年产1000吨生物乙醇项目安全设计专篇.docx
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年产1000吨生物乙醇项目安全设计专篇
1概述
1.1安全设施设计专篇编制目的
根据国家安全生产监督管理总局令第8号《危险化学品建设项目安全许可实施办法》第十三条“建设项目安全设施设计应当由取得相应设计资质的设计单位进行，设计单位对建设项目安全设施设计负责。
设计单位应当依据有关安全生产的法律、法规、规章和标准以及建设项目设立安全评价报告，对建设项目安全设施进行设计，并组织设计人员编制建设项目安全设施设计专篇。
”
山东省****设计院具有国家建设部颁发的轻纺行业甲级设计资质，同时具有国家质量监督检验检疫总局颁发的压力容器特种设备设计许可证（编号TS1237041-2009）和压力管道特种设备设计许可证（编号TS1837010-2009），山东****有限公司委托山东省****设计院对其一期建设1000t/a无水乙醇项目进行设计，并编制安全设施设计专篇。
1.2安全设施设计依据
1.2.1国家、地方政府有关法律、法规、文件
1.2.1.1《中华人民共和国安全生产法》（中华人民共和国主席令第70号）
1.2.1.2《中华人民共和国职业病防治法》（中华人民共和国主席令第60号）
1.2.1.3《中华人民共和国劳动法》（中华人民共和国主席令第83号）
1.2.1.4《中华人民共和国消防法》（中华人民共和国主席令第4号）
1.2.1.5《危险化学品安全管理条例》（中华人民共和国国务院第344号令）
1.2.1.6《特种设备安全监察条例》（中华人民共和国国务院第373号令）
1.2.1.7《危险化学品建设项目安全许可实施办法》（国家安全生产监督管理总局令第8号）
1.2.1.8《关于贯彻落实加强建设项目安全设施“三同时”工作要求的通知》（国家安全生产监督管理局安监管司办字[2003]92号）
1.2.1.9《关于加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知》（国家发展和改革委员会、国家安全生产监督管理局发改投资[2003]1346号）
1.2.1.10《山东省安全生产条例》（山东省人大常委会公告第80号）
1.2.1.11《山东省安全生产监督管理规定》（山东省人民政府第141号令）
1.2.1.12《山东省人民政府办公厅关于加强危险化学品建设项目安全管理工作的通知》（鲁政办发[2006]110号）
1.2.1.12《压力容器安全技术监察规程》（质技监局锅发[1999]154号）
1.2.1.13《压力管道安全管理与监察规定》（原劳动部[1996]140号文）
1.2.1.14《关于加强危险化学品从业单位销售危险化学品发货和装卸环节安全监管工作的通知》（鲁安监发[2005]81号）
1.2.2设计采用的标准、规范
1.2.2.1《酒精厂设计规范》QB6014-96
1.2.2.2《酒精工业劳动安全技术规程》QB1853-93
1.2.2.3《工业企业总平面设计规范》GB50187-93
1.2.2.4《建筑设计防火规范》GB50016-2006
1.2.2.5《建筑物灭火器配置设计规范》GB50140-2005
1.2.2.6《危险化学品名录》（2002年版）
1.2.2.7《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
1.2.2.8《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2004
1.2.2.9《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068
1.2.2.10《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
1.2.2.11《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
1.2.2.12《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
