万吨合成氨安全设施设计专篇.docx

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万吨合成氨安全设施设计专篇

2.2工程性质7

附件：

1.市经济委员会文件（南投资〔2006〕3号）

2.总平面布置图

3.生产、储存装置平面布置图

4.气体检测平面布置图

5.防雷、防静电、接地平面布置图

6.爆炸危险区域划分图

7.消防平面布置图

8.工艺流程图

9.静止设备登记表

10.运转设备登记表

1.概述

1.1安全设施设计依据的国家现行有关安全生产法律、法规和部门规章及标准的目录

1.1.1安全设施设计依据的法律、法规、规章文件

（1）《中华人民全生产法》2002年11月1日实施

（2）《中华人民国消防法》1998年9月1日实施

（3）《中华人民国劳动法》1995年1月1日实施

（4）《中华人民国职业病防治法》2002年5月1日实施

（5）《特种设备安全监察条例》国务院令第373号

（6）《危险化学品安全管理条例》国务院令第344号

（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

（8）壮族自治区实施<危险化学品安全管理条例>办法》壮族自治区人民政府令第6号

（9）《壮族自治区安全生产条例》（2006年9月29日自治区十届人大常委会第二十二次会议通过）

（10）“关于印发《危险化学品建设项目安全设施目录（试行）》和《危险化学品建设项目安全设施设计专篇编制导则（试行）》的通知”（安监总危化〔2007〕225号）

（11）《压力管道安全管理与监察规定》（劳动部、劳部发[1996]140号）

（12）《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（劳部发[1996]276号）

（13）《压力容器安全技术监察规程》（质技监局锅发[1999]154号）

1.1.2技术标准、规

1.1.2.1国家标准、规程、规

（1）建筑设计防火规》（GB50016-2006）

（2）《建筑物防雷设计规》（GB50057—94，2000年版）

（3）《建筑抗震设计规》（GB50011—2001）

（4）《建筑照明设计规》（GB50034—2004）

（5）《建筑结构荷载规》（GB50009-2001）

（6）《建筑灭火器配置设计规》（GB50140—2005）

（7）《工业企业总平面设计规》（GB50187-93）

（8）《固定式钢直梯安全技术条件》（GB4053.1-93）

（9）《固定式钢斜梯安全技术条件》（GB4053.2-93）

（10）《固定式工业防护栏杆安全技术条件》（GB4053.3-93）

（11）《固定式工业钢平台》（GB4053.4-93）

（12）《起重机械安全规程》（GB6067—85）

（13）《工业金属管道工程施工及验收规》（GB50235—97）

（14）《工业金属管道设计规》（GB50316-2000）

（15）《钢制压力容器》（GB150-1998）及第1号修改单（2002年4月16日）

（16）《供配电系统设计规》（GB50052—95）

（17）《低压配电设计规》（GB50054—95）

（18）《通用用电设备配电设计规》（GB50055—93）

（19）《3～110kv高压配电装置设计规》（GB50060-92）

（20）《10kv及以下变电所设计规》（GB50053-94）

（21）《低压电器外壳防护等级》（GB4942.2-90）

（22）《防止静电事故通用导则》（GB12158-90）

（23）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规》（GB50058—92）

（24）《重大危险源辨识》（GB18218—2000）

（25）《生产设备安全卫生设计总则》（GB5083—1999）

（26）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1—2002）

