【正文】 指導(dǎo)教師 ： 王志成 2020 年 5 月 論文編號： 202001134101 焦作 100kt 樹脂廠防腐蝕安全設(shè)計 The Safety Design of 100,000 tons of anticorrosion resin factory Area of JiaoZuo 院系名稱：能源與環(huán)境學(xué)院 班 級：安全工程 101 班 學(xué) 號： 202001134101 學(xué)生姓名：李桂紅 指導(dǎo)教師 ： 王志成 2020 年 5 月 中 原工學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） I 摘要 樹脂廠總平面安全設(shè)計的思想就是要保證樹脂廠 的選址、平面布置在滿足生產(chǎn)任務(wù)的同時，要盡可能避免導(dǎo)致樹脂廠出事故和造成人員損傷。 關(guān)鍵詞 ： 鹽酸車間，設(shè)備防腐，建筑物防腐，防腐材料，安全設(shè)計 中 原工學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） II Abstract The conception of resin master plan safety designing is to ensure that the resin factory site and the layout need to meet the production task, and at the same time it need to avoid causing the accident and injury to people as soon as possible. The design is from the examination of Wuzhi country of Jiaozuo City terrain, geological and meteorological date, etc, to determine the specific location of the terminal, and the resin tank area for safety design. Design content mainly includes: the plant construction layout。 Campus virescece design。如 表 11 20202020 年氣壓數(shù)據(jù)資料 表 12 20202020 年氣溫數(shù)據(jù)資料 表 11 20202020 年氣壓數(shù)據(jù)資料 歷年平均氣壓 歷年最高氣壓 每年 1 月份 歷年最低氣壓 每年 6 月份 中原工學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 表 12 20202020 年氣溫數(shù)據(jù)資料 該區(qū)域降水量：水資源比較豐富，水質(zhì)優(yōu)良，年平均可利用總量 億立方米，全縣歷年最高降水量 1180 毫米，最低降水量 318毫米，平均降水量 707 毫米。 該區(qū)抗震裂度： 7 度。 廠址地處黃河?xùn)|北方向，周圍皆為第四系覆蓋 ,厚度很大，在千米以上，地面為黃河漫灘沖積層。為方便生產(chǎn)，鹽酸生產(chǎn)車間布置在電解車間周圍。 ②液氯庫房與電解車間的安全間距為 100 米，與科研所的安全間距為 90 米。鹽酸及氯化氫合成工段的生產(chǎn)流程如下： 燃燒合成 冷卻 水吸收 商品鹽酸 見附圖 3 鹽酸 車間的立面圖 圖 21 鹽酸車間工藝流程圖如下： 圖 21 鹽酸車間生產(chǎn)工藝流程圖 本工段的任務(wù)是將來自氫處理，純度大于 98%、含氧小于 2%的合格氫氣，與來自氫處理，純度大于 95%、含氫小于 %的的氯氣，在合成爐內(nèi)燃燒合成為氯化氫，經(jīng)冷卻至常溫后，用水吸收制成 31%的商品鹽酸。 