【正文】 1 摘要 本設計是針對 甲醇 廠而進行的防火防爆設計。通過對 甲醇 的生產(chǎn)工藝過程的了解，根據(jù)生產(chǎn)原料及產(chǎn)品的性質，進行生產(chǎn)設計，再根據(jù)生產(chǎn)工藝過程，設置工廠內所需的廠房。根據(jù)《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》分析確定各生產(chǎn)環(huán)節(jié)和存儲場所的火災危險類別來設計。然后又依據(jù)《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》和《建筑設計防火規(guī)范》 GB500162021 來確定工廠內的主要建筑物以及它們之間的防火間距，然后對工廠進行區(qū)域規(guī)劃和總平面布置。再選擇一個有爆炸危險性的廠房，根據(jù)《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》進行爆炸危險區(qū)域劃分，分析廠房 的主要爆炸危險方式并對廠房內的主要防爆電氣設備進行分析并且選型；選擇一有爆炸危險的廠房通過計算廠房的泄爆面積，來確定泄爆方式。 了解生產(chǎn)工藝過程，分析確定工藝過程中所存在的主要危險及各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)和存儲場所的火災危險類別 設定工廠內的生產(chǎn)場所、附屬設施、存儲區(qū)的建、構筑物的功能，確定建、構筑的耐火等級，進行工廠區(qū)域規(guī)劃和總平面布置 。 分析選擇某一廠房進行爆炸危險區(qū)域劃分對該廠房的主要防爆電氣設備進行分析、選型 對某一有爆炸危險的廠房計算其泄爆面積，并選擇確定泄爆方式 繪制廠區(qū)總平面布置圖和廠房爆炸危險區(qū)域劃分圖 關鍵詞： 火災危險性；耐火等級；防火間距；防爆電氣設備；滅火器 2 1 前言 在現(xiàn)代生產(chǎn)與社會生活中，火災與爆炸災害是最主要的災害之一。火災具有發(fā)生頻率高、損失大，而爆炸災害則具有損害最為慘重的特點。 企業(yè)為降低成本、壓縮經(jīng)費，首先削減的是安全生產(chǎn)技術措施經(jīng)費，導致勞動安全投入嚴重不足，造成設備失修，重大隱患長期得不到治理。一些效益好的企業(yè)雖然投入部分資金用于安全管理，但投入也在逐年減少；虧損企業(yè)則投入很少或根本不投入。拼設備、拼人力現(xiàn)象普遍，企業(yè)設備老化，技術落后，生產(chǎn)現(xiàn)場臟亂差，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象十 分嚴重，事故隱患增加，安全生產(chǎn)狀況惡化。據(jù)有關部門在近期的安全檢查中發(fā)現(xiàn)，大部分被查的石油、石化、化工企業(yè)的消防設備和器材存在很多問題：易燃易爆企業(yè)自備消防車普遍老化；擺在現(xiàn)場的滅火器有的無壓力，有的超過檢驗期限；消防栓內有的無水槍；消防水泵房普遍沒有正常維護保養(yǎng)，有的幾近癱瘓。程序多而且復雜，生產(chǎn)具有高度連續(xù)性，石化產(chǎn)品多以氣體和液體形式存在，易泄露和揮發(fā)，遇火源即燃 。 企業(yè)生產(chǎn)設備和事故應急防范基礎設施的狀況令人堪憂。工藝規(guī)程、安全技術規(guī)程、操作規(guī)程是化工企業(yè)安全管理的重要組成部分，在化工廠稱其為 “三大規(guī) 程 ”，是指導生產(chǎn)，保障安全的必不可少的作業(yè)法則，具有科學性、嚴肅性、技術性、普遍性。