1.2.2.13《砌体结构设计规范》GB50003-2001
1.2.2.14《钢制压力容器》GB150-1998
1.2.2.15《钢制焊接常压容器》JB/T4735-1997
1.2.2.16《化工企业静电安全检查规程》HG/T23003-92
1.2.2.17《防止静电事故通用导则》GB12158-90
1.2.2.18《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000版）
1.2.2.19《生产过程安全卫生要求总则》GB12801-91
1.2.2.20《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
1.2.2.21《建筑照明设计标准》GB50034-2004
1.2.2.22《35~110kV变电所设计规范》GB50059-92
1.2.2.23《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93
1.2.2.24《低压配电设计规范》GB50054-95
1.2.2.25《电力工程电缆设计规范》QB6014-96
1.2.2.26《不锈钢无缝钢管》GB2270-90
1.2.2.27《工业金属管道设计规范》GB50316-2000
1.2.2.28《工业金属管道施工及验收规范》GB50235-97
1.2.2.29《工业管道的基本识别色、识别符号和安全标识》GB7231-2003
1.2.2.30《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231-98
1.2.2.31《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-98
1.2.2.32《起重设备安装工程施工及验收规范》GB50278-98
1.2.2.33《连续输送设备安装工程施工及验收规范》GB50270-98
1.2.2.34《工业设备管道防腐蚀工程施工及验收规范》HGJ229-91
1.2.2.35《工业安装工程质量检验评定统一标准》GB50252-94
1.2.2.36《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98
1.2.2.37《工业设备及管道绝热工程施工验收规范》GBJ126-89
1.2.2.38《室外给水设计规范》GB50013-2006
1.2.2.39《室外排水设计规范》GB50014-2006
1.2.2.40《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
1.2.2.41《低倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50151-92
1.2.2.42《污水综合排放标准》GB8978-1996
1.2.2.43《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003；
1.2.2.44《压缩空气站设计规范》GB50029-2003；
1.2.2.45《常用危险化学品的分类及标志》GB13690-1992
1.2.2.46《常用危险化学品贮存通则》GB15603-1995
1.2.2.47《重大危险源辨识》GB18218-2000
1.2.2.48《安全标志》GB2894-96
1.2.2.49《安全色》GB2893-2001
1.2.2.50《工业企业卫生设计标准》GBZ1-2002
1.2.2.51《工业场所有害因素职业接触极限》GBZ2-2002
1.2.2.52《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044-85
1.2.2.53《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85
1.2.2.54《****建设项目施工图设计编制内容深度规定》QBJS34-2005
1.2.2.55《化工企业安全卫生设计规定》HG20571-95