（27）《水喷雾灭火系统设计规》（GB50219—95）

（28）《噪声作业分级》（LD80-1995）

（29）《工业场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2002）

（30）《安全标志》（GB2894-1998）

（31）《生产过程危险和有害因素分类与代码》（GB/T13861-1992）

（32）《管壳式换热器》GB151-1999

（1.1.2.2行业标准、规

（1）《化工企业安全卫生设计规定》（HG20571—95）

（2）《化工企业总图运输设计规》（HG/T20649-98）

（3）《化工建设项目噪声控制设计规定》（HG20503—92）

（4）《化工企业静电接地设计规程》（HG/T20675—1990）

（5）《化工企业照明设计技术规定》（HG/T20586—96）

（6）《化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计规程》（HG/T20687—89）

（7）《化工企业腐蚀环境电力设计技术规定》（CD90A6-85）

（8）《石油化工企业可燃气体和有毒气体报警设计规》（SH3063—1999）

（9）《化工装置工艺系统工程设计规定》（HG20557-20559-93）

（10）《化工装置设备布置设计规定》（HG20546-92）

（11）《化工装置管道材料设计规定》（HG/T20646-1999）

（12）《化工装置管道布置设计规定》（HG/T20549-1998）

（13）《化工建设项目环境保护设计规定》（HG/T20667-1986）

（14）《化工装置管理机械设计规定》（HG/T20645-1998）

1.2参考文献

（1）《危险化学品安全技术全书》化学工业1997年

（2）《常用化学危险物品安全手册（第3卷）》化学工业1994年

（3）《化学危险品实用手册》化学工业1992年

1.3工程技术依据

（1）苍鹰化工投资武鸣氮肥厂提供的《苍鹰工贸武鸣氮肥厂8万吨/年合成氨技改工程可行性研究报告》

（2）苍鹰化工投资武鸣氮肥厂提供的地质资料、气象资料。

（3）市经济委员会南经投资[2006]3号《关于苍鹰工贸有限责任公司武鸣氮肥厂年产8万吨合成氨技改项目备案的函》

1.4设计原则

（1）认真贯彻执行国家基本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家及各部委颁发的现行标准和规。

（2）采用我国小氮肥成熟工艺，先进技术，结合工厂实际，在设计中力求经济合理，技术优化。

（3）装置设计贯彻“五化”（一体化、露天化、轻型化、社会化、国产化）原则。

（4）依托工厂现有设施，充分发掘工厂原设施的潜力，节省投资，缩短建设周期，创造尽可能好的经济效益和社会效益。

（5）遵循国家及相关部委颁布的设计规、规定及标准。

（6）本装置的半成品及产品为易燃易爆物质，在设计中严格执行国家及有关部委关于消防、环保、劳动安全与工业卫生的相关规，采取有效措施，改善劳动条件，保证安全生产。

（7）注重劳动安全和卫生，设计文件符合国家有关劳动安全、劳动卫生及消防等标准和规要求。

1.5安全设施设计任务及围

本设计为苍鹰化工投资武鸣氮肥厂由4万吨/年扩至8万吨/年合成氨工程安全设施设计。

本安全设施设计围包括总图、工艺、设备、土建、自控、电气、外管、给排水、消防等专业的安全设施设计。

各项设计遵循国家及相关部委颁布的设计规、规定及标准，严格执行国家及有关部委关于消防、环保、劳动安全与工业卫生的有关规，保证安全生产。

2.建设项目概况

2.1建设单位简介

苍鹰化工投资武鸣氮肥厂前身是武鸣县氮肥厂，始建于1969年，于1970年正式投产，生产能力为3000吨/年合成氨（碳酸氢铵为1.2万吨/年），是我区首家3000吨/年型小氮肥厂。

建厂至今已经三十多年，经历从计划经济到市场经济。

随着改革开放的深入发展，企业经过几次重大的技术改造，生产能力从原年产3000吨合成氨，扩大到现在年产合成氨4万吨的生产能力，主要产品仍为农用碳酸氢铵，年产量约16万吨，另外还有少量液氨出售。