這一項是我們衡量一個生產(chǎn)企業(yè)科學管理水平的重要標志，我們在安全評價工作中發(fā)現(xiàn)，有的企業(yè)就認為有沒有一個樣，只要能生產(chǎn)就行，這是一個典型的化工生產(chǎn) “法盲 ”，他們孰不知這 “三大規(guī)程 ”中的相關規(guī)定，是前人從生產(chǎn)實驗、實踐中得來，以致用生命和血的代價編寫出來的，具有其特殊性、真實性。在化工生產(chǎn)中人人不能違背，否則將受到懲罰。有的企業(yè)領導曾說： “我們以前就是這么干的（這種做法實際上是違章的），沒出過什么事，不要緊 ”。這種麻痹思想絕對要 不得，尤其是作為企業(yè)的負責人。違章不一定出事故，但是相反，出現(xiàn)事故的必然是違章而造成的，這就驗證了海因里希 “1： 29： 300”的著名法則。通俗地講，多次違章必然會發(fā)生事故，多次小的事故發(fā)生，必然醞釀著重大事故的萌芽，這是我們常說的 “安全第一，預防為主 ”，安全工作超前管理，超前控制的基本法則。 2 工程概況 3 工程項目分析 3 工藝流程介紹 生產(chǎn)工藝簡述 合成甲醇可以固體（如煤、焦炭）液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其他可燃性氣體）為原料，經(jīng)造氣凈化（脫硫）變換，除去二氧化碳，配制成一定的合成氣（一氧化碳和氫）。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件。單產(chǎn)甲醇（分高壓法低壓和中壓法），或與合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇（聯(lián)醇法）。將合成后的粗甲醇，經(jīng)預精餾脫除甲醚，精餾而得成品甲醇。高壓法為 BASF 最先實現(xiàn)工業(yè)合成的方法，但因其能耗大，加工復雜，材質要求苛刻，產(chǎn)品中副產(chǎn)物多，今后將由 ICI 低壓和中壓法及Lurgi 低壓和中壓法取代。 2H2+CO— CH3OH 甲醇蒸汽與空氣形成爆炸混合物，爆炸極限為 ~36%(V)。燃燒時呈藍色火焰。甲醇蒸汽在空氣中的最高允許濃度為 50mg/mamp。sup3。甲醇的自燃點為385amp。ordm。C，燃燒熱 （ 25amp。ordm。C）。 生產(chǎn)甲醇的工藝方法較多，采用的原料有好幾種，并產(chǎn)生多種有毒有害、易燃易爆物質。 生產(chǎn)工序 合成氣合成甲醇的生產(chǎn)過程，不論采用怎樣的原料和技術路線，大致可以分為以下幾個工序，見圖 31。 氣態(tài)烴或 CO、 CO2 H CO、 CO2比例合適 32MPa 液態(tài)烴、煤 H2 含硫量小于 蒸汽 精甲醇成品 粗甲醇 或氧、空氣 圖 31 甲醇生產(chǎn)流程圖 1．原料氣的制備 合成甲醇，首先是制備原料氫和碳的氧化物。一般以含碳氫或含碳的資源如天然氣、石油氣、石腦油、重質油、煤和乙炔尾氣等，用蒸汽轉化或部分氧化加壓縮 凈化 原料氣 制備 合成 精餾 4 以 轉化，使其生成主要由氫、一氧化碳、二氧化碳組成的混合氣體，甲醇合成氣要求（ H2－ CO2） /（ CO+CO2） = 左右。合成氣中還含有未經(jīng)轉化的甲烷和少量氮，顯然，甲烷和氮不參加甲醇合成反應，其含量越低越好，但這與制備原料氣的方法有關；另外，根據(jù)原料不同，原料氣中還可能含有少量有機和無機硫的化合物。 