1.2.2.56《化工企业静电接地设计技术规程》HG/T20675-1990
1.2.2.57《化工企业安全管理工作标准》HG/T23001-92
1.2.2.58《化工检修现场安全管理检查标准》HG/T23008-1999
1.2.2.59《厂区动火作业安全规程》HG23011-1999
1.2.2.60《厂区设备内作业安全规程》HG23012-1999
1.2.2.61《厂区高处作业安全规程》HG23014-1999
1.2.2.62《厂区吊装作业安全规程》HG23015-1999
1.2.2.63《厂区断路作业安全规程》HG23016-1999
1.2.2.64《厂区动土作业安全规程》HG23017-1999
1.2.2.65《厂区设备检修作业安全规程》HG23018-1999
1.2.2.66《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》AQ/T9002—2006
1.2.3本项目有关的文件、资料
1.2.3.1本项目的设计合同
1.2.3.2本项目的可行性研究报告（山东省****院编制）
1.2.3.3《安全预评价报告》（德州聚安特安全服务有限公司）暂却
1.2.3.4山东****有限公司10000吨/年乙醇项目设立安全审查意见
1.2.3.5岩土工程勘察报告（德州****勘察院GC060132）
1.3设计范围
山东省****设计院承接的山东****有限公司乙醇项目的设计范围为一期建设的1000t/a无水乙醇生产车间（包括原料前处理工段、纤维素酶制备工段、乙醇发酵工段、蒸馏脱水工段）、综合机房（包括变电所、空压站、减温减压站和循环水泵房）和1台成品储罐。
本安全设施设计专篇即为1000t/a无水乙醇生产车间和综合机房及1台成品储罐的内容。
2建设项目概况
2.1建设单位简介
山东****有限公司是致力于国家高技术生物工程科研开发的国家级重点高新技术企业、中国功能糖城重点支柱企业、山东省农业产业化重点龙头企业。
公司在国内独家实现低聚木糖工业化生产，唯一通过国家科技成果鉴定，填补国内空白，达国内领先、国际先进水平。
现已形成以功能糖和淀粉糖两大系列产品为主导的农副产品加工龙头企业。
山东****有限公司成立于2006年7月，是山东****有限公司的全资子公司，注册资本金5500万元，主要为筹建燃料乙醇项目而成立。
2.2建设项目概况
2.2.1建设项目概述
山东****有限公司利用现代生物技术酶解工业纤维废渣生产乙醇项目，工艺是采用山东****有限公司与山东大学生命科学学院合作开发的利用现代生物技术酶解工业纤维废渣生产乙醇技术。
所选用高活性优良纤维素酶获得国家发明专利（专利名称：
高活性纤维素酶的制造方法，专利号：
ZL96116049.7），并获国家发明奖四等奖，国家教委科技进步一等奖，山东省科技进步二等奖等。
该项目工艺技术已通过山东省科技厅组织的科学技术成果鉴定（鉴定证书编号：
鲁科成鉴字[2006]第80号）；禹城高新技术产业开发区规划建设局出具了《建设项目选址意见书》、《建设用地规划许可证》、《建设工程规划许可证》。
该项目已在山东省发改委登记备案（登记备案号0600000049）。
山东省安全生产监督管理局于2006年12月8～9日组织有关专家对山东****有限公司10000吨/年乙醇项目设立安全条件进行了审查，“同意该工程项目的设立”。
（见附件）
2.2.2建设项目厂址
项目厂址是严格按照山东省安全生产监督管理局审查意见同意的该项目选址进行施工图设计，没有对项目建设地点进行调整。
厂址位于在禹城市高新技术开发区内。
禹城市南依山东省会济南40公里，北距北京350公里，东至青岛港460公里，建设地点距济南国际机场50公里，京沪、济邯铁路，京福高速公路，308国道、101、109省道和正在建设中的青银高速公路穿境而过。
交通运输十分便利。
供电、供水等配套设施完善，厂区地势平坦，排水方便，该项目选址符合开发区总体规划。
禹城位于华北陆台渤凹陷的南部，最长期沉降区，为第四系地层中河流冲积而成。
因此，地层水平、垂直方向变动频繁，主要为轻中等的亚砂土构成，其次为薄层粘土及部分细砂层。