2001年10月，武鸣氮肥厂由苍鹰工贸有限责任公司租赁经营，2003年7月，苍鹰工贸有限责任公司收购了武鸣氮肥厂。

2005年9月，苍鹰工贸有限责任公司更名为苍鹰工贸有限责任公司武鸣氮肥厂，2007年更名为苍鹰化工投资武鸣氮肥厂。

苍鹰化工投资武鸣氮肥厂于2006年取得壮族自治区安全生产监督管理局颁发和合成氨生产许可证（证书编号：

桂WH安许证字[2006]209号）

本厂现有职工520人，其中生产工人443人，生产班次执行四班三运转。

2006年，苍鹰化工投资武鸣氮肥厂被列入市建设工业百家亿元企业工程（南府办[2006]94号）。

2007年受市人民政府产值首超亿元工业企业通报表彰。

并被评为市再就业先进单位，是武鸣县改制企业的典。

目前企业经营运作良好，在社会上具有良好的声誉，生产的各项消耗指标居区同行厂家前列，生产的“黑白”牌农用碳铵深受广大农民的欢迎。

此次改造前年产合成氨4万吨左右。

由于规模小，消耗较国同行先进水平差距仍较大，成本仍较高，市场竞争能力不强。

在环保方面，该公司几年来在发展生产的同时，一向注重环保管理工作，不断采用新工艺及投入大量资金进行环保设施的建设，目前三废排放基本实现达标排放，但尚未建设“两水闭路循环”系统。

为此，须投入大量资金进行技术改造，在扩大生产能力，实现降低消耗的同时，实现节能减排和清洁文明生产，提高企业经济效益和社会效益。

2.2工程性质

本项目属老企业改扩建工程。

本扩建工程在现有厂区进行，不新增建设用地。

项目改扩建主要容:

1、煤球工段：

在原煤球厂房边新建一套碳化煤球，增加36台ф2200×16×4272煤球碳化罐；

2、造气工段：

在原厂房的东面增加4台ф2600煤气发生炉及配套设施；

3、脱硫工段：

在原变换系统的西边新建一套ф3000的脱硫塔及配套设施；

4、变换工段：

在原变换系统的西边新建一套ф3200的中低变换系统；

5、碳化工段：

在原碳化塔旁边增加两台ф3000的碳化塔及配套设施；

6、压缩工段：

新建一栋1050m2的压缩机厂房，新增4台4M8和2台4M20的氢氮压缩机及配套设施；

7、精炼工段：

在原精炼系统旁边新建一套ф800铜洗系统；

8、合成工段：

在原精炼系统的东面新建一套ф1000合成塔系统；

9、脱碳工段：

在厂区的西面边沿新上一套二氧化碳变压吸附系统；

10、拆除原有1000m3气柜，新建一座5000m3的湿式气柜；

11、环境保护：

新建一套两水闭路循环水处理装置；

12、增加一台S9-6000/35/6.3变压器及配电系统；

13、新增3台100m3液氨储槽（原有1台），液氨总储量204吨；

14、锅炉工段：

增加一台6T/h的吹风气余热回收锅炉。

2.3建设项目部基本情况

本项目以碳化煤球为原料生产合成氨。

以碳化煤球为原料生产合成氨的工艺技术自上世纪六十年代开始在全国推广普及，在国已有几十年历史，工艺技术成熟可靠。

该厂是首家3000吨/年合成氨型小氮肥厂，本次技改是在原有基础上，对工艺技术作了很大改进：

一是将造气吹风气、合成弛放气及废氨气由原来的直接放空改为集中回收送到废气锅炉生产蒸汽供工艺用汽，既减少了环境污染，又可充分利用能源，；二是将原来小氮肥的加压变换改造成中低低压变换工艺，既减少了蒸汽消耗量，同时也降低了操作压力，增加了安全性；三是将原来的氨水脱碳改为变压吸附脱碳工艺，不仅节省了蒸汽，而且在农用肥淡季可多生产商品氨，增加企业经济效益;四是将冷却水和工艺废水分别循环使用（两水闭路循环），减少环境污染。

