
应对聚合釜体壁面定期打磨，提高壁面光洁度，减少挂壁；
当釜内结块后，要开釜盖清除结块。
聚合釜系统工作时应不能超温超压。
聚合釜填料更换前，应先将填料浸泡，防止填料磨损与烧毁。
清通聚合釜催化剂加料斗必须用防爆工具。
2.输送系统
为防止物料泄露，经常检查管道是否完好。
3.危险物质
聚丙烯车间危险物质主要是存在于丙烯、氢气、一氯二乙基铝、三乙基铝、三氯化钛、四氯化钛、氮气、聚丙烯，其中丙烯、氢气作为反应原料，由于其参加反应的量比较大，所以危险性最大。
3.2工艺环节的划分
3.2.1生产区
Novolen聚乙烯工艺流程共分为五个步骤：
均匀聚合和随机聚合反应、抗冲共聚反应、输送、净化、干燥。
由于输送、净化、都是在净化管中进行的，反应可以分为四个车间，分别为均匀聚合随机聚合反应车间，抗冲共聚反应车间，输送净化车间，和干燥车间，各个车间功能与规模见表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
氢气，丙烯在其中发生均匀聚合、随机聚合反应
70
50
8
3500
2
氢气，丙烯，以及部分聚丙烯在其中发生抗冲共聚反应
70
50
3
去除杂质
4
去除水分
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车间和成品车间。
储存车间（建筑物5）是为了储存生产原料丙烯（罐装），储存车间（建筑物6）是为了储存生产原料氢气（罐装）的。
成品车间（建筑物7）是为了储存产物聚丙烯的。
库房主要分为原料库和成品库，原料库存储的物质为丙烯、氢气，成品库存储的物质为聚丙烯粉末（PP）。
下面对各物质的化学性质及存储注意事项进行简单介绍。
1.丙烯
丙烯常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。
分子量42.08，密度0.5139g/cm（20/4℃），冰点-185.3℃，沸点-47.4℃。
易燃，爆炸极限为2%～11%。
不溶于水，溶于有机溶剂，是一种属低毒类物质。
危险特性：
易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。
遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。
与二氧化氮、四氧化二氮、氧化二氮等激烈化合，与其它氧化剂接触剧烈反应。
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。
灭火方法：
切断气源。
若不能切断气源，则不允许熄灭泄漏处的火焰。
喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。
灭火剂：
雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。
可用钢瓶储存。
2.氢气
氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体，和氟、氯、氧、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。
标准状况下，1升氢气的质量是0.0899克，比空气轻得多）。
因为氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。
另外，在101千帕压强下，温度-252.87℃时，氢气可转变成无色的液体；
-259.1℃时，变成雪状固体。
常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应，爆炸极限是４％－７４.2%，引燃温度为400℃。
包装方式：
氢气拖车/瓶组/钢瓶，运输方式：
氢的贮运有四种方式可供选择，即气态贮运、液态贮运、金属氢化物贮运和微球贮运。
目前，实际应用的只有前三种，微球贮运方式尚在研究中。
根据丙烯生产工艺流程要求及原料的性质和储存方式，将原料及成品划为一个储存区，根据它们的储存要求，分成以下的原材料以及产成品库，整个仓储设施区共有3个库房，编号分别为5号、6号、7号库房，依次存放丙烯,氢气和聚丙烯。
各个建筑物功能与规格如表3.2所示。
表3.1储存车间的功能和规格
储存及成品车间的功能
面积（㎡）
5
储存罐装丙烯
30
20
600
6
储存罐装氢气
30
600
7
储存聚丙烯
1500
3.2.3其他设施
为了使化工厂更加完整，更加规范。
现设置休闲厅（建筑物8），一食堂（建筑物9），公司超市（建筑物10），浴池（建筑物11），二食堂（建筑物12）安全管理科室（建筑物13），消防泵站（建筑物14），办公楼（建筑物15），锅炉房（建筑物16），配电站（建筑物17），员工宿舍（建筑物18），消防水池（建筑物19），停车场（建筑物20）。