城区地耐力平均为120kPa，地基承载力均110kPa。
禹城市地震基本烈度为7度。
禹城市位于黄河冲积平原，黄河泛滥漫流沉积而成的缓平地占总面积的近一半，另一部分浅平洼地，地势平缓。
市区海拔高度21.08～19.30米，徒骇河自市区西南向东北流去，总地势为西南较高，东北较低，平均坡度为0.05～0.1%。
厂址场地东面是空地，西临东外环路，厂区西侧围墙距东外环路边17米，南临汉槐街延长线，厂区南侧围墙距汉槐街延长线路边17米，北面为空地，东北方向靠着前油坊村及大鱼塘。
厂区东侧围墙距前油坊村约500米。
厂址周围无重点文物保护单位及风景名胜区，厂址上空及地下无对项目建设不利的障碍。
场地为平地，地下无危险埋藏物。
2.2.3自然、气象条件
禹城市地处暖温带季风气候区，具有明显的季风变化和季风气候特征，属半湿润大陆性气候，四季分明，光照充足，雨热同步，降水时空分布不均。
城区主要风向为西南风及南风，其次为东北风。
降水多集中在7～8月，占全年降水量的60%左右，地下水位2米左右。
年平均气温15.1℃
绝对最高气温42.2℃
绝对最低气温-25℃
年平均降雨量603.3mm
年最大降雨量933.6mm
年平均蒸发量2198.7mm
年平均相对湿度65%
最大冻土深度35cm
主导风向WS、S
历年平均风速3.4m/s
历年最大风速29.1m/s
禹城市位于黄河冲积平原，属鲁西、鲁北陆向斜水文地质区，新第三系和第四系地层厚度达1500m以上，地下水较丰富。
浅层地下水补给条件较好，含水层较发育，为浅层淡水突出区。
除淡水广泛分布外，还有微咸水与淡水相间分布，构成水化学垂直分带的咸—淡、淡—咸—淡及全淡型结构
2.2.4工程地质
根据相应的岩土工程勘察报告内容，建设场地在大地构造单元上属华北地台辽冀台向斜，位于临清坳断区之德州凹陷之内。
场区及其附近地壳稳定性一般，勘察场区位于地震基本烈度Ⅵ度区内。
勘察场区所在区域，自中新生代以来地壳运动总的趋势以下降为主，堆积了巨厚的新生界地层，第四系厚度超过280米，其中全新统（Q4）厚度一般在20.0米左右，主要为冲积及湖沼相沉积物，较疏松，工程地质性质较差，承载力一般很低；更新统（Q3）地层主要为氧化—还原交替沉积物，较全新统地层密实，工程地质性质较好，承载力较高；新第三系属内陆湖相沉积，地层密实度良好。
工程所在地区的抗震设防烈度为6度，建筑场地类别为三类。
本工程的地层只要为河流相冲击物，可划分为7个工程地质层，其岩性特征、分布如下：
第①工程地层（Q4）：
粉土，层底埋深1.70～２.30米，厚度1.70～２.30米，层底标高-2.55～-1.83米。
棕黄色，稍密，稍湿-湿，摇震反应轻微-中等；无光泽，干强度、韧性低。
第②工程地层（Q4）：
粉质粘土，层底埋深2.50～2.80米，厚度0.40～0.80米，层底标高-2.97～-2.63米。
棕红色，可塑，饱和，稍有光泽，干强度、韧性中等。
第③工程地层（Q4）：
粉土，层底埋深6.00～6.30米，厚度3.30～3.80米，层底标高-6.45～-6.20米。
棕黄-褐黄色，稍密-中密，很湿，摇震反应中等，无光泽，干强度、韧性低，夹粉质粘土薄层。
第④工程地层（Q4）：
粉质粘土，层底埋深8.00～8.60米，厚度1.90～2.40米，层底标高-8.85～-8.17米。
棕红-灰黄色，可塑，饱和，刀切面较光滑，稍有光泽，干强度、韧性中等，夹粉土薄层。
第⑤工程地层（Q4）：
粉土，层底埋深11.20～11.60米，厚度2.80～3.40米，层底标高-11.85～-11.40米。
棕黄-褐黄色，局部为黑灰色，中密，很湿，摇震反应中等-迅速，无光泽，干强度、韧性低，局部砂粒含量高。
第⑥工程地层（Q4）：
粉质粘土，层底埋深12.90～13.00米，厚度1.40～1.80米，层底标高-13.21～-13.15米。
棕黄-灰黄色，可塑，饱和，刀切面较光滑，稍有光泽，干强度、韧性中等，夹粉土薄层。
⑦第工程地层（Q4）：
粉土，未揭穿，最大揭露厚度为2.10米。
灰黄-浅灰，中密，很湿，摇震反应中等，无光泽，干强度、韧性低。
采用的设计荷载：
基本风压0.45KN/M,基本雪压0.45KN/M.