為了滿足氫碳比例，如果原料氣中氫碳不平衡，當氫多碳少時（如以甲烷為原料），則在制造原料氣時，還要補碳，一般采用二氧化碳，與原料同時進入設備；反之，如果碳多，則在以后工序要脫去多余的碳（以 CO2形式）。 2．凈化 凈化有兩個方面： 一是脫除對甲醇合成催化劑有毒害作用的雜質，如含硫的化合物。原料氣中硫的含量即使降至 1ppm，對銅系催化劑也有明顯的毒害作用，因而縮短其使用壽命，對鋅系催化劑也有一定的毒害。經(jīng)過脫硫，要求進入合成塔氣體中的硫含量降至小于 。脫硫的方法一般有濕法和干法兩種。脫硫工序在整個制甲醇工藝流程中的位置，要根據(jù)原料氣的制備方法而定。如以管式爐蒸汽轉化的方法，因硫對轉化用鎳催化劑也有嚴重的毒害作用，脫硫工序需設置在原料氣設備之前；其它制原料氣方法，則脫硫工序設置在后面。 二是調節(jié)原料氣的組成， 使氫碳比例達到前述甲醇合成的比例要求，其方法有兩種。 （ 1）變換。如果原料氣中一氧化碳含量過高（如水煤氣、重質油部分氧化氣），則采取蒸汽部分轉換的方法，使其形成如下變化反應： CO+H2O H2 + CO2。這樣增加了有效組分氫氣，提高了系統(tǒng)中能的利用效率。若造成 CO2多余，也比較容易脫除。 （ 2）脫碳。如果原料氣中二氧化碳含量過多，使氫碳比例過小，可以采用脫碳方法除去部分二氧化碳。脫碳方法一般采用溶液吸收，有物理吸收和化學吸收兩種方法。 3．壓縮 通過往復式或透平式壓縮機，將凈化后的氣體壓縮至合成甲醇所需要 的壓力，壓力的高低主要視催化劑的性能而定。 5 4．合成 根據(jù)不同的催化劑，在不同的壓力下，溫度為 240～ 270℃ 或 360～ 400℃ ，通過催化劑進行合成反應，生成甲醇。由于受催化劑選擇性的限制，生成甲醇的同時，還有許多副反應伴隨發(fā)生，所以得到的產(chǎn)品是以甲醇為主和水以及多種有機雜質混合的溶液，即粗甲醇。 5．蒸餾 粗甲醇通過蒸餾方法清除其中有機雜質和水，而制得符合一定質量標準的較純的甲醇。稱精甲醇。同時，可能獲得少量副產(chǎn)物。 工藝流程 工業(yè)上合成甲醇工藝流程主要有高壓法和中、低壓法。 1．高壓法合成 甲醇的工藝流程 高壓法工藝流程一般指的是使用鋅鉻催化劑，在高溫高壓下合成甲醇的流程，如圖 32 所示。 由壓縮工段送來的具有 壓力的新鮮原料氣，先進入鐵油分離器（ 5），在此與循環(huán)壓縮機（ 4）送來的循環(huán)氣匯合。這兩種氣體中的油污、水霧及羰基化合物等雜質同時在鐵油分離器中除去，然后進入甲醇合成塔（ 1）。 CO與 H2 在塔內于 30MPa 左右壓力和 360～ 420℃ 溫度下，在鋅鉻催化劑上反應生成甲醇。轉化后的氣體經(jīng)塔內熱交換預熱剛進入塔內的原料氣，溫度降至 160℃以下，甲醇含量約為 3%。經(jīng)塔內熱交換后的轉化氣 體混合物出塔，進入噴淋式冷凝器（ 2），出冷凝器后混合物氣體溫度降至 30～ 35℃，再進入高壓甲醇 6 圖 32 高壓法合成甲醇工藝流程 1－合成塔； 2－水冷凝器； 3－甲醇分離器； 4－循環(huán)壓縮機； 5－鐵油分離器； 6－粗甲醇中間槽 分離器（ 3） 。從甲醇分離器出來的液體甲醇減壓至 ～ 后送入粗甲醇中間槽（ 6）。由甲醇分離器出來的氣體，壓力降至 30MPa 左右，送循環(huán)壓縮機以補充壓力損失，使氣體循環(huán)使用。 為避免惰性氣體（ N Ar 及 CH4）在反應系統(tǒng)中積累，在甲醇分離器后設有放空管，以維持循環(huán)氣中 惰性氣體含量在 15%～ 20%左右。 原料氣分兩路進入合成塔。