鹽酸的性質(zhì) 如表 22 鹽酸的性質(zhì)所示 中原工學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 表 22 鹽酸的性質(zhì) 物品 危險類別 性質(zhì) 鹽酸 酸性腐蝕品 無色透明，工業(yè)品為微黃色發(fā)煙液體，強酸性，強腐蝕性，與活性金屬粉末放出氫氣，遇氰化物反應(yīng)放出氰化氫劇毒氣體，遇堿中和反應(yīng)放熱。 氫氣火災(zāi)危險性為甲類，極易燃燒爆炸，與氟、氯能引起劇烈反應(yīng)（見表 23氫氣的化學(xué)性質(zhì)） 表 23 氫氣的化學(xué)性質(zhì) 氫氣 化學(xué)性質(zhì) 引燃溫度 400℃ ； 最小點火能 mJ。 純氫氣燃燒火焰為無色透明，由于視覺原因，容易造成燒傷。 油庫所在地的地質(zhì)條件簡單，不屬于土崩、斷層、滑坡、沼澤、流沙及泥石流的地區(qū)和地下礦藏開采后有可能塌陷的地區(qū)。固定頂金屬容器附件 (如呼吸閥、安全閥 )設(shè)計 裝設(shè)阻火器。 焦作地區(qū) 平均年降雨量 707mm，且偶爾會有暴雨暴雪天氣。在這種情況下，設(shè)計利用儲罐的固定消防系統(tǒng)在夏日里定時為儲罐降溫。低氣溫天氣會引起人員的凍傷 、體溫降低，會使人的操作功能明顯降低，注意力不集中，作業(yè)失誤率增高。 生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)存在的氫氣為易燃物質(zhì)，極易燃燒爆炸。氫氣因其密度小而易于積聚在設(shè)備容器或建構(gòu)筑物頂部，如與空氣形成爆炸性混合氣體，遇明 火或高溫發(fā)生火災(zāi)爆炸。 2H2 + O2 == 2H2O（ 點燃 ） H2 + Cl2 == 2HCl(點燃 ) 見表 32 氫的爆炸極限 表 32 氫的爆炸極限 種類 氫的爆炸極限 氫氣和空氣混合物 氫氣體積含量達 ～ %（ 20℃和常壓下） 氫氧混合氣 氫氣體積含量達 ～ 95%（體積） 氫與氯的混合氣 氫氣體積含量達 5～ %（體積） 、建筑物的腐蝕 鹽酸車間中，建筑材料及生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)常和 HCl（ g） 、 HCl（ l） 、 Cl2等強腐蝕性介質(zhì)接觸而被腐蝕。氯氣大量存在于氯化氫合成等過程中，整個氯氣系統(tǒng)普遍存在氯中毒的危險性。另外有些場所的設(shè)備和管壁溫度過高，如果保溫及隔熱措施不當(dāng)，都會造成高溫（ 500℃以上）物體灼傷。 吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處，保持呼吸道暢通。氯化氫為不燃?xì)怏w，但與一些活性金屬粉末接觸，發(fā)生 反應(yīng)，放出氫氣，潛伏著爆炸和著火的危險。鋼瓶變色，立即撤離。 由于鹽酸生產(chǎn)工藝的要求，建筑物或構(gòu)筑物的內(nèi)外要安裝不同高度的運轉(zhuǎn)、動力等設(shè)備和貯槽類設(shè)備。同時，由于化工生產(chǎn)的需要，為了滿足支承不同重量設(shè)備及管路。 本設(shè)計中本設(shè)計中采用的是預(yù)混框架，混凝土的強度等級選用 C30,水泥標(biāo)號為 12mm材質(zhì) HRB335/HRB400 的 II 級鋼筋，鋼筋間距不應(yīng)大于 200mm?；炷辆哂泻艽蟮目箟簭姸?，但拉伸強度很低，一般只有抗壓強度的 1/10— 1/20，在受拉應(yīng)力時很容易斷裂。 普通硅酸鹽水泥硬化后，由約占 50％的水合硅酸鈣凝膠 (3CaO． SO2 H2O )凝膠以及部分未水化內(nèi)核、毛細(xì)孔和凝膠間的膠孔組成。