通过以上改进，既可提高生产工艺技术水平和生产能力，又达到安全节能减排的目的。

2.3.1建设项目所在的地理位置、用地面积和生产（储存）规模

2.3.1.1建设项目所在的地理位置、用地面积

武鸣氮肥厂位于市武鸣县城郊狮子山南面，灵水公园西侧，南靠西江河，东临武鸣河，西面是农田山丘，距武鸣县城约2500m。

厂区占地面积52546.3平方米。

本次技改在原厂区布置，不新增征用土地。

2.3.1.2设计规模及产品规格：

（1）设计规模：

本装置设计规模：

合成氨由原4万吨/年扩建至8万吨/年，新增4万吨/年液氨。

扩建完成后，按年生产8000小时计，可生产商品液氨5万吨/年，碳铵30万吨/年。

（2）产品规格：

商品液氨：

状态：

液态；

产品压力：

0.7538～1.323Mpa；

产品温度：

150C—350C；

表2-1氨液体无水氨国家标准（执行国家GB536-88标准）

指标名称

指标

优等品

一等品

二等品

氨含量，%≥

99.9

99.8

99.6

残留物含量%

0．1（重量法）

0．2

0．4

油含量，%≤

5（重量法）

—

—

水分≤

0．1

—

—

铁含量，mg/kg≤

1

—

—

农用碳铵肥料：

采用现行国家标准GB3559-2001

产品状态：

固态。

（3）储存规模

本项目主要储存设施有5000m3半水煤气气柜1个（原1000m3气柜拆除），100m3液氨储槽4台（其中新增3台），3m3液氨储槽1台，液氨总储量204吨。

2.3.2建设项目涉及的主要原辅材料和品种（包括产品、中间产品）名称、数量

本项目生产原料为低硫煤，年用量约11万吨，主要辅助原料为锅炉煤，年用量约9000吨。

产品结构有商品液氨5万吨/年，碳酸氢氨30万吨/年（折合中间产品液氨6.5万吨/年）。

2.3.3建设项目的工艺流程和主要装置（设备）和设施的布局及其上下游生产装置的关系

2.3.3.1技改工艺流程及其上下游生产装置的关系简述

本项目与原来合成氨生产系统一样，将碳化煤球通过空气燃烧，在高温下的碳化煤球与蒸汽反应，生成含氢氮和一氧化碳为主的半水煤气，半水煤气经脱去硫化合物后进入变换工段，在水蒸汽参与下通过触媒作用，一氧化碳与水蒸汽变换成二氧化碳和氢气，二氧化碳在碳化（或PSA-CO2/R变压吸附脱碳）工段予以清除，同时用二氧化碳与氨经碳化生成肥料碳酸氢铵。

得到的净化气再经铜氨液洗涤法脱除气体中剩余的少量一氧化碳和二氧化碳。

合格的氢氮混合气经压缩机压缩至30MPa左右，与氨合成塔出口的反应后的气体进入合成塔进行催化反应，反应后出来的含氨气体先利用废热锅炉将热能产生蒸汽在高压下换热，再经水冷和氨冷，气体中的氨气被冷凝成液氨与气体分离，液氨去铜液氨冷器及合成氨冷器蒸发吸热后，部分气氨去碳化工段制成氨水吸收变换气中的二氧化碳生成碳酸氢铵，其余的气氨经冰机压缩冷却成液氨作为产品销售。

此次技改是在原有的基础上进行技术改造，技改完成后，原料气并入原有合成系统并列生产，工艺过程如下图所示：

工艺流程示意图:

2.3.3.2总平及主要设备布置

（1）总图布置

总平面布置根据化工工艺流程及安全卫生要求做到功能分区明确，生产部份、辅助生产部份布置较合理，建筑防火距离符合规要求。

其中，液氨储槽区布置在厂区下风向的西侧边沿。

厂道路按物流和消防要求布置。

在竖向布置方面，因场地较平坦，地面水排除顺畅，雨季不会受涝的影响。

厂区东南面10米是武鸣河，2004年7月21日，武鸣水文站测到最高水位105.58米，是该站自1959年以来的最大洪水，武鸣氮肥厂厂址场地最低处高程为108.23米，不受洪水的侵袭。