一路經(jīng)主線（主閥）由塔頂進入，并沿塔壁與內件之間的環(huán)隙流至塔底，再經(jīng)塔內下部的熱交換器預熱后，進入分氣盒；另一路經(jīng)過副線（副閥）從塔底進入，不經(jīng)熱交換器而直接進入分氣盒。在實際生產(chǎn)中可用副閥來調節(jié)催化層的溫度，使 H2和 CO 能在催化劑的活性溫度范圍內合成甲醇。 2．低壓法合成甲醇工藝流程 低壓工藝流程是指采用低溫、低壓和高活性銅基催化劑，在 5MPa 左右壓力下，由合成氣合成甲醇的工藝流程，如圖 33 所示。 圖 33 低壓法甲醇合成的工藝流程 1－ 加熱爐； 2－轉化爐； 3－廢熱鍋爐； 4－加熱器 5－脫硫器； 6， 12， 17， 21， 24－水冷器； 7－氣液分離器； 8－合成氣壓縮機； 9－循環(huán)氣壓縮機； 10－甲醇合成塔； 11， 15－熱交換器； 7 13－甲醇分離器； 14－粗甲醇中間槽； 16－脫輕組分塔； 18－分離塔； 19， 22－再沸塔； 20－甲醇精餾塔； 23－ CO2吸收塔 天然氣經(jīng)加熱爐（ 1）加熱后，進入轉化爐（ 2）發(fā)生部分氧化反應生成合成氣，合成氣經(jīng)廢熱鍋爐（ 3）和加熱器（ 4）換熱后，進入脫硫器（ 5），脫硫后的合成氣經(jīng)水冷卻和汽液分離器（ 7），分離除去冷凝水后進入 合成氣三段離心式壓縮機（ 8），壓縮至稍低于 5MPa。從壓縮機第三段出來的氣體不經(jīng)冷卻，與分離器出來的循環(huán)氣混合后，在循環(huán)壓縮機（ 9）中壓縮到稍高于 5MPa 的壓力，進入合成塔（ 10）。循環(huán)壓縮機為單段離心式壓縮機，它與合成氣壓縮機一樣都采用氣輪機驅動。 合成塔頂尾氣經(jīng)轉化后含 CO2量稍高，在壓縮機的二段后，將氣體送入 CO2吸收塔（ 23），用 K2CO3溶液吸收部分 CO2，使合成氣中 CO2保持在適宜值。吸收了 CO2的 K2CO3溶液用蒸汽直接再生，然后循環(huán)使用。 合成塔中填充 CuOZnOAl2O3催化劑，于 5MPa 壓力下操作。由于強烈的放熱反應，必須迅速移出熱量，流程中采用在催化劑層中直接加入冷原料的冷激法，保持溫度在 240～ 270℃ 之間。經(jīng)合成反應后，氣體中含甲醇 %～ 4%（體積），送入加熱器（ 11）以預熱合成氣，塔（ 10）釜部物料在水冷器（ 12）中冷卻后進入分離器（ 13）。粗甲醇送中間槽（ 14），未反應的氣體返回循環(huán)壓縮機（ 9）。為防止惰性氣體的積累，把一部分循環(huán)氣放空。 粗甲醇中甲醇含量約 80%，其余大部分是水。此外，還含有二甲醚及可溶性氣體，稱為輕餾分。水、酯、醛、酮、高級醇稱為重餾分。以上混合物送往 脫輕組分塔（ 16），塔頂引出輕餾分，塔底物送甲醇精餾塔（ 20），塔頂引出產(chǎn)品精甲醇，塔底為水，接近塔釜的某一塔板處引出含異丁醇等組分的雜醇油。產(chǎn)品精甲醇的純度可達 %（質量）。 生產(chǎn)過程中火災、爆炸、中毒危險性分析 有毒有害物質的組成，用量、貯存及存在的裝置工序。 1 原 料氣（天然氣） a、 組成：以甲烷為主； b、 用量： 13800N mamp。sup3。/h c、 存在的工序：原料氣工序（配氣站）、造氣工序、鍋爐房。 8 2 合成 氣 a、 組成： H2 %、 CO %、 CO2 %、 CH4 %、 C2H6O、及其它。 b、 存在的工序：造成氣體工序、壓縮工序、合成工序。 3 粗甲醇 a 組成： CO2 %、 CH4 %、 CH3OH %、 C2HOH %、 H2O % b 存在工序：合成工序、精餾工序。 4 精甲醇 a、 組成： CH3OH %、 H2O % b、 存在的工序：精餾工序、貯運工序、裝車站。 c、 罐