各个建筑物的规格如表3.3所示。
表3.1其他设施的名称和规格
名称
层数
8
休闲厅
3
900
9
一食堂
40
2
1200
10
公司超市
11
浴池
20
15
300
12
二食堂
13
安全管理科
1
600
14
消防泵站
400
办公楼
16
锅炉房
17
配电站
18
员工宿舍
19
消防水池
----
450
停车场
60
4区域划分
这里所说的区域规范主要指的是该厂址和周边整体环境的联系，以及厂周边的道路设计。
根据《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第四章区域规划与工厂总平面布置中的区域规划要求可知：
4.1.1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。
4.1.2石油化工企业的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。
4.1.3在山区或丘陵地区，石油化工企业的生产区应避免布置在窝风地带。
4.1.4石油化工企业的生产区沿江河岸布置时，宜位于邻近江河的城镇、重要桥梁、大型锚地、船厂等重要建筑物或构筑物的下游。
4.1.5石油化工企业应采取防止泄漏的可燃液体和受污染的消防水排出厂外的措施。
4.1.6公路和地区架空电力线路严禁穿越生产区。
4.1.7当区域排洪沟通过厂区时：
1.不宜通过生产区；
2.应采取防止泄漏的可燃液体和受污染的消防水流入区域排洪沟的措施。
4.1.8地区输油（输气）管道不应穿越厂区。
根据《建筑设计放火规范》GB50016-2006可以知道，丙烯和氢气都是属于甲类的火灾危险性物质,而且由于聚丙烯厂主要位于山东烟台经济技术开发区大季家工业园区，由于该工业园区在规划前已经将几个起伏不大的小丘陵推平，充分考虑到了窝风因素的影响，所以不会产生窝风因素的影响，由于该区域长年的风向主要是北风和南风，而居民区主要位于工业园区的东侧二十千米左右从而可以减少因意外泄露等因素对居民公共福利设施和村庄造成的影响；
此外，聚乙烯化工厂与其他工厂的距离不应低于70米，与国家铁路中心线的防火间距不应少于45米，与企业铁路中心线防火间距不应少于35米，与高速公路，一级公路的防火间距不应该少于30米，与其他公路的防火间距不应该少于20米，与配电站的防火间距不应该少于50米，与架空电力线路防火间距不应该少于1.5倍塔杆高度，与国家架空通信线路的防火间距不应该少于40米，与原油成品油的管道防火间距不应该少于30米，与液化烃的管道防火间距不应该少于60米，与埋地输气管道的防火间距不得少于30米
5总平面的布置
5.1分区布置
根据相关企业的标准和规范，为了化工企业的人身财产的安全，以及火灾爆炸等危险因素，把整个工厂划分为，生活区，储存区，和生产区，附属区域其中生活区包括一食堂，二食堂，超市，浴池，休闲厅，员工宿舍，停车场，安全管理科，办公楼；
储存区主要是储存氢气，丙烯，以及聚丙烯的车间，而生产区则是生产聚丙烯的1、2、3、4号车间；
附属区域包括，消防水池，消防泵站，锅炉房，配电站，自西向东的合理排列依次是生产区，附属区，储存区，和生活区，其具体的排列自西向东依次是，生产车间1、2、3、4，锅炉房，安全管理科，消防水池，消防泵站，储存车间，办公楼，浴池，停车场，超市，一食堂，二食堂，休闲厅，员工宿舍。
5.2火灾危险类别的确定
5.2.1聚丙烯及生产原料的理化性质简介
丙烯化学式CH3-CH2=CH2,常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。
火灾危险性为甲类。
3.聚丙烯
无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。
常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，火灾危险性为丙类。
5.2.2生产工艺火灾危险分类
根据《建筑设计防火规》范表3.1.1（见附录中表A1生产的火灾危险性划分）可知Novolen工艺生产聚乙烯属于甲类生产，理由如下：
物质种类，由于从反应到干燥过程，装置中都有丙烯和氢气，等甲类物质，而在干燥和净化环节，仅剩聚丙烯等火灾危险性低于丙类的物质，因此干燥和净化工艺环节属于丙类火灾危险，但为了提高安全性能，把它的火灾危险性提高到甲类。
5.2.3存储区火灾危险分类
根据《建筑设计防火规范》表3.1.1（见附录中表A2贮存物品火灾危险性划分）有：
丙烯爆炸下限≤10%，因此丙烯库的火灾危险性为甲类火灾危险。
氢气爆炸下限≤10%，因此氢气库的火灾危险性为甲类火灾危险。
5.3耐火等级的确定
5.3.1生产区