錳對鋼材的腐蝕性能稍有不利；硅可在鋼鐵表面形成硅酸鹽的保護膜，可提高耐蝕性能，因而 II 級鋼的耐腐蝕性優(yōu)于 I級鋼。鹽酸對樓面、地面的鋼構(gòu)件和鋼筋腐蝕特別嚴(yán)重，這些構(gòu)件的使用壽命很短，只有數(shù)年時間，維修更換頻繁。大氣環(huán)境中有氯和氯化氫，在濕氣或雨水影響下，鋼筋混凝土的柱、梁和檁架會陸續(xù)出現(xiàn)因鋼筋生銹的順筋、裂縫，并以立柱的下部腐 蝕更為嚴(yán)重，加固，更換較為普通。 應(yīng)對措施 (1) 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的選擇。構(gòu)件的橫向裂縫寬度對耐久性有一定的影響 , 寬度過大將導(dǎo)致鋼筋的銹蝕。構(gòu)件的保護層厚度應(yīng)比一般構(gòu)件厚 10 mm～ 15mm 比較適合。 第四 , 對裝配式構(gòu)件及構(gòu)件之間的連接要科學(xué)。鹽酸車間常見的化學(xué)腐蝕有： 1)金屬氧化 指金屬同氧作用所產(chǎn)生的腐蝕。也能同氧作用，生成氧化鐵?？諝庵械亩趸己投趸?,在有水分的存在下生成碳酸和硫酸，它也能使容器的金屬表面被腐蝕。腐蝕率常用二種單位表示：一 是單位時間內(nèi)，單位面積材料上損失的質(zhì)量，以 g／ (m2 局部腐蝕 1).孔蝕 在鹽酸車間內(nèi)孔蝕通常發(fā)生在表面有鈍化膜或有保護膜的金屬上，如不銹剛、鋁合金和鈦?？變?nèi)積累了帶正電荷的金屬離子 (M+)，而 Cl175。 2).裂縫腐蝕 這類腐蝕發(fā)生在縫隙內(nèi)，如鉚縫、焊縫、墊片或沉積物的下面。 合金腐蝕時，是合金的某種組分被選擇性的溶解而發(fā)生的腐蝕，或稱為脫成分腐蝕。在外界腐蝕環(huán)境中，由于金屬材料晶界和晶粒 本身的物理化學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性能有差異，或晶間沉積了雜質(zhì)，或某一種元素增多與減少，致使在它們之間構(gòu)成了原電池。防止磨損腐蝕的方法是改進設(shè)計。一方面腐蝕使金屬的有效截面積減小和表面上形成缺口，產(chǎn)生應(yīng)力集中，如果是晶間腐蝕，則會使金屬晶粒之間的結(jié)合力降低；另一方面，應(yīng)力加速了腐蝕的進展，使表面缺口向更深處（或沿晶間 )擴展，最終導(dǎo)致斷裂。這種氫腐蝕屬于化學(xué)腐蝕，因為在發(fā)生氫脆破壞的破裂處，鋼的金相組織為脫碳的鐵素鐵。 由于非金屬材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性及很好的機械性能，廣泛用于防腐設(shè)備代材，常用的有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、橡膠、陶瓷、不透性石墨、玻璃等。車間高度從屋檐到地面高度是 9m。鹽酸車間的選址在開闊和遠離生活辦公地帶 ,并布置在全年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。鈍化膜在不太強的腐蝕環(huán)境中，如化工廠的循環(huán)水系統(tǒng)中，以及在大型設(shè)備上都有應(yīng)用。陰極保護法有兩種，一種是犧牲陽極法；另一種是外加電流法。 防腐設(shè)備及材料的選用 生產(chǎn)設(shè)備簡介 1）三合一石墨合成爐 用來燃燒氫氣和氯氣。 冷卻吸收部分合二為一，采用塊孔式石墨圓塊， 氯化氫氣體走縱向通道，冷卻水走徑向通道。C再通過氫氣除霧器除去冷凝水滴。尾氣洗滌塔部分為頂中原工學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 部分液器、裝有 石墨環(huán)填料的中部吸收段和帶水冷夾套的底部。