根据国家标准GB18306-2001《中国地震动参数区划图》附录A的划分，德州抗震设防烈度为6度，属第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，设计中按6度地区设防，依据《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2004），该建筑抗震设防类别为丙类。
2.2.5总图及平面布置
严格执行国家现行的基本建设、环境保护、劳动保护、消防的法律及法规。
在满足工艺需求、生产管理、货运周转的前提下合理布置生产车间及配套设施，使整个厂区分区明确，生产线路连续、顺畅、短捷。
必须满足防火、防爆、日照、通风、卫生等国家现行规范的要求。
建设项目厂区南北长235米，东西宽398米，占地93530平方米。
规划建设1万吨/年无水乙醇生产项目,并预留发展空地。
根据安监部门审查同意的总平面位置。
本项目一期建设1000t/a无水乙醇车间，二期建设9000t/a无水乙醇项目。
一期工程主要有1000t/a无水乙醇车间、综合机房、循环水池组成。
位于厂区的西南部。
成品罐区位于厂区西北部，一期设置一个150m3乙醇罐，二期建设4个成品乙醇罐，拟建二期工程9000t/a无水乙醇项目位于厂区的东部。
项目各单体间联系紧密，流程合理，管线简捷，管理方便。
如此布置达到了缩短工艺流程与运输线路，节约能源，方便生产管理的目的。
交通组织流畅，方便生产运输。
分别沿新建车间布置环形道路，实现了人流、物流和管线流的三向分离，而且满足了消防需要。
建设厂区新建了两个货流入口，南面有一个主入口，面向汉槐街延长线；西面有一货流入口，面向东外环路。
各主要建构筑物间均设置道路相通。
总平面中主要建筑物均设置不小于4米的环形消防道路。
总平面中各建筑物建筑防火等级为二级，均满足建筑设计防火规范要求的不小于10米及12米的防火间距要求。
2.2.6生产规模和产品方案
一期建设规模为：
年产1000吨生物乙醇，由于生产规模小，其副产杂醇油不进行分离，二氧化碳不收集。
2.2.7工艺流程
2.2.7.1主要生产工艺流程：
a）原料预处理工段
生产的主要原料木糖渣与辅料玉米粉经斗提机进入蒸料绞龙装置，迅速升温至120℃进行杀菌。
时间应控制在40min以上。
杀菌完成后，料温降至35℃，进入配料罐。
已灭菌的原料、水及纤维素酶在配料罐内混合，使原料：
水：
酶液=1:
4:
2;搅拌均匀后泵入发酵罐。
b）纤维素酶工段
纤维素原料、辅料加入拌料罐内，加水充分混合，使固形物浓度控制在7.2%左右。
拌料完成后，先将料液分别泵入一级种子罐、二级种子罐。
在罐内的蛇管内通入蒸汽，将料液加热至100℃，保温灭菌40分钟，然后通入冷水，冷却降温至30℃左右。
然后接种，菌体经过一级、二级种子罐的逐次扩大，达到相应的数量，提供发酵工序接种所需。
培养期间定时通无菌空气，保持温度30℃~32℃，培养时间每级为40~45小时。
拌料罐的料液泵入纤维素酶发酵罐后，通蒸汽杀菌，温度控制在100℃左右，时间约为40分钟。
杀菌后将料液降温至30℃，并接入培养好的菌种进行发酵。
发酵期间定时通入无菌空气，通气量控制在1:
1,发酵温度保持在30℃∽32℃，发酵时间为120小时。
发酵完成后，所生成的纤维素酶液进入发酵前处理工序中的配料罐内。
纤维素酶主要工艺技术指标（见表2-1）
表2-1纤维素酶主要工艺技术指标
序号
项目
指标
备注
1
杀菌温度
100℃
2
杀菌时间
40min
3
一级培养温度
30~32℃
4
一级培养时间
40~45h
5
二级培养温度
30~32℃
6
二级培养时间
40~45h
7
发酵温度
30~32℃
8
发酵时间
120h
c）、乙醇发酵工段