根据生产区厂房的火灾危险类别，依据《建筑设计防火规范》第3.3.1条表3.3.1（见附录中表A3厂房的耐火等级及厂房面积）确定各厂房的耐火等级及厂房面积。
本次设计厂房全为单层厂房，1至3号生产车间火灾危险类别为甲类，4号为丙类，1、2、3、4选择耐火等级为一级，厂房面积均为3500㎡
5.3.2储存区
根据库房的火灾危险类别，依据《防火与防爆》[3]书中表4-7（见附录一中表A4库房的耐火等级、层数和占地面积）库房的耐火等级、层数和占地面积确定各库房的耐火等级及库房择耐火等级均为一级，面积均为180㎡；
7号建筑物为丙类，选择耐火等级为二级，面积为1000㎡。
5.3.3生活区
根据《建筑设计防火规范》，生活区的建筑可以依据民用建筑确定耐火等级和面积（见附录一中表A5民用建筑确定耐火等级和面积）。
办公楼、食堂、浴池、安全管理科、休闲厅、超市，确定耐火等级均为三级，面积分别为一食堂—1200㎡、二食堂—1200㎡、办公楼—1200㎡、浴池—300㎡、休闲厅—900㎡、安全管理处—600㎡、超市—900㎡，办公楼—1200㎡
综上所述,生产区、存储区各建筑物的火灾危险类别与耐火等级如表5.1所示。
表5.1化工厂内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积
项目
类别
建筑物名称
火灾危
险类别
耐火
等级
面积（m2）
生
产
区
生产车间1
甲类
一级
单层
生产车间2
生产车间3
4
生产车间4
丙类
存
储
储存库1
储存库2
成品库
二级
1500
活
三级
三层
二层
10
五层
附属
设备
-----
21
5.3.4附属设施区
根据《建筑设计防火规范》锅炉房应为一、二级耐火等级的建筑，但每小时锅炉的总蒸发量不小于4t/h，消防水池因为是露天的，不考虑它的耐火等级，面积为450㎡。
综上所述，化工厂内各个建筑物的火灾危险类别、耐火等级、层数、面积表5.1所示。
5.4防火间距
5.4.1防火间距设计原则
本次设计各建构筑物之间的防火间距的设计主要根据《石油化工企业设计防火规范》表3.2.11石油化工企业总平面布置的防火间距的要求作为最低标准进行确定。
并且只考虑邻近建构筑物只的防火间距。
生产区和存储区主要考虑厂房和库房的火灾危险类别，该工厂的生产区内只有甲类厂
以看作甲类设施，它与变电站之间的防火间距应符合甲类设施与全厂重要性设施之间的防火间距。
每个分区内各建构筑物之间的防火间距确定以后，要对分区之间的各建构筑物之间的防火间距进行确定。
本次设计主要考虑全厂重要性设施与甲类厂房、库房之间的防火间距要求，根据规范应为35m。
5.4.2防火间距的确定
依据以上原则，再考虑工厂整体布局的整齐美观，工厂内各建构筑物之间的防火确定见表D1。
所有建构筑物的面积及它们之间的防火间距，再综合考虑总体布置及甲类厂房和库房与厂区围墙和厂内主要、次要道路之间的距离，对工厂总平面布置见详图。
6防爆电气的设计
6.1划分爆炸危险区域
根据3号生产车间的反应原理以及反应物质，依据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》[5]对生该区域存在的释放源为第二级释放源。
根据规范2.2.5爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件确定，存在第二级释放源的区域可划为2区。
（见附录C1）
6.2防爆电气选择
6.2.1爆炸性混合物分级、分组
1.按最大试验安全间隙（MESG）分级
最大试验安全间隙是在标准试验条件下，壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过25mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔两部分之间的最大间隙。
可见，安全间隙的大小反映了爆炸性气体混合物的传爆能力。
间隙愈小，其传爆能力就愈强，危险性愈大；
反之，间隙愈大，其传爆能力愈弱，危险性也愈小。
爆炸性气体混合物，按最大试验安全间隙的大小分为ⅡA、ⅡB、ⅡC三级。
ⅡA安全间隙最大，危险性最小，ⅡC安全间隙最小，危险性最大。
2.按最小点燃电流（MIC）分级
最小点燃电流是在温度20—40℃，latm，电压为24V，电感为95mH的试验条件下，采用IEC标准火花发生器对空心电感组成的直流电路进行3000次火花试验，能够点燃最易点燃混合物的最小电流。
氢气最小引燃温度为400度，最大安全间隙为ⅡC级，火灾危险性大于丙烯，所以可以混合气体的爆炸危险区域的划分应该根据氢气来制定。
6.1
最大试验安全间隙（ＭＥＳＧ）或最小点燃
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