甲醇储罐设计.docx

1、甲醇储罐设计第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-3791.3蒸汽粘度0.140蒸气密度/kg.m-31.43表面张力 Mn.m-124.5沸点 64,7蒸发潜热（64.7）/kg.mol-135.295熔点-97.8熔

2、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7.97 Mpa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0.100.254.00.

3、602.5010.50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*10-67*10-7 -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及副反应生成具有毒、易燃、易

4、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，

5、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 封头结构及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

6、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）2.5 壁厚：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Di1000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400

7、。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，法兰形式及其代号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89

8、12mm。2.11 温度计：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。2.12 放空阀： 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/T 6680-2003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及处理方法，严格遵守GB/T 3723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

9、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3.352+18=24.7m2.18 围堰（API Std 2510）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

10、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52.494=209.93m。高度为 2.2m2.20 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、穿脱衣服以及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

11、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 （GB50160-2008 9.2 9.3.） 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10。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

12、阻不得大于10欧，所有法兰及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及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

13、针或架空避雷线（网），使被保护的建筑物及风帽、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5m5m或6m4m。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

14、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、阀门以及水源和动力源组成。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

15、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

16、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

17、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。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

18、储罐“小呼吸”损失之用;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、阀门以及水源和动力源组成。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。3.2.2.3 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

19、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

20、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及连续供给时间，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及数量，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

21、 泡沫产生器的进口压力，应为0.30.6MPa，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储罐上泡沫混合液管道的设置，应符合下列规定：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 防火堤内的泡沫混合液管道的设置，应

22、符合下列规定：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 防火堤外的泡沫混合液管道的设置，应符合下列规定：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及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。3.3.7 泡沫混合液管道的设计流速，不宜大于3m/s，其水力计算可按现行的国家标准自动喷

23、水灭火系统设计规范水力计算确定。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，其数量及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 240Lmin。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）1010且2020且3030且40401122310202030303.3.9 泡沫混合液设计用量的确定应符合下列要求：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

24、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（Lminm2）； 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： 1294/100=11.28 L/m2.min V=9211.2825/1000=71.7 m3故水量为：V= 71.7 m3消防水泵的功率：Ne=gVHe/ =【1000 9.8 71.7 20】/80%25/

25、60=41.76 KW3.3.9.2 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=1.2A2K2T2式中：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（Lminm2）； T2 - 泡沫炮、泡沫枪系统泡沫混合液连续供给时间（min）。3.3.10 泡沫管道布置图注*：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

26、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

27、。 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、社会及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 危险目标5000m3甲醇储罐一个。甲醇，又称“木醇”或“木精”，为无色有酒精气味易挥发的液体无色澄清液体。微有乙醇样气味。易挥发。易流动。燃烧时无烟有蓝色火焰。相对密度(d204)0.7915。熔点-97.8。沸点64

28、.7。闪点(闭杯)12。易燃，蒸气能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0%36.5%(体积)。有毒，一般误饮15ml可致眼睛失明，一般致死量为100200ml。 3.4.3 应急指挥工厂成立化学事故应急救援领导小组，下设应急救援办公室，日常工作由工厂生产部门兼管，发生巨大事故时，以指挥领导小组为基础，经理任总指挥，生产厂长任副总指挥，负责组织、指挥整个救援工作，在厂区设立指挥部。3.4.4 事故处理 3.4.4.1 一旦发生火情应迅速向消防部门并向厂调度室报告，报警和报告中须说明灌区的位置、着火罐的位号及储存物料的情况，以便消防部门迅速赶赴火场进行扑救。 3.4.4.2 对事故危害情况的初始

29、评估。先期处置队伍赶到事故现场后，对事故发生的基本情况作出尽可能准确的初始评估，包括事故范围及事故危害扩展的潜在可能性以及人员伤亡和财产损失情况。 3.4.4.3 封锁事故现场。严禁一切无关人员、车辆和物品进入事故危险区域。开辟应急救援人员、车辆及物资进出的安全通道，维持事故现场的社会治安和交通秩序。3.4.4.4 危险物质探测及控制危险源。根据发生事故的特种设备的技术、结构和工艺特点以及所发生事故的类别，迅速展开必要的技术检验、检测工作，确认危险物质的类型和特性，制定抢险救援的技术方案，并采取特定的安全技术措施，及时有效地控制事故的扩大，消除事故危害和影响，并防止次生灾害的发生。3.4.4.

30、5 建立现场工作区域。根据事故的危害、天气条件（特别是风向）等因素，设立现场抢险救援的安全工作区域。3.4.4.6 对特种设备事故引发的危险介质泄漏应设立三类工作区域，即危险区域、缓冲区域和安全区域。3.4.4.7 抢救受害人员。及时、科学、有序地展开受害人员的抢救或安全转移，尽最大可能降低人员的伤亡、减少事故所造成的财产损失。 3.4.4.8 设立人员疏散区。根据事故的类别、规模和危害程度，迅速划定危险波及范围和区域，组织相关人员和物资安全撤离危险区域。3.4.4.9 在抢险救援的同时，开展事故调查与取证，初步分析事故原因，防止事故进一步扩大。3.4.4.10 清理事故现场。针对事故对人体、动植物、土壤、水源、空气造成的现实的和可能的危害，迅速采取封闭、隔离、清洗、化学中和等技术措施进行事故后处理，防止危害的继续和环境的污染。3.4.5 规定和要求 为能在事故发生后，迅速、有效地进行处理，尽可能减少事故造成的损失，平时必须做好应急救援的准备工作。