发酵罐接入活性干酵母后，保持发酵温度为30～34℃，发酵时间控制在72h左右。
发酵结束，成熟醪送至蒸馏工段。
乙醇发酵主要工艺技术指标见表2-2
表2-2乙醇发酵主要工艺技术指标表
序号
项目
指标
备注
1
洗涤温度
65℃
2
发酵温度
30～34℃
3
发酵时间
72h
d）、乙醇蒸馏、脱水工段
发酵成熟醪液经预热器加热后，从粗馏塔顶部进入，粗馏塔塔底通入蒸汽，控制粗塔塔底温度为105～106℃，顶温为95～96℃，蒸馏废水从粗馏塔底部排出进入污水处理场进行处理。
乙醇含量约50%的粗乙醇蒸气从粗馏塔顶部进入精馏塔中部，精塔底温为104～105℃，中温为84～85℃，进行精馏，精塔底部废水排入污水处理场。
原料通过进料管线通过再沸器加热，在适当的压力下进入分子筛塔A的顶部。
然后沿塔向下运动，边进入边脱水，脱水后的60%--85%无水乙醇蒸汽在底部排出其余的的返回分子筛塔B在负压下脱水再生，两个分子筛塔如此周期型切换，通过调整压力温度流速完成吸水和再生。
合格后将无水乙醇送至成品罐。
乙醇蒸馏、脱水主要工艺技术指标见表2-3；
表2-3乙醇蒸馏、脱水主要工艺技术指标表
序号
项目
指标
备注
1
粗馏塔温度、压力
108℃、0.02MPa
2
精馏塔温度、压力
108℃、0.02MPa
3
过滤器温度、压力
138℃、0.3MPa
4
吸附塔温度、压力
吸附过程138℃、0.3MPa
脱附过程-0.05MPa
2.2.8生产车间主要工艺设备（见表2-4）
表2-4主要工艺设备表
序号
设备名称
规格或主要参数
单位
数量
备注
1
斗提机
Q=3.5~4.5T/hH=10800
台
2
2
喂料斗
1000×560×570
台
2
3
拌料罐
Ф2500×2000V=10m3
台
4
4
配料罐
Ф2500×5000V=25m3
台
4
5
浓浆泵
Q=50m3/h
台
4
6
螺旋输送机
Q=5T/h
台
1
7
蒸料绞龙装置
蒸汽工作压力0.2MPa
最高工作温度121℃
套
2
8
一级种子罐
Ф800×1100V=1.1m3最大工作压力0.3MPa最高工作温度100℃
台
2
Ⅰ类压力容器
9
二级种子罐
Ф1100×4000V=4m3工作压力0.3MPa最高工作温度100℃
台
2
Ⅰ类压力容器
10
纤维素酶发酵罐
Ф2100×9000V=30m3工作压力0.3MPa最高工作温度100℃
台
6
Ⅰ类压力容器
11
蒸汽过滤器
Ф600工作压力0.6MPa最高工作温度150℃
台
1
Ⅰ类压力容器
12
空气加热器
Ф750工作压力0.6MPa
最高工作温度121℃
台
1
Ⅰ类压力容器
13
粗过滤器
Ф800常压常温
台
1
14
总过滤器
Ф800常压常温
台
1
15
空气贮罐
Ф2000工作压力0.6MPa常温
台
1
Ⅰ类压力容器
16
精过滤器
Q=8m3/min工作压力0.4MPa
常温
台
4
Ⅰ类压力容器
17
精过滤器
Q=30m3/min工作压力0.4MPa
常温
台
6
Ⅰ类压力容器
18
分汽包
Ф350工作压力0.05MPa常温
台
1
Ⅰ类压力容器
19
乙醇发酵罐
Φ4000×9000V=120m3常压
工作温度30~34℃
台
36
20
粗馏塔
Φ800×14000
台
1
21
精馏塔
Φ600×22000
台
1
22
预热器
Φ300×3500
台
1
23
精塔1#冷凝器
Φ400×3000
台
1
24
精塔2#冷凝器
Φ400×3000
台
1
25
精塔3#冷凝器
Φ400×3000
台
1
26
普级乙醇冷却器
Φ300×2500
台
1
27
精塔回流罐
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