（2）生产装置设备布置

生产装置设备布置原则：

①本装置设备布置要严格遵守国家相关法规、标准和规。

②本装置设备布置严格执行“一体化、露天化、轻型化、社会化、国产化”原则。

③本装置设备布置遵循顺流程，充分利用高位差布置的原则，保证工艺流程在水平和垂直方向上的连续性，节省动力；操作点相对集中，留有适当的通行和安装检修空间及消防通道。

④生产装置所有设备均采用露天布置或布置在敞开式框架的主厂房，集中布置在底层，避免震动，便于操作管理。

由于本次技改是在原有生产装置的基础上，通过增加部份生产装置的和以大代小办法实现增产的目的，因此，生产装置的布置基本按原有工艺流程装置的位置进行布置。

（详见附图）

扩建项目的碳化煤球、造气、变换、PSA-CO2/R变压吸附脱碳、碳化，压缩、铜洗、氨合成为甲类火灾危险性场所,液氨罐区为乙类火灾危险性场所，采用密闭连续操作，属于2区爆炸危险场所。

按工艺流程，充分利用高位差进行装置布置。

各装置设备设于敞开式框架或露天布置，保证良好的自然通风，避免有害气体的积聚。

设备布置留有适当的操作和安装检修空间。

同类设备同形或相似布置，力求整齐美观。

机泵集中布置，便于操作和管理。

2.3.4建设项目配套和辅助工程名称、能力（或者负荷）、介质（或者物料）来源

（1）供电

厂区装机总容量约10740kW，实际运行负荷约为10000kW。

所需电力由南供武鸣110kV变电站供给，用电负荷等级为二级（消防电源有备用线从县供电所来），全厂设七间低压配电间。

生产区电压等级35kV变400V，水泵房电压等级10kV变400V，共有6台变压器，其中2500kVA2台，2000kVA2台，1800kVA1台，315kVA1台。