該泵具有耐腐、耐磨、耐高溫、不老化、機械強度高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)先進合理、密封性能嚴(yán)格可靠 、拆卸檢修方便、使用壽命長等優(yōu)點。最低應(yīng)用溫度為 70℃。鋼襯塑立式儲罐還具有安裝方便、占地面積小、能制成用戶需要的形狀等特點。因此 ,石墨制成合成爐中原工學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 21 過程中需要采用合成樹脂浸漬的方法或與合成樹脂混合壓型的方法來填充孔隙 ,使它成為不透性。 ②優(yōu)良的導(dǎo)熱性能 ,石墨具有各向異性的特點 ,塊孔式換熱塊孔道是鉆 制的 ,可以使熱流方向和塊體傳熱的最佳方向一致 ,從而獲得較高的傳熱效率 ,其導(dǎo)熱系數(shù)是碳鋼的 2 倍多、不銹鋼的 5 倍。 ⑥耐磨性好 ,質(zhì)量輕。 4） 鹽酸貯槽 鹽酸儲槽選 用氯化 PVC（ CPVC） 材料。遵守下列建筑防腐蝕設(shè)計的若干原則，有利于腐蝕的全面控制。 3)鹽酸介質(zhì)是車間建筑物和構(gòu)筑物的主要腐蝕物。采取有效措施。 平面布置 為減輕氯化氫氣體對建筑物和儀表的腐蝕和改善工人的操作環(huán)境，在這次設(shè)計中，將操作室、分析室、休息室采用封閉式 ,布置在車間上風(fēng)向；而將生產(chǎn)上散發(fā)腐蝕氣體和產(chǎn)生高溫的設(shè)備集中一起，采用開敞式建筑 ,布置在車間的下風(fēng)向；兩者之間設(shè)觀察 窗 ,這樣不但可看到設(shè)備運轉(zhuǎn)情況 ,也因通風(fēng)流暢 ,減輕了酸霧對建筑物的影響。 中原工學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 23 建筑物防腐設(shè)計 應(yīng)按腐蝕性介質(zhì)條件來選擇鹽酸車間建筑物和構(gòu)筑物的 結(jié)構(gòu)。由于鹽酸對廠房地面有較強侵蝕，為了防止化工建筑物地基腐蝕變形，鹽酸車間廠房基礎(chǔ)埋深應(yīng)不小于 。 本設(shè)計車間 要 采 用橡膠類材料鋪設(shè)在混凝土墊層上，這樣不僅可以解決耐酸腐蝕問題還可以防止生產(chǎn)操作過程中火花產(chǎn)生。 梁 國內(nèi)某氯堿企業(yè)鹽酸廠房有預(yù)制工字群薄膜大梁和大型輕制屋面板，其混凝土強度定為 C30 等級，投產(chǎn)使用 20 年基本完好；而氯氫廠房、鹽酸合成廠房的相同構(gòu)件，因強度偏低，只 有 C15 或 C20，只使用了 12 年即因腐蝕幾乎失去承荷能力，不得不推到重建。 其他 中原工學(xué)院能源與環(huán)境學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 24 1)磚墻面 鹽酸車間建筑物、構(gòu)筑物的內(nèi)外墻面均應(yīng)進行粉刷，腐蝕強度大的部位采用水泥砂漿抹面，再噴白。不同的防腐漆具有不同的最佳防腐厚度，不同環(huán)境對于漆膜厚度的要求亦不同。門窗均為木制 ,采用木軸搖梗式和竹括銷?？蛇x擇環(huán)氧或聚醋類合成樹脂涂敷。 ③陽離子型氯丁膠乳對金屬離子無敏感的凝聚效應(yīng)，與含鈣離子的普通水泥混合時，在化學(xué)穩(wěn)定性方面有獨特優(yōu)點，適宜于配制膠乳水泥，它具有耐酸、堿、耐油、抗老化、不延燃等優(yōu)點。 ④花崗巖是耐酸性優(yōu)良的一種抗壓強度高達 120MPa200MPa 的優(yōu)質(zhì)地坪材料，它抗?jié)B性好，且抗沖擊性優(yōu)良，具有較高的抗風(fēng)雨侵蝕能力，在良好施工的前提下，地面使用壽命很長，十分適合室外重負(fù)荷、有沖撞可能的地面防腐。 b)隔 離層采用環(huán)氧