此次技改增加一台S9-6000/35/6.3变压器及配电系统。

（2）供排水

①供水

生产用水由该厂水泵房供给，水泵房位于灵水出水口，进厂给水管为DN500，供水水压为0.32MPa，新鲜水流量为706.5m3/h。

厂设有冷却水池二级泵站，冷却水循环使用。

循环水供水压力0.4MPa，水温25℃。

由于此次技改增加了两水闭路循环系统，因此，不需增加供水设施。

生活用水由武鸣县自来水公司供给。

②排水

目前生产废水1300m3/h，分别采用过滤浮油、沉渣装置处理，经南沟排入武鸣河后流入那桐至那龙段右江。

排水设有在线监测点，废水基本达标排放。

此次技改增加“两水闭路循环”装置，将生产废水回收循环使用，不再外排，实现清洁生产。

（3）供汽

①锅炉房：

沸腾锅炉1台，额定出力8t/h，额定压力1.3MPa。

②吹风气余热锅炉：

回收造气吹风气和合成弛放气的余热产生蒸汽供造气用汽，额定出力6t/h，额定压力1.6MPa，2台套（其中一台为新增）。

③合成废热锅炉：

回收合成塔出口气体的高品位余热，额定出力2×5t／h台，额定压力≤1.3MPa。

供汽能力能满足工艺要求。

（4）空压站

本装置为满足仪表用净化空气采用型号为2Z-3/8-I的无油润滑空压机2台，产气量3m3/min，出口压力0.65—0.8MPa。

（5）消防

本厂于2003年委托工联工业工程咨询设计（原化工规划）重新进行消防设计，由消防专业安装公司施工，对厂界的消防系统进行了全面改造，并经公安消防部门验收合格。

消防设施现状：

①设有室外、室消防水管网，室外消防水管网与生产用水相连，室消防给水管网与二级泵站管网有阀门相连，阀门常开。

有消防专用泵1台，型号为8Sh-9A，其流量为Q=270m3/h，扬程H=47m，消防备用电源从县供电所专线供电，若生产区断电，可从备用线供电。

②二级消防水池约60m3。

消防水池另设有补充供水管道。

③各车间均设有明装消火栓及消防水带、水枪，厂区共有地上消火栓7个。

在各车间都设置消防箱并配置干粉灭火器、蒸汽管和专用胶管。

干粉灭火器（MF8、MF4）共95具。

④液氨储槽区配有8门喷雾式消防水炮。

⑤距厂区约4km处有武鸣县消防大队，必要时可支援。

（6）交通运输

该厂西面距南百公路约1.5km，北面距都南公路二（三级）公路4km，距都南高速公路约2km，对外交通方便。

全年进出总运输量约27万吨（不含灰渣量），主要由汽运解决。

汽运主要靠社会运输力量解决，危险化学品（液氨）的运输由客户委托有资质的运输单位用汽车槽车运输。

2.3.5主要生产装置、设备

各工段装置主要设备选型见表2-2。

表2—2技改工程项目新增设备一览表：

序号

设备名称

型号

单位

数量

工艺条件

条件

温度℃

是否特种设备

压力Mpa

温度0C

一

造气工段

1

煤气发生炉

Φ2600

台

3

0．2

500

2

煤气发生炉

Φ2400

台

1

0．2

500

3

风机

D600

台

1

0．03

室温

4

微机油压控制系统

套

1

1．5

室温

6

吹风气余热回收锅炉

台

1

0．8

250

7

半水煤气洗涤塔

台

1

0．02

150

8

下行除尘器

台

4

0．02

200

9

盲肠除尘器

台

4

0．02

250

10

旋风除尘器

1.7*1.92*10

台

4

0．02

250

11

电动葫芦

5T

台

2

特种设备

12

废热锅炉

台

1

0

15

特种设备

13

气柜

5000m3

台

1

常压

常温

二

煤球系统

1

煤球碳化罐

Ф2200

个

36

0．8

130

特种设备

2

压球机

8排

台

2

室温

三

脱硫、变换系统

1

冷却塔

台

3

0．03

室温

2

脱硫塔

Φ3000

台

1

0．03

室温

3

净氨塔

台

1

0．03

室温

4

静电除焦塔

Φ2640

台

2

0．03

室温

5

1#静电除焦塔

23m3/h

台

1

0．03

室温

6

罗茨鼓风机

RD605

台

2

20

室温

7

喷射自吸再生系统

套

1

50

室温

8

脱硫泵

ISG400（I）

台

2

0．35

室温

9

再生泵

TOSH-6

台

2

0．4

室温

10

热量回收器

F=300M3

台

1

0．8

120

11

主热交

F=450M3

台

1

0．8

350

特种设备

12

水加热器

台

1

0．8

120

13

电炉

台

1

0．8

350

14

水冷却器

台

1

0．8

70

特种设备

15

二热交

F=250M3

台

1

0．8

100

特种设备

16

饱和热水塔

台

1

0．8

130

特种设备

17

变换炉

台

1

0．8

450

特种设备

18

汽水分离器

台

1

0．8

150

特种设备

19

电加热器

台

2

0．8

350

特种设备

四

精炼、合成系统

1

铜洗塔

Φ800

台

1

11．0

40

特种设备

2

铜液泵

9M3

台

2

11．0

室温

特种设备

3

铜液泵

18M3

台

1

11．0

室温

特种设备

4

铜液氨冷器

台

1

1．6

-5-20

特种设备

5

铜液水冷却排管

套

1

0．10

30

特种设备

6

铜液再生器

套

1

0．10

80

特种设备

7

油分离器

Φ600

台

1

11．0

40

特种设备

8

铜分

台

1

11．0

40

特种设备

9

合成塔

Φ1000

台

1

32．0

480

特种设备

10

循环预热器

台

1

32．0

120

特种设备

12

氨冷凝器

85M3

台

1

32．0

-15-30

特种设备

13

循环机

L8

台

2

32．0

30

特种设备

14

水冷排管

套

1

32．0